CN111979906B - 一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座 - Google Patents

一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，属于结构工程领域，其包括凸型曲面上板、凹型曲面下板、滑块和基座，利用各部件之间的组合设置，可以在桥梁支座中形成抗拉限位系统、最大位移限制系统和转动系统，使得桥梁支座在抗震要求高或者其他易发生剧烈振动的场合中能得到稳定应用，保证桥梁支座设置的稳定性。本发明的桥梁支座，其结构简单，设置简便，无需采用传统桥梁支座中设置的橡胶材料，能有效提升桥梁支座设置后的抗拉、抗震性能，避免桥梁支座因剧烈振动而损坏，减少维护的次数，降低桥梁支座应用、养护的成本，延长桥梁支座的使用寿命，特别适用于抗震要求高或者其他易发生剧烈振动的场合，具有较好的应用前景和推广价值。

Description

一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座
技术领域
本发明属于结构工程领域，具体涉及一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座。
背景技术
桥梁支座是桥梁中至关重要的一部分，起到将上部结构力传递到桥梁墩台的作用，同时要保证上部结构按设计要求能产生一定的位移。随着对桥梁抗震性能要求的不断提高，传统的桥梁支座越来越难以满足实际的设计要求和使用要求。
目前，为了提升桥梁支座的抗震性能，通常采用的方式是利用橡胶类材料来进行减震处理。这样虽然能起到一定程度的减震效果，但是，橡胶类材料相较于钢材而言更容易变形、损坏，材料的抗老化性能也远低于钢材。
因此，如果桥梁支座中采用橡胶材料来作为抗震结构，其往往需要频繁检修、维护，并且定期更换支座，一旦出现问题支座更换不及时的情况，便可能导致桥梁传力和梁体位移难以为继，进而导致桥梁出现变形、损坏甚至断裂、倾覆等问题，造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重影响着桥梁的长期、稳定设置，这种情况在地震多发区域或者其他易发生剧烈振动的场合更加明显。同时，传统桥梁支座的更换过程繁琐，会极大地增加桥梁养护成本，造成一定程度的经济损失。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其具有较好的抗震、抗拉性能，能够有效保证桥梁结构设置后的稳定性和安全性，延长桥梁支座的使用寿命，降低桥梁建设、维护的成本。
为实现上述目的，本发明提供一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其包括凸型曲面上板、凹型曲面下板、滑块和基座；
所述凸型曲面上板的底部向下突出设置有凸出部，该凸出部的外表面为曲面，且所述凸出部的横向两侧分别沿横向设置有转轴；
所述凹型曲面下板包括支撑部和连接部，所述支撑部的底部与所述连接部的顶部连接并组成“T形”结构；所述支撑部的顶面开设有内周壁面为曲面的凹槽，且所述凹槽的横向两端均不贯穿该支撑部的横向两端面，以及在所述支撑部的横向两端面上分别开设有贯穿所述凹槽的转轴孔，使得所述凸出部可以嵌入所述凹槽并以两转轴分别匹配对应的转轴孔；
所述基座设置在所述凹型曲面下板的下方，其中部设置有仅在基座顶部开口的内缸；所述滑块嵌设在所述内缸中，其顶部与穿过基座顶部开口的连接部底端固定连接；且所述顶部开口的纵向宽度大于所述连接部的纵向宽度，使得所述连接部与所述顶部开口内壁面之间形成第一限位槽；以及所述滑块的纵向宽度小于所述内缸的纵向宽度，使得所述滑块与所述内缸的侧壁面之间形成第二限位槽；继而所述滑块可带动所述凹型曲面下板在纵向上往复滑动。
作为本发明的进一步改进，所述滑块上开设有若干连通其纵向两侧端面的内通孔，使得位于所述滑块纵向两侧的两第二限位槽可通过所述内通孔连通，形成始终封闭的腔室结构；且所述第二限位槽和所述内通孔中分别设置有粘滞液体。
作为本发明的进一步改进，所述内通孔为直线型通孔、曲线型通孔、折线型通孔、波浪型通孔中的一种或者多种。
作为本发明的进一步改进，所述内通孔为直线型通孔，且其沿纵向开设或者沿与纵向互成一定角度的方向开设。
作为本发明的进一步改进，所述内通孔在所述滑块内呈空间阵列布置。
作为本发明的进一步改进，所述支撑部纵向两侧的底部始终不脱离所述基座的顶部。
作为本发明的进一步改进，所述凸型曲面上板上设置有若干第一螺栓孔，用于与设置在该凸型曲面上板上方的结构相连。
作为本发明的进一步改进，所述基座上设置有若干第二螺栓孔，用于与设置在该基座下方的结构相连。
作为本发明的进一步改进，所述凸型曲面上板、所述凹型曲面下板、所述滑块、所述基座中的全部或者部分由钢材制成。
作为本发明的进一步改进，所述凹型曲面下板与所述滑块为一体设置的整体结构。
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其包括凸型曲面上板、凹型曲面下板、滑块和基座，利用凸型曲面上板底部凸出部和凹型曲面下板顶部凹槽的对应设置，配合凸出部横向两侧转轴的和凹型曲面下板上转轴孔的对应设置，有效实现了凸型曲面上板与凹型曲面下板之间的转动/活动连接，使得桥梁支座可以有效适应主梁或者桥墩的转动变形，避免桥梁支座因受较大转动剪切力而发生变形或者损坏；同时，利用滑块与凹型曲面下板、基座之间的对应匹配，使得滑块可以带动凹型曲面下板在纵向上进行一定范围内的位移，保证桥梁支座在纵向上的位移能力；此外，利用各结构在竖向上的对应匹配，使得各部件之间在竖向上不会发生竖向相对位移；进而确保桥梁支座具有较好的抗震、抗拉能力，满足在地震多发区域或者其他易发生剧烈振动场合的应用；
(2)本发明的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其通过优选设置基座内缸与滑块的组合形式，在内缸中形成第二限位槽，并在滑块中设置内通孔，以及在内缸中设置粘滞液体，利用粘滞液体本身的性能特点以及上述各部件的结构特点，形成粘滞耗能系统，不仅能保证滑块在正常位移情况下的低速滑动，也能实现对滑块“高速”滑动下的限制，吸收滑块移动过程中的动能，降低滑块的滑动速度，达到限制耗能、减速保护支座的作用，进一步确保桥梁支座设置的稳定性；
(3)本发明的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其结构简单，设置简便，无需采用传统桥梁支座中设置的橡胶材料，能有效提升桥梁支座设置后的稳定性，减少维护的次数，降低桥梁支座应用、养护的成本，且通过粘滞耗能系统、抗拉限位系统、最大位移限制系统、转动系统的对应形成，能有效提升桥梁支座的抗拉、抗震性能，避免桥梁支座因剧烈振动而损坏，保证桥梁支座设置的稳定性和可靠性，延长桥梁支座的使用寿命，特别适用于抗震要求高或者其他易发生剧烈振动的场合，具有较好的应用前景和推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例中桥梁支座的立体结构示意图；
图2是本发明实施例中桥梁支座的结构侧视图；
图3是本发明实施例中桥梁支座的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例中桥梁支座内未设置粘滞液体时的结构组合简图；
图5是本发明实施例中凸型曲面上板的结构正视图；
图6是本发明实施例中凸型曲面上板的A-A向示意图；
图7是本发明实施例中凸型曲面上板的B-B向示意图；
图8是本发明实施例中凹型曲面下板的结构正视图；
图9是本发明实施例中凹型曲面下板的C-C向剖视图；
图10是本发明实施例中凹型曲面下板的D-D向示意图；
图11是本发明实施例中滑块的结构正视图；
图12是本发明实施例中滑块的E-E向剖视图；
图13是本发明实施例中滑块的F-F向示意图；
图14是本发明实施例中桥梁支座在桥梁结构中的应用示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
1.凸型曲面上板，101.转轴，102.第一螺栓孔；
2.凹型曲面下板，201.转轴孔，202.凹型槽；
3.滑块，301.内通孔；
4.基座，401.第二螺栓孔；
5.粘滞液体，6.第一限位槽，7.第二限位槽，8.主梁，9.桥墩。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例：
请参阅图1～14，本发明优选实施例中的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座包括凸型曲面上板1、凹型曲面下板2、滑块3和基座4。优选地，上述结构中的全部或者部分通过钢材料制成，在优选实施例中，上述结构分别为钢制结构，即桥梁支座为全钢支座。
具体而言，如图5～7中所示，凸型曲面上板1的顶部呈水平板状结构，其底部向下凸出设置有凸出部，该凸出部的表面为光滑曲面，如图5中所示。同时，凸出部优选设置在凸型曲面上板1底部的中间，使得凸出部的纵向两侧分别形成有板状支部。进一步地，在凸型曲面上板1纵向两侧的板状支部上分别开设有第一螺栓孔102，用于实现凸型曲面上板1与其上方结构的连接。在优选实施例中，各板状支部上的第一螺栓孔102分别为沿横向(此处的“横向”为凸出部水平延伸的方向，即平行于该凸出部轴线的方向；相应地，上述“纵向”为垂直于该横向的水平方向)间隔开设的多个，例如图1中所示的2个和图7中所示的4个。显然，第一螺栓孔102的开设数量可以根据实际需要进行优选。此外，在凸出部的横向两侧端面上分别沿横向设置有转轴101，且两转轴101优选同轴设置。
如图8～10中所示，优选实施例中的凹型曲面下板2对应凸型曲面上板1设置，其为横截面呈“T形”的块状结构，其包括纵向宽度较大的支撑部和纵向宽度较小的连接部，如图8中所示。具体地，在支撑部的顶面上沿横向开设有凹槽，该凹槽的内周壁面为光滑曲面，用于凸出部的匹配嵌入。同时，凹槽的横向两端分别不穿出支撑部的横向两端面；相应地，在支撑部的横向两端面上分别沿横向开设有连通所述凹槽的通孔，即转轴孔201。继而凸型曲面上板1的凸出部嵌入凹槽中，且两转轴101分别同轴穿过对应的转轴孔201，以此实现凸型曲面上板1和凹型曲面下板2之间的对应匹配，如图2中所示。在完成上述设置后，凸型曲面上板1可相对凹型曲面下板2转动一定的角度，即两板之间转动匹配。
优选地，在凸型曲面上板1与凹型曲面下板2对应匹配后，凸出部仅部分嵌入凹槽中，且凸出部的外表面与凹槽的内壁面之间优选间隔有一定的距离。进一步优选地，凸出部的外表面平行于凹槽的内壁面。
进一步地，凹型曲面下板2的连接部顶部连接支撑部的底部，并使得支撑部的底面高于基座4的顶面；相应地，连接部的底部对应连接滑块3，在优选实施例中，凹型曲面下板2与滑块3为一体成型的整体结构；当然，两者也可以是分别成型后再固定连接而成。
如图11～13中所示，优选实施例中的滑块3呈板状结构，进一步优选为如图13中所示的矩形板状结构。滑块3的顶部与凹型曲面下板2的连接部底端固定连接，且滑块3内开设有多个内通孔301，该内通孔301沿纵向设置，且其两端分别贯穿滑块3的纵向两侧。同时，优选实施例中的多个内通孔301在滑块3的板体内部呈“空间阵列”布置，即内通孔301在横向、竖向上分别为间隔设置的多个，如图12中所示。不过，在实际设置是，内通孔301除了沿纵向设置，也可以沿与纵向互成一定角度的方向设置；其可以设置为“直线型”通孔，也可以设置为“折线型”通孔、“波浪型”通孔、曲线型通孔等。
进一步地，优选实施例中的基座4对应滑块3设置，其结构如图2～4中所示，其四周间隔设置有多个沿竖向设置的第二螺栓孔401，且其内部对应滑块3设置有仅顶部开口的空腔结构，即内缸，而凹型曲面下板2的连接部穿过内缸顶部的开口。同时，该内缸沿横向的长度不小于滑块3的横向长度，进一步优选大于滑块3的横向长度；其次，内缸样纵向的长度大于滑块3的纵向长度，使得滑块3位于内缸的中部时，滑块3的纵向两端分别与内缸的内壁之间间隔有一定距离，如图4中所示的L2，以此，可在滑块的纵向两侧分别形成限位槽，即第二限位槽7。相应地，此时连接端的纵向两侧分别与基座4顶部缺口内壁之间间隔一定的距离，如图4中所示的L1，形成第一限位槽6。第一限位槽6和第二限位槽7的设置，使得滑块3可在内缸的纵向上往复滑动一定的距离，即凸型曲面上板1可跟随凹型曲面下板2在纵向上往复位移一定的距离。此外，在优选实施例中，即便滑块3运动到纵向的极限位置，支撑部纵向两侧的底部也始终不脱离所述基座的顶部，保证凹型曲面下板2纵向两侧支撑的稳定性。
进一步地，在基座4的内缸中填满有粘滞液体5，由于滑块3中内通孔301的设置，使得纵向两第二限位槽7中的粘滞液体5可以通过内通孔301连通。
通过上述设置，可以在桥梁支座中形成粘滞耗能系统、抗拉限位系统、最大位移限制系统和转动系统。
其中，粘滞耗能系统由基座4、滑块3和粘滞液体5组成，由于粘滞液体5具有粘滞性，当滑块3正常低速滑动时，粘滞液体5可以通过滑块3中的内通孔301从一个第二限位槽7移动到另一个第二限位槽7，不对滑块3的移动加以限制或者限制很小；然而，一旦滑块3的滑移速度超过一定限值，粘滞液体5便会因为自身的粘滞性不会瞬间通过内通孔301，从而阻止滑块3在纵向上的移动，并且吸收滑块3的动能，降低滑块3的滑动速度，达到限制耗能减速保护支座的作用。
抗拉限位系统由凸型曲面上板1、凹型曲面下板2、滑块3和基座4组成，利用转轴101与转轴孔201的匹配，凹型曲面下板2、滑块3与基座4的对应匹配，可以避免桥梁支座各部位之间在竖向上的相对位移，形成竖向上的抗拉限位系统。
最大位移限制系统由基座4与凹型曲面下板2之间的第一限位槽6，以及基座4与滑块3之间的第二限位槽7对应组成，不仅预留了足够的空间来保证滑块3在正常情况下的滑移功能，还限制了滑块3与凹型曲面下板2的最大位移，确保了桥梁支座设置的稳定性和位移缓冲能力。
转动系统由凸型曲面上板1和凹型曲面下板2对应组成，利用凸起部、凹槽、转轴、转轴孔的对应设置，可以实现凸型曲面上板1与凹型曲面下板2之间的相对转动，使得当结构(主梁8或者桥墩9)发生转动时，可以带动凸型曲面上板1或者凹型曲面下板2同步转动，无论带动哪个曲面转动，两者均沿凹、凸曲面的两者界面及转轴101和转轴孔201转动，进而避免桥梁支座因受剪切力而发生结构破坏，实现结构的无约束转动功能。
正是因为上述系统之间的组合设置，使得优选实施例中的桥梁支座具有较好的抗拉、抗震性能，避免桥梁支座因剧烈振动而损坏，可适用于抗震要求高或者其他易发生剧烈振动的场合，保证桥梁支座设置的稳定性和可靠性，延长桥梁支座的使用寿命，具有较好的应用前景和推广价值。
在实际设置时，桥梁支座的设置形式如图14中所示，即在对应组合而成的桥梁支座顶部设置主梁8，其设置在凸型曲面上板1的顶部，并通过若干穿过第一螺栓孔102的连接件(例如螺栓)固定连接；同时，桥梁支座设置在桥墩9上，即基座4的四周通过若干穿过第二螺栓孔401的连接件(例如螺栓)与桥墩9的顶面固定连接。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其特征在于，包括凸型曲面上板、凹型曲面下板、滑块和基座；
所述凸型曲面上板的顶部用于连接主梁，其底部向下突出设置有凸出部；该凸出部的外表面为曲面，且所述凸出部的横向两侧分别沿横向设置有转轴；
所述凹型曲面下板包括支撑部和连接部，所述支撑部的底部与所述连接部的顶部连接并组成“T形”结构；所述支撑部的顶面开设有内周壁面为曲面的凹槽，且所述凹槽的横向两端均不贯穿该支撑部的横向两端面，以及在所述支撑部的横向两端面上分别开设有贯穿所述凹槽的转轴孔，使得所述凸出部可以嵌入所述凹槽并以两转轴分别匹配对应的转轴孔；
所述基座设置在所述凹型曲面下板的下方，其中部设置有仅在基座顶部开口的内缸；所述滑块嵌设在所述内缸中，其顶部与穿过基座顶部开口的连接部底端固定连接；且所述顶部开口的纵向宽度大于所述连接部的纵向宽度，使得所述连接部与所述顶部开口内壁面之间形成第一限位槽；以及所述滑块的纵向宽度小于所述内缸的纵向宽度，使得所述滑块与所述内缸的侧壁面之间形成第二限位槽；继而所述凹型曲面下板可带动所述滑块在纵向上往复滑动；且
所述滑块上开设有若干连通其纵向两侧端面的内通孔，使得位于所述滑块纵向两侧的两第二限位槽可通过所述内通孔连通，形成始终封闭的腔室结构；且所述第二限位槽和所述内通孔中分别设置有粘滞液体。
2.根据权利要求1所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述内通孔为直线型通孔、曲线型通孔、折线型通孔中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述内通孔为直线型通孔，且其沿纵向开设或者沿与纵向互成一定角度的方向开设。
4.根据权利要求1所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述内通孔在所述滑块内呈空间阵列布置。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述支撑部纵向两侧的底部始终不脱离所述基座的顶部。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述凸型曲面上板上设置有若干第一螺栓孔，用于与设置在该凸型曲面上板上方的结构相连。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述基座上设置有若干第二螺栓孔，用于与设置在该基座下方的结构相连。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述凸型曲面上板、所述凹型曲面下板、所述滑块、所述基座中的全部或者部分由钢材制成。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的具备抗拉及抗震功能的桥梁支座，其中，所述凹型曲面下板与所述滑块为一体设置的整体结构。
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