CN108951407B - 嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥梁安装技术领域，公开一种嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，包括上支座板、球面板、中间钢板和下支座板，球面板上端面和下端面均为球面状，上支座板下端面与球面板上端面相匹配，中间钢板上端面与球面板下端面相匹配，上支座板底部通过抗剪螺栓固装挡板，挡板水平环绕中间钢板，挡板内端与中间钢板外端面接触限位；下支座板上部开设安装槽、用于安装中间钢板，中间钢板底部与安装槽底部之间平面接触配合，中间钢板外端面与安装槽槽壁之间具有周向连通腔体、用于设置速度锁层，速度锁层分别与槽壁和中间钢板接触，速度锁层由剪切增稠材料构成。正常位移时，不会出现抬高现象，减震支座在地震状态下进行全位移减震。

Description

嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座
技术领域
本发明涉及桥梁安装技术领域，特别涉及一种嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座。
背景技术
现如今桥梁用减震支座也种类繁多，像公路用高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座以及公铁通用的摩擦摆式支座、E型钢支座等均有着显著的减震效果。
而摩擦摆式支座减震原理通过动势能的转换摩擦耗能。但其存在着一个缺点，在正常补偿位移过程中会产生高度变化，即使通过一定构造将正常位移和地震位移分离后使其拥有在正常位移下不会产生高度变化，但也存在着在地震状态下支座板内存在着一段无减震或弱减震性能的位移空间（即正常位移区），即在地震状态下，需要先完成正常位移区的位移动作，再进行地震位移，无法进行全位移减震。
因此，本申请提出一种嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，结构简单可靠，能够满足正常位移需求，且减震支座结构不会出现抬高现象，避免对桥面造成影响，还能有效保证减震支座在地震状态下进行全位移减震，避免出现无减震或弱减震的情况出现。
本发明采用的技术方案如下：嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，包括上支座板、球面板、中间钢板和下支座板，所述球面板的上端面和下端面均为球面状，所述上支座板的下端面与所述球面板的上端面相匹配且两者的曲率半径相同，所述中间钢板的上端面与所述球面板的下端面相匹配且两者的曲率半径相同，所述上支座板底部通过抗剪螺栓固定安装有挡板，所述挡板水平环绕着所述中间钢板布置，所述挡板的内端与所述中间钢板的外端面接触限位；所述下支座板上部开设有安装槽，所述中间钢板安装于所述安装槽内，所述中间钢板底部与所述安装槽底部之间为平面接触配合，所述中间钢板外端面与安装槽的槽壁之间具有周向连通腔体，所述周向连通腔体内设置有速度锁层，所述速度锁层分别与所述槽壁和所述中间钢板接触，所述速度锁层由剪切增稠材料构成。
如此设置，剪切增稠材料受缓慢作用力时，为流体状，可缓慢变形，即可有效实现中间钢板与下支座板之间的水平位移，满足正常位移需求，当剪切增稠材料受高速作用力时，为刚性状，不产生变形，使得中间钢板无法相对于下支座板水平滑动，此时中间钢板与下支座板之间为刚性连接，此时，中间钢板与挡板之间的接触破损抗剪螺栓断裂，上支座板与中间钢板产生摆动位移，即减震位移，通过减震位移吸收地震能量，实现地震状态下的全位移减震，不会出现无减震或弱减震的情况。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，初始安装时，所述速度锁层顶面低于与所述槽壁顶面，以便在所述速度锁层上方形成变形补溢区。
如此设置，变形补偿区可在竖直方向有效接收剪切增稠材料的变形溢流部分，使得剪切增稠材料的变形过程更加顺利有效，进而保证中间钢板与下支座板之间的有效水平位移。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述槽壁上均开设有附加槽，所述附加槽位于槽壁的顶部内侧、且与所述安装槽连通，所述附加槽在水平方向扩大了变形补溢区的尺寸。
如此设置，附加槽可进一步在水平方向有效接收剪切增稠材料的变形溢流部分，使得剪切增稠材料的变形过程更加顺利有效，进而保证中间钢板与下支座板之间的有效水平位移。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述中间钢板内开设有顺桥向通孔和横桥向通孔，所述顺桥向通孔用于连通所述中间钢板前后侧的安装槽区域，所述横桥向通孔用于连通所述中间钢板左右侧的安装槽区域。
如此设置，顺桥向通孔和横桥向通孔可进一步在水平方向有效地为剪切增稠材料的变形提供去处，剪切增稠材料可通过通孔从受挤压的安装槽区域去到未收挤压的安装槽区域，使得剪切增稠材料的变形过程更加顺利有效，进而保证中间钢板与下支座板之间的有效水平位移。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述中间钢板的外端面上固定安装有防尘罩，所述防尘罩与所述中间钢板随动，所述防尘罩包括水平段和竖直段、且二者为一个整体，所述防尘罩水平环绕着所述中间钢板，所述防尘罩覆盖住所述槽壁上部，所述水平段的内端与所述中间钢板的外端面固定连接，所述竖直段位于所述槽壁外端面的外侧，所述竖直段的底端低于所述槽壁的顶端，所述竖直段的内侧与所述槽壁的外端面之间具有补偿间隙。
如此设置，避免灰尘等杂质进入周向连通腔体，污染剪切增稠材料，还可防止大尺寸杂质进入周向连通腔体，对中间钢板在安装槽内的水平移动造成卡塞，影响正常的水平补偿移动过程。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述中间钢板底面、所述中间钢板上端面和所述球面板的上端面均开设有密封槽，所述密封槽内均固定安装有密封件，各密封件分别用于在所述中间钢板底面与所述安装槽底面之间、所述中间钢板上端面与所述球面板下端面之间以及所述球面板上端面与所述上支座板下端面之间形成密封。
如此设置，中间钢板底面的密封件可有效防止剪切增稠材料进入中间钢板与下支座板的平面配合区域，避免影响二者之间的相对水平滑动，中间钢板上端面的密封件可有效防止杂物进入球面板下端面和中间钢板上端面之间，避免影响二者之间的摆动移动，球面板上端面的密封件可有效防止杂物进入上支座板下端面和球面板上端面之间，避免影响二者之间的摆动移动。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述中间钢板底面开设有平面槽，所述平面槽内安装有平面滑板，对应的所述密封件位于所述平面滑板外侧；所述中间钢板上端面开设有下球面槽，所述下球面槽内安装有下球面滑板，对应的所述密封件位于所述下球面滑板外侧；所述球面板的上端面开设有上球面槽，所述上球面槽内安装有上球面滑板，对应的所述密封件位于所述上球面滑板外侧。
如此设置，各滑板可使得各零部件之间的相对平面滑动和摆动移动更加顺利，也增加了减震支座的使用寿命。
本发明所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，所述安装槽底部覆盖设置有镜面不锈钢板，所述平面滑板、速度锁层和对应的所述密封件均与所述镜面不锈钢板贴合接触。
如此设置，进一步使得中间钢板与下支座板之间的相对平面移动更加顺畅。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明结构简单可靠，能够满足正常位移需求，且减震支座结构不会出现抬高现象，避免对桥面造成影响，还能有效保证减震支座在地震状态下进行全位移减震，避免出现无减震或弱减震的情况出现。
附图说明
图1是本发明结构的局部剖视图；
图2是本发明的局部剖视图一；
图3是图2中A处放大图；
图4是图2中去除速度锁层的示意图；
图5是本发明的局部剖视图二；
图6是本发明的剖视图；
图7是本发明中下支座板的剖视图。
附图标记：1为上支座板，2为球面板，3为中间钢板，4为下支座板，4-1为安装槽，4-2为槽壁，4-3为变形补溢区，4-4为附加槽，5为抗剪螺栓，6为挡板，7为周向连通腔体，8为速度锁层，9为水平段，10为竖直段，11为补偿间隙，12为密封件，13为平面滑板，14为下球面滑板，15为上球面滑板，16为镜面不锈钢板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
说明：对本申请中的方向进行说明，顺桥向为“前后”方向，横桥向为“左右”方向，在同一零部件中，靠近减震支座中心的方向为“内端”，远离减震支座中心的方向为“外端”。
实施例1
如图1至7所示，嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，从上往下依次包括上支座板1、球面板2、中间钢板3和下支座板4，上支座板1用于与桥体连接，下支座板4用于与桥墩连接，球面板2的上端面和下端面均为球面状，上端面向上凸出，下端面向下凸出，球面板2的水平投影为圆形，上支座板1的下端面与球面板2的上端面相匹配且两者的曲率半径相同，上支座板1的下端面向上凹陷，中间钢板3的上端面与球面板2的下端面相匹配且两者的曲率半径相同，中间钢板3的上端面向下凹陷，上支座板1底部通过抗剪螺栓5固定安装有挡板6，挡板6具体为圆环状，挡板6水平环绕着中间钢板3布置，挡板6的内端与中间钢板3的外端面接触限位；下支座板4上部开设有安装槽4-1，中间钢板3安装于安装槽4-1内，中间钢板3水平投影的最外圈轮廓为矩形，安装槽4-1为矩形槽，中间钢板3顶部高出安装槽4-1的槽壁4-2顶端，安装槽4-1槽臂顶端与挡板6底面之间具有间隙，中间钢板3底部与安装槽4-1底部之间为平面接触配合，此平面为水平面，中间钢板3外端面与安装槽4-1的槽壁4-2之间具有周向连通腔体7，周向连通腔体7环绕中间钢板3，周向连通腔体7为矩形环状，周向连通腔体7内设置有速度锁层8，速度锁层8分别与槽壁4-2和中间钢板3接触，速度锁层8由剪切增稠材料构成。
桥体热胀冷缩的正常位移时，中间钢板3与下支座板4之间的相对运动速度很慢，中间钢板3底部与安装槽4-1底部之间的平面接触配合工作，相对缓慢平移滑动，此时下支座板4不动，中间钢板3缓慢挤压速度锁层8，剪切增稠材料缓慢变形，实现中间钢板3缓慢相对于下支座板4水平移动，进而实现桥体相对于桥墩的缓慢水平移动；
在地震状态下时，中间钢板3与下支座板4之间的相对运动速度很快，在中间钢板3快速挤压速度锁层8的瞬间，剪切增稠材料迅速变为刚性体，使得中间钢板3无法相对于下支座板4水平滑动，此时中间钢板3与下支座板4之间为刚性连接，此时，由于上支座板1通过球面板2与中间钢板3之间形成摆动副，中间钢板3与挡板6之间的接触破损抗剪螺栓5断裂，挡板6对中间钢板3的接触限位失效，上支座板1与中间钢板3产生摆动位移，即减震位移，通过减震位移吸收地震能量；
地震结束后，速度锁层8的剪切增稠材料恢复流体状而自动解除刚性锁定，即减震支座自动解除正常位移锁定，利用新的抗剪螺栓5固定安装挡板6即可恢复原状。
剪切增稠材料受缓慢作用力时，为流体状，可缓慢变形，受高速作用力时，为刚性状，不产生变形，这是剪切增稠材料的本身特性，此种材料为现有的材料，例如Dow Corning®3179 Dilatant Compound（道康宁3179硅酮复合物）。
实施例2
如图2至7所示，在实施例1的基础上，初始安装时，速度锁层8顶面低于与槽壁4-2顶面，以便在速度锁层8上方形成变形补溢区4-3，变形补溢区4-3环绕中间钢板3，变形补溢区4-3属于安装槽4-1；进一步在槽壁4-2上均开设有附加槽4-4，附加槽4-4位于槽壁4-2的顶部内侧、且与安装槽4-1连通，附加槽4-4在水平方向扩大了变形补溢区4-3的尺寸，附加槽4-4沿着槽壁4-2顶部内缘设置；当中间钢板3与下支座板4之间为正常位移时，中间钢板3缓慢挤压速度锁层8，其中的剪切增稠材料缓慢变形，变形补偿区和附加槽4-4可有效接收剪切增稠材料的变形溢流部分，使得剪切增稠材料的变形过程更加顺利有效，进而保证中间钢板3与下支座板4之间的有效水平位移。
实施例3
在实施例2的基础上，中间钢板3内开设有顺桥向通孔（图中未示出）和横桥向通孔（图中未示出），两种通孔均为水平状，顺桥向通孔用于连通中间钢板3前后侧的安装槽4-1区域，横桥向通孔用于连通中间钢板3左右侧的安装槽4-1区域；当中间钢板3与下支座板4之间为正常位移时，中间钢板3缓慢挤压速度锁层8，其中的剪切增稠材料缓慢变形，顺桥向通孔和横桥向通孔可进一步有效地为剪切增稠材料的变形提供去处，剪切增稠材料可通过通孔从受挤压的安装槽4-1区域去到未收挤压的安装槽4-1区域，使得剪切增稠材料的变形过程更加顺利有效，进而保证中间钢板3与下支座板4之间的有效水平位移。
实施例4
如图2至6所示，在实施例3的基础上，中间钢板3的外端面上固定安装有防尘罩，防尘罩与中间钢板3随动，防尘罩包括水平段9和竖直段10、且二者为一个整体，防尘罩水平环绕着中间钢板3，防尘罩覆盖住槽壁4-2上部，水平段9的内端与中间钢板3的外端面固定连接，竖直段10位于槽壁4-2外端面的外侧，竖直段10的底端低于槽壁4-2的顶端，竖直段10的内侧与槽壁4-2的外端面之间具有补偿间隙11，补偿间隙11的尺寸根据桥体实际需要的热胀冷缩水平补偿位移量来实际设定；具体地，防尘罩位于挡板6下方，防尘罩用于盖住周向连通腔体7，避免灰尘等杂质进入周向连通腔体7，污染剪切增稠材料，还可防止大尺寸杂质进入周向连通腔体7，对中间钢板3在安装槽4-1内的水平移动造成卡塞，影响正常的水平补偿移动过程。
实施例5
如图2至6所示，在实施例4的基础上，中间钢板3底面、中间钢板3上端面和球面板2的上端面均开设有密封槽，密封槽内均固定安装有密封件12，密封件12具体为密封条，各密封件12分别用于在中间钢板3底面与安装槽4-1底面之间、中间钢板3上端面与球面板2下端面之间以及球面板2上端面与上支座板1下端面之间形成密封。
进一步地，中间钢板3底面开设有平面槽，平面槽内安装有平面滑板13，对应的密封件12位于平面滑板13外侧；中间钢板3上端面开设有下球面槽，下球面槽内安装有下球面滑板14，对应的密封件12位于下球面滑板14外侧；球面板2的上端面开设有上球面槽，上球面槽内安装有上球面滑板15，对应的密封件12位于上球面滑板15外侧。
进一步地，安装槽4-1底部覆盖设置有镜面不锈钢板16，镜面不锈钢板16焊接固定在安装槽4-1底部，平面滑板13、速度锁层8和对应的密封件12均与镜面不锈钢板16贴合接触，中间钢板3上端面的密封件12和下球面滑板14与球面板2的下端面贴合接触，球面板2上端面的密封件12和上球面滑板15与上支座板1的下端面贴合接触。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，包括上支座板（1）、球面板（2）、中间钢板（3）和下支座板（4），所述球面板（2）的上端面和下端面均为球面状，所述上支座板（1）的下端面与所述球面板（2）的上端面相匹配且两者的曲率半径相同，所述中间钢板（3）的上端面与所述球面板（2）的下端面相匹配且两者的曲率半径相同，其特征在于：所述上支座板（1）底部通过抗剪螺栓（5）固定安装有挡板（6），所述挡板（6）水平环绕着所述中间钢板（3）布置，所述挡板（6）的内端与所述中间钢板（3）的外端面接触限位；所述下支座板（4）上部开设有安装槽（4-1），所述中间钢板（3）安装于所述安装槽（4-1）内，所述中间钢板（3）底部与所述安装槽（4-1）底部之间为平面接触配合，所述中间钢板（3）外端面与安装槽（4-1）的槽壁（4-2）之间具有周向连通腔体（7），所述周向连通腔体（7）内设置有速度锁层（8），所述速度锁层（8）分别与所述槽壁（4-2）和所述中间钢板（3）接触，所述速度锁层（8）由剪切增稠材料构成；
所述中间钢板（3）内开设有顺桥向通孔和横桥向通孔，所述顺桥向通孔用于连通所述中间钢板（3）前后侧的安装槽（4-1）区域，所述横桥向通孔用于连通所述中间钢板（3）左右侧的安装槽（4-1）区域；
所述中间钢板（3）的外端面上固定安装有防尘罩，所述防尘罩与所述中间钢板（3）随动，所述防尘罩包括水平段（9）和竖直段（10）、且二者为一个整体，所述防尘罩水平环绕着所述中间钢板（3），所述防尘罩覆盖住所述槽壁（4-2）上部，所述水平段（9）的内端与所述中间钢板（3）的外端面固定连接，所述竖直段（10）位于所述槽壁（4-2）外端面的外侧，所述竖直段（10）的底端低于所述槽壁（4-2）的顶端，所述竖直段（10）的内侧与所述槽壁（4-2）的外端面之间具有补偿间隙（11）。
2.根据权利要求1所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，其特征在于：初始安装时，所述速度锁层（8）顶面低于与所述槽壁（4-2）顶面，以便在所述速度锁层（8）上方形成变形补溢区（4-3）。
3.根据权利要求2所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，其特征在于：所述槽壁（4-2）上均开设有附加槽（4-4），所述附加槽（4-4）位于槽壁（4-2）的顶部内侧、且与所述安装槽（4-1）连通，所述附加槽（4-4）在水平方向扩大了变形补溢区（4-3）的尺寸。
4.根据权利要求1至3任一项所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，其特征在于：所述中间钢板（3）底面、所述中间钢板（3）上端面和所述球面板（2）的上端面均开设有密封槽，所述密封槽内均固定安装有密封件（12），各密封件（12）分别用于在所述中间钢板（3）底面与所述安装槽（4-1）底面之间、所述中间钢板（3）上端面与所述球面板（2）下端面之间以及所述球面板（2）上端面与所述上支座板（1）下端面之间形成密封。
5.根据权利要求4所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，其特征在于：所述中间钢板（3）底面开设有平面槽，所述平面槽内安装有平面滑板（13），对应的所述密封件（12）位于所述平面滑板（13）外侧；所述中间钢板（3）上端面开设有下球面槽，所述下球面槽内安装有下球面滑板（14），对应的所述密封件（12）位于所述下球面滑板（14）外侧；所述球面板（2）的上端面开设有上球面槽，所述上球面槽内安装有上球面滑板（15），对应的所述密封件（12）位于所述上球面滑板（15）外侧。
6.根据权利要求5所述的嵌入式速度锁定摩擦摆减震支座，其特征在于：所述安装槽（4-1）底部覆盖设置有镜面不锈钢板（16），所述平面滑板（13）、速度锁层（8）和对应的所述密封件（12）均与所述镜面不锈钢板（16）贴合接触。
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