CN112282093B - 一种摩擦摆支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦摆支座，包括：滑动板组件，滑动板组件包括滑动板和球面不锈钢板，滑动板的第一端设有第一球面凹槽，球面不锈钢板设在第一球面凹槽中；中座板组件，中座板组件包括中座板、滑动耐磨板和转动不锈钢板，中座板的两端均构造成轴向向外凸的球面，滑动耐磨板和转动不锈钢板分别与中座板两端的球面固定连接；上座板组件，上座板组件包括上座板和转动耐磨板，上座板的第一端设有第二球面凹槽，转动耐磨板设在第二球面凹槽中；其中，球面不锈钢板通过防脱压紧机构与滑动板形成连接，中座板组件设在滑动板组件和上座板组件之间，滑动耐磨板与球面不锈钢板之间形成第一滑动摩擦副，转动不锈钢板与转动耐磨板之间形成第二滑动摩擦副。

Description

一种摩擦摆支座

技术领域

本发明属于减隔震工程技术领域，具体涉及一种摩擦摆支座。

背景技术

摩擦摆支座由于具备良好的减隔震性能、大承载能力、大位移能力、可自复位及寿命长等特点，在建筑、桥梁工程领域得到了比较广泛的应用。

现有的摩擦摆支座结构主要有两种，包括焊接球面不锈钢设计结构和非焊接球面不锈钢设计结构。对于焊接球面不锈钢设计结构，由于焊接后焊缝冷却、收缩形成残余应力的作用，球面不锈钢板与凹面摆之间不能紧密的贴合，两者之间存在或大或小的空洞，由于空洞的存在，在支座正常的滑动过程中，不断的冲击着球面不锈钢板的焊缝，焊缝容易发生疲劳断裂、失效，进而造成支座减隔震功能失效，最终危及建筑桥梁的安全。对于非焊接球面不锈钢设计结构，为使球面不锈钢贴合紧密及预防脱落，采用防脱压紧部件设计。然而，现有的防脱压紧部件不管采取何种方案，都高于球面不锈钢与耐磨板的滑动接触面，在摩擦摆支座发生极限位移的情况下，会造成滑动耐磨板与防脱压紧部件有干涉，从而影响摩擦摆支座的使用功能。

此外，现有的非焊接球面不锈钢设计结构中的球面不锈钢板与滑动板之间完全固定，这导致在摩擦摆支座地震工况的工作过程中，球面不锈钢板与滑动耐磨板发生高速摩擦，在局部产生大量的热量而受热膨胀，会破坏原有的完全固接方式，使得固接结构损坏。并且，在支座在地震工况大位移时，滑动耐磨板及中座板（支座板滑动部件）与滑动板会发生碰撞，从而严重影响支座的工作性能。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种摩擦摆支座，该摩擦摆支座能够减少球面不锈钢板在摩擦摆支座工作状态下的疲劳损坏，并能够完全避免滑动耐磨板与球面不锈钢板之间产生运动干涉。

为此，根据本发明提供了一种摩擦摆支座，包括：滑动板组件，所述滑动板组件包括构造为圆柱体形的滑动板和球面不锈钢板，所述滑动板的第一端构造有轴向向内凹的第一球面凹槽，所述球面不锈钢板设置在所述第一球面凹槽中；中座板组件，所述中座板组件包括构造为圆盘状的中座板、滑动耐磨板和转动不锈钢板，所述中座板的两端均构造成轴向向外凸的球面，所述滑动耐磨板和所述转动不锈钢板分别与所述中座板两端的球面固定连接；上座板组件，所述上座板组件包括构造为圆柱体形的上座板和转动耐磨板，所述上座板的第一端构造有轴向向内凹的第二球面凹槽，所述转动耐磨板固定连接在所述第二球面凹槽中；其中，所述球面不锈钢板通过防脱压紧机构与所述滑动板形成连接，所述中座板组件设置在所述滑动板组件和所述上座板组件之间，且所述滑动耐磨板与所述球面不锈钢板之间形成第一滑动摩擦副，所述转动不锈钢板与所述转动耐磨板之间形成第二滑动摩擦副。

在一个实施例中，所述球面不锈钢板包括球面本体，所述防脱压紧机构包括周向均布在所述球面本体的径向外侧的连接部，所述连接部用于与所述滑动板固定连接。

在一个实施例中，所述连接部包括固定部分和连接在所述球面本体和所述固定部分之间的应力弯部分，所述应力弯部分通过至少两次弯折而形成，所述应力弯部分能够使所述球面不锈钢板产生沿球径切线方向的作用力，从而使所述球面不锈钢板与所述第一球面凹槽贴合。

在一个实施例中，在所述第一球面凹槽的开口端设有径向向外延伸的沉槽，所述球面本体嵌入式安装在所述沉槽中，在所述球面本体与所述沉槽的周向之间形成有间隙，并且所述应力弯部分形成的上端平面高于所述沉槽的上平面。

在一个实施例中，所述连接部构造成多个沿所述球面本体周向均匀分布的固定片，所述固定片与所述球面本体的连接部分通过至少两次弯折而形成所述应力弯部分，在所述第一球面凹槽的端面设有多个周向均布的凹槽，所述凹槽的底面构造成斜面，所述固定片适配安装在所述凹槽中，并通过紧定螺钉与所述滑动板形成连接。

在一个实施例中，在所述固定片上设有供所述紧定螺钉穿过的腰形通孔，在所述凹槽的底面对应设有用于紧固安装所述紧定螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔垂直于所述凹槽底面。

在一个实施例中，所述应力弯部分构造成与所述球面本体的外周固定连接的环形连接板，所述固定部分构造成多个沿所述环形连接板的周向均布的固定片，所述第一球面凹槽的开口端面沿周向构造成斜端面，所述固定片上设有供所述紧定螺钉穿过的腰形通孔，所述斜端面上设有垂直于所述斜端面的螺纹孔，所述固定片与所述斜端面适配连接，并通过紧定螺钉与所述滑动板形成连接。

在一个实施例中，所述应力弯部分构造成与所述球面本体的外周固定连接的环形连接板，所述固定部分构造成沿所述应力弯部分周向延伸的环形连接片，所述第一球面凹槽的开口端面沿周向构造成斜端面，所述环形连接片与所述斜端面适配连接，并通过所述紧定螺钉与所述滑动板形成连接。

在一个实施例中，在所述环形连接片上设有多个供所述紧定螺钉穿过的腰形通孔，多个所述腰形通孔沿周向均匀分布，在所述斜端面上对应设有多个用于紧固安装所述紧定螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔垂直于所述凹槽底面。

在一个实施例中，在所述滑动板的第一端固定连接有下连接板，在所述上座板的第二端固定连接有上连接板。

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本发明的摩擦摆支座设有防脱压紧机构，防脱压紧机构通过将球面不锈钢板的连接部构造有应力弯部分，且球面不锈钢板与滑动板之间采用紧定螺钉紧固连接，通过应力弯部分在紧定螺钉的过程中，球面不锈钢板能够产生一个沿球径切线方向的作用力，这非常有利于球面不锈钢板与滑动板的第一球面凹槽之间的贴合。并且，滑动板设有沉槽，在连接部和沉槽的作用下，能够有效避免球面不锈钢板从滑动板的第一球面凹槽中滑出，并能够有效避免球面不锈钢板转动。同时，防脱压紧机构能够完全避免滑动耐磨板与球面不锈钢板的连接部之间的运动干涉，保证了摩擦摆支座的工作性能。此外，当发生地震时，在第一滑动摩擦副的作用下，中座板组件与滑动板组件之间产生相对滑动，从而释放内部应力，有效减小摩擦摆支座的疲劳损坏。同时，在第二滑动摩擦副的作用下，中座板组件与上座板组件之间产生相对滑动和转动摩擦，从而释放内部应力，进一步减小了摩擦摆支座的疲劳损坏。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的摩擦摆支座的结构。

图2a显示了图1所示摩擦摆支座中的滑动板组件的结构。

图2b是图2a中C区域的放大图。

图3a显示了图2a所示滑动板组件中的滑动板的结构。

图3b是图3a中D区域的放大图。

图4a显示了图2a所示滑动板组件中的球面不锈钢板的实施例一的结构。

图4b是图4a中E区域的放大图。

图5a是图2a所示滑动板组件的剖视图。

图5b是图5a中F区域的放大图。

图6显示了图2a所示滑动板组件中的球面不锈钢板的实施例二的结构。

图7显示了图2a所示滑动板组件中的滑动板的实施例二的结构。

图8显示了图2a所示滑动板组件中的球面不锈钢板的实施例三的结构。

图9显示了图1所示摩擦摆支座中的中座板组件的结构。

图10显示了图1所示摩擦摆支座中的上座板组件的结构。

图11a和图11b示意性地显示了摩擦摆支座处于地震时的状态。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

图1显示了根据本发明的摩擦摆支座100的结构。如图1所示，摩擦摆支座100包括滑动板组件10、中座板组件20和上座板组件30。摩擦摆支座100用于桥梁及建筑等工程的减隔震。摩擦摆支座100安装在桥梁或建筑中，且滑动板组件10与桥梁或建筑中的下支墩部分连接，上座板组件30与桥梁或建筑物中的上支墩部分连接。在地震时，摩擦摆支座100能够起到良好的减隔震作用，从而释放内部应力，并能够避免自身内部结构的损坏，有效保证桥梁及建筑等工程的安全性能。

图2a到图4b显示了滑动板组件10的结构。如图2a和2b所示，滑动板组件10包括构造为圆柱体形的滑动板11、球面不锈钢板12和下连接板13。如图3所示，滑动板11的第一端构造有轴向向内凹的第一球面凹槽111，第一球面凹槽111用于适配安装球面不锈钢板12。滑动板11的第二端与下连接板13固定连接。下连接板13为矩形板状，在矩形板状的四角位置处分别设有安装孔，用于与桥梁及建筑的下支墩部分安装连接。

根据本发明，球面不锈钢板12通过防脱压紧机构与第一球面凹槽111之间形成固定连接。如图4a和4b所示，球面不锈钢板12包括球面本体121。防脱压紧机构包括周向均布在球面本体121的径向外侧的连接部40。在一个实施例中，连接部40与球面本体121设置为一体。当然可以理解，连接部40也可以通过焊接或粘接等方式与球面本体121固定连接。球面本体121适配安装在第一球面凹槽111中，且连接部40通过紧定螺钉43与滑动板11形成连接。连接部40包括固定部分41和设置在球面本体121与固定部分41之间的应力弯部分42，应力弯部分42能够使球面不锈钢板12产生沿球径切线方向的作用力，从而使球面不锈钢板12的球面本体121与滑动板11的第一球面凹槽111贴合。这非常有利于球面不锈钢板12与滑动板11之间的适配安装，并且能够减少球面不锈钢板12在摩擦摆支座100处于工作状态下的疲劳损坏。

如图5a和图5b所示，为了避免球面不锈钢板12沿第一球面凹槽111的径向滑出，在第一球面凹槽111的开口端面设有沿圆周方向设置的沉槽112，沉槽112用于嵌入式安装球面不锈钢板12。球面不锈钢板12的球面本体121的外径设置成小于沉槽112的内径，从而在球面本体121与沉槽112的周向之间形成有间隙。球面不锈钢板12与滑动板11组装完成后，应力弯部分42形成的上端平面A高于沉槽112的上平面B。这样不仅能够有效保证球面本体121与滑动板11的第一球面凹槽111贴合，还能有效防止球面不锈钢板12沿第一球面凹槽111的径向滑出。

根据本发明，球面不锈钢板12的连接部40可设置成不同的结构。下面以不同的实施例对球面不锈钢板12的连接部40进行介绍。

实施例一：

在实施例一中，如图4a和图4b所示，连接部40构造成多个沿球面本体121周向均匀分布的固定片。固定片与球面本体121的连接部分通过至少两次弯折而形成应力弯部分，固定片的末端部分形成固定部分41。同时，如图3a和图3b所示，在第一球面凹槽111的开口端面设有多个周向均布的凹槽113，凹槽113的深度构造成从第一球面凹槽111的径向内侧向径向外侧递增，从而使凹槽113的底面形成斜面44。连接部40的固定部分41适配安装到凹槽113中，并通过紧定螺钉43与滑动板11形成连接。固定片的固定部分41可以构造为矩形、扇形或圆弧形等形状。凹槽113可以构造为矩形、扇形或圆弧形等形状。

在本实施例中，在连接部40的固定部分41设有供紧定螺钉43穿过的腰形通孔45，腰形通孔45沿径向方向延伸设置。在凹槽113的底面对应设有用于紧固安装紧定螺钉43的螺纹孔46，螺纹孔46垂直于凹槽113的底面。在安装时，球面不锈钢12的球面本体121适配安装到滑动板11的第一球面凹槽111中，球面本体121外周的多个连接部40的固定部分41分别嵌入到相应的凹槽113中，并使腰形通孔45与凹槽113底面的螺纹孔46对准，进而安装紧定螺钉43。由此，能够有效避免球面不锈钢板12发生轴向旋转，并且紧定螺钉43设置于凹槽113的底部斜面上，这能够在地震时有效避免滑动耐磨板22（见下文）与紧定螺钉43发生干涉，从而保证摩擦摆支座100的工作性能。

通过调整紧定螺钉43的紧固程度能够调节连接部40的固定部分41与凹槽113的底部斜面之间的贴合程度。当紧定螺钉43完全旋紧时固定部分41与凹槽113的底部斜面紧密贴合固定。当紧定螺钉43非完全旋紧时，固定片与凹槽113的底部斜面之间留有一定滑动空间，这有利于球面不锈钢板12发生细微的滑动，从而释放局部的应力，减小球面不锈钢板12的内部疲劳损坏。同时，应力弯部分42在紧定螺钉43的过程中，会产生一个沿球径切线方向的作用力，这非常有利于球面不锈钢板12与滑动板11的第一球面凹槽111之间的贴合。

实施例二：

与实施例一相比，连接部的不同之处在于，应力弯部分242可以构造成沿球面本体212周向延伸的环形结构。如图6所示，应力弯部分242构造成环形连接板，且固定连接在球面本体212的外周，多个固定部分241沿应力弯部分242的周向均匀间隔开分布。同时，如图7所示，将滑动板221的第一球面凹槽的开口端面沿周向构造成斜端面244，并在斜端面上对应设置多个周向均布的螺纹孔246。连接部的固定部分241与滑动板221的斜端面244适配连接，并通过紧定螺钉进行紧固安装，从而将球面不锈钢板212适配安装到滑动板211的第一球面凹槽中。

实施例三：

与实施例二相比，连接部的不同之处在于，固定部分341构造成环形连接片。如图8所示，固定部分341构造成沿应力弯部分的周向延伸的环形结构，且固定连接在构造为环形连接板的应力弯部分342的外周。在环形连接片上设有多个沿轴周向均匀分布的腰形通孔345，腰形通孔345沿径向方向延伸设置。环形连接片与第一球面凹槽的开口端的斜端面244适配连接，并通过紧定螺钉进行紧固安装，从而将球面不锈钢板312适配安装到滑动板211的第一球面凹槽中。

图9显示了中座板组件20的结构。如图9所示，中座板组件20包括构造为圆盘状的中座板21、滑动耐磨板22和转动不锈钢板23。中座板21的两端均构造成轴向向外凸的球面，滑动耐磨板22和转动不锈钢板23分别与中座板21两端的球面适配并固定连接。在一个实施例中，滑动耐磨板22的直径小于中座板21的直径，滑动耐磨板22固定连接在中座板21的端面的中部区域。转动不锈钢板23的直径与中座板21的端面直径相等，从而使转动不锈钢板23完全包裹中座板21相应的端面。滑动耐磨板22朝向滑动板组件10，且滑动耐磨板22与球面不锈钢板12适配安装，并在滑动耐磨板22与球面不锈钢板12之间形成第一滑动摩擦副。转动不锈钢板23朝向上座板组件30进行安装，转动不锈钢板23与转动耐磨板33（见下文）适配安装，并在转动不锈钢板23与转动耐磨板33之间形成第二滑动摩擦副。

图10显示了上座板组件30的结构。如图10所示，上座板组件30包括构造为圆柱体形的上座板31、转动耐磨板32和上连接板33。上座板31的第一端构造有轴向向内凹的第二球面凹槽311，转动耐磨板32与第二球面凹槽311适配并固定连接，转动不锈钢板23与转动耐磨板33适配安装，并在转动不锈钢板23与转动耐磨板33之间形成了第二滑动摩擦副。上座板31的第二端与上连接板33固定连接。上连接板33为矩形板状，其用于与桥梁及建筑的上支墩部分安装连接。

根据本发明，摩擦摆支座100的中座板组件20安装在滑动板组件10和上座板组件30之间，且在中座板组件20与滑动板组件10之间形成第一滑动摩擦副，在中座板组件20与上座板组件30之间形成第二滑动摩擦副，从而形成减隔震结构。并且，摩擦摆支座100通过下连接板13和上连接板33安装到桥梁或建筑中，从而实现减隔震功能。如图11a和11b所示，当发生地震时，在第一滑动摩擦副的作用下，中座板组件20与滑动板组件10之间产生相对滑动，从而释放内部应力，有效减小摩擦摆支座100的疲劳损坏。同时，在第二滑动摩擦副的作用下，中座板组件20与上座板组件30之间产生相对滑动和转动摩擦，从而释放内部应力，进一步减小了摩擦摆支座100的疲劳损坏。

根据本发明的摩擦摆支座100设有防脱压紧机构，防脱压紧机构通过将球面不锈钢板12的连接部40构造有应力弯部分，且球面不锈钢板12与滑动板11之间采用紧定螺钉43紧固连接，通过应力弯部分42在紧定螺钉43的过程中，球面不锈钢板12能够产生一个沿球径切线方向的作用力，这非常有利于球面不锈钢板12与滑动板11的第一球面凹槽111之间的贴合。并且，滑动板11设有沉槽，在连接部和沉槽的作用下，能够有效避免球面不锈钢板12从滑动板12的第一球面凹槽111中滑出，并能够有效避免球面不锈钢板12转动。同时，防脱压紧机构能够完全避免滑动耐磨板22与球面不锈钢板12的连接部之间的运动干涉，保证了摩擦摆支座100的工作性能。此外，当发生地震时，在第一滑动摩擦副的作用下，中座板组件20与滑动板组件10之间产生相对滑动，从而释放内部应力，有效减小摩擦摆支座100的疲劳损坏。同时，在第二滑动摩擦副的作用下，中座板组件20与上座板组件30之间产生相对滑动和转动摩擦，从而释放内部应力，进一步减小了摩擦摆支座100的疲劳损坏。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种摩擦摆支座，包括：

滑动板组件（10），所述滑动板组件包括构造为圆柱体形的滑动板（11）和球面不锈钢板（12），所述滑动板的第一端构造有轴向向内凹的第一球面凹槽（111），所述球面不锈钢板设置在所述第一球面凹槽中；

中座板组件（20），所述中座板组件包括构造为圆盘状的中座板（21）、滑动耐磨板（22）和转动不锈钢板（23），所述中座板的两端均构造成轴向向外凸的球面，所述滑动耐磨板和所述转动不锈钢板分别与所述中座板两端的球面固定连接；

上座板组件（30），所述上座板组件包括构造为圆柱体形的上座板（31）和转动耐磨板（32），所述上座板的第一端构造有轴向向内凹的第二球面凹槽（311），所述转动耐磨板固定连接在所述第二球面凹槽中；

其中，所述球面不锈钢板通过防脱压紧机构与所述滑动板形成连接，所述球面不锈钢板包括球面本体（121），在所述第一球面凹槽的开口端设有径向向外延伸的沉槽（112），所述球面本体嵌入式安装在所述沉槽中，在所述球面本体与所述沉槽的周向之间形成有间隙，所述防脱压紧机构包括周向均布在所述球面本体的径向外侧的连接部（40），所述连接部用于与所述滑动板固定连接，所述连接部包括固定部分（41）和连接在所述球面本体和所述固定部分之间的应力弯部分（42），所述固定部分通过紧定螺钉（43）与所述滑动板形成连接，在所述固定部分上设有供所述紧定螺钉穿过的腰形通孔（45），在所述第一球面凹槽的开口端面对应设有用于紧固安装所述紧定螺钉的螺纹孔（46），

所述中座板组件设置在所述滑动板组件和所述上座板组件之间，且所述滑动耐磨板与所述球面不锈钢板之间形成第一滑动摩擦副，所述转动不锈钢板与所述转动耐磨板之间形成第二滑动摩擦副。

2.根据权利要求1所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述应力弯部分通过至少两次弯折而形成，

所述应力弯部分能够使所述球面不锈钢板产生沿球径切线方向的作用力，从而使所述球面不锈钢板与所述第一球面凹槽贴合。

3.根据权利要求2所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述应力弯部分形成的上端平面高于所述沉槽的上平面。

4.根据权利要求2或3所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述连接部构造成多个沿所述球面本体周向均匀分布的固定片，所述固定片与所述球面本体的连接部分通过至少两次弯折而形成所述应力弯部分，在所述第一球面凹槽的端面设有多个周向均布的凹槽（113），所述凹槽的底面构造成斜面（44），

所述固定片适配安装在所述凹槽中，并通过紧定螺钉（43）与所述滑动板形成连接。

5.根据权利要求4所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述螺纹孔对应设置在所述凹槽的底面且垂直于所述凹槽的底面。

6.根据权利要求2或3所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述应力弯部分构造成与所述球面本体的外周固定连接的环形连接板，所述固定部分构造成多个沿所述环形连接板的周向均布的固定片，

所述第一球面凹槽的开口端面沿周向构造成斜端面（244），所述螺纹孔对应设置在所述斜端面上且垂直于所述斜端面，所述固定片与所述斜端面适配连接，并通过紧定螺钉与所述滑动板形成连接。

7.根据权利要求2或3所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述应力弯部分构造成与所述球面本体的外周固定连接的环形连接板，所述固定部分构造成沿所述应力弯部分周向延伸的环形连接片，

所述第一球面凹槽的开口端面沿周向构造成斜端面，所述环形连接片与所述斜端面适配连接，并通过所述紧定螺钉与所述滑动板形成连接。

8.根据权利要求7所述的摩擦摆支座，其特征在于，所述腰形通孔设置在所述环形连接片上，多个所述腰形通孔沿周向均匀分布，所述螺纹孔对应设置在所述斜端面上且垂直于所述斜端面。

9.根据权利要求1所述的摩擦摆支座，其特征在于，在所述滑动板的第一端固定连接有下连接板（13），在所述上座板的第二端固定连接有上连接板（33）。

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