CN113818336A - 一种调节支座节点位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调节支座节点位置的方法，所述方法通过确定支座承受的压力荷载，剪力荷载以及楔形块斜度，确定调节螺杆平动位移与支座位移变化的映射关系；再根据位移映射关系，设计用于位移调节的度量尺，其标尺间距表示支座竖向位移变化或水平位移变化。本发明可以通过转动调节螺杆能够调整位移调节楔形块在下支座内壁的位置，实现对支座上支座板竖向高度和水平位置的调节，并用位移锁紧螺母固定调节螺杆的位置，提高结构的安全性，具有造价低、耐候性优、构造简单、安全可靠等特点。

Description

一种调节支座节点位置的方法
技术领域
本发明涉及土木工程支座技术领域，具体地说，是一种调节支座节点位置的方法。
背景技术
在土木工程结构中，特别是在建筑结构和桥梁结构中，钢支座用于结构上、下部构件的固定连接。支座作为工程结构的边界关键部件，其在服役期间可能因结构变形、基础沉降或动力荷载等因素发生竖向或水平向偏位，而支座安装平整度直接影响结构的安全性和舒适性。因此，对于平整度要求高的结构如磁悬浮高架桥等提出一种安全、便捷、高效的调节支座节点位置的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种调节支座节点位置的方法，用于解决现有支座在服役期间的多向位移调节问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种调节支座节点位置的方法，所述支座包括：
连接板，用于与下方的结构柱固定连接；
下支座围壁，下侧贴合并固定连接所述连接板，所述下支座围壁内部挖空构成空腔；
第一水平移动楔形块，位于所述下支座围壁的空腔内，所述第一水平移动楔形块的上下两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁的空腔内壁之间设置斜向滑移板，前侧及后侧和下支座围壁的空腔内壁之间分别设置限位滑移板；
竖向移动楔形块，位于所述第一水平移动楔形块上方，所述竖向移动楔形块的下侧为与所述第一水平移动楔形块的上侧相对应的斜面，且和所述第一水平移动楔形块之间设置斜向滑移板，前侧与下支座围壁之间设置限位滑移板，左、右两侧与下支座围壁之间分别设置垂直向滑移板，并且，所述竖向移动楔形块的上表面设有球冠形的凹槽；
第二水平移动楔形块，位于所述竖向移动楔形块的后方，所述第二水平移动楔形块的前后两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁之间设置水平向滑移板，前侧和竖向移动楔形块之间设置斜向滑移板；
球冠板，位于所述竖向移动楔形块的上方的球冠形凹槽内，且所述球冠板下侧与竖向移动楔形块之间设置转动滑移板；
上支座板，位于所述球冠板的上方，用于与其上方的目标结构固定连接，所述上支座板的下侧与球冠板之间设置水平向滑移板；
挡板，位于所述第二水平移动楔形块后方，所述挡板前侧与第二水平移动楔形块之间设置斜向滑移板，上侧与所述上支座板固定连接；
竖向位移调节楔形块，位于所述第一水平移动楔形块左侧，所述竖向位移调节楔形块右侧和第一水平移动楔形块之间设置垂直向滑移板，左侧固定连接竖向位移调节螺杆，所述竖向位移调节螺杆通过下支座围壁的预留孔延伸至所述下支座围壁外侧并用竖向位移锁紧螺母固定；
水平位移调节楔形块，位于第二水平移动楔形块左侧，所述水平位移调节楔形块右侧和第二水平移动楔形块之间设置水平向滑移板，左侧固定连接水平位移调节螺杆，所述水平位移调节螺杆通过下支座围壁的预留孔延伸至所述下支座围壁外侧并用水平位移锁紧螺母固定；
所述调节支座节点位置的方法包括以下步骤：
S1、设支座承受的竖向压力为FN，水平剪力为FS；
S2、设竖向移动楔形块下表面的斜度为α1、第一水平移动楔形块上表面的斜度为α1，第一水平移动楔形块下表面的斜度为α2，挡板下表面的斜度为α，第二水平移动楔形块上表面的斜度为α3，第二水平移动楔形块下表面的斜度为α4；
设压力转换系数η1＝α1+α2，η2＝α3+α4；
S3、在所述竖向移动楔形块中，得到
Figure BDA0003244741530000021
和
Figure BDA0003244741530000022
在所述第一水平移动楔形块中，得到
Figure BDA0003244741530000023
同时得到
Figure BDA0003244741530000024
和
Figure BDA0003244741530000025
根据第一水平移动楔形块水平向受力平衡得到
Figure BDA0003244741530000026
由此得到N4＝N3；假定所述竖向位移调节楔形块往右发生水平位移lv，根据虚功原理，竖向移动楔形块在竖向发生的位移hv满足 N4lv＝FNhv，即
Figure BDA0003244741530000031
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，得到
Figure BDA0003244741530000032
且
Figure BDA0003244741530000033
得到N4＝FNη1和hv＝lvη1；
S4、在挡板中，得到
Figure BDA0003244741530000034
和
Figure BDA0003244741530000035
在第二水平移动楔形块中，得到
Figure BDA0003244741530000036
同时，得到
Figure BDA0003244741530000037
和
Figure BDA0003244741530000038
根据第二水平移动楔形块水平向受力平衡，得到
Figure BDA0003244741530000039
由此得到 N8＝N7；假定水平位移调节楔形块往右发生水平位移lh，根据虚功原理，第二水平移动楔形块往水平剪力FS反方向发生的位移hh满足N8lh＝FShh，即
Figure BDA00032447415300000310
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，得到
Figure BDA00032447415300000311
和
Figure BDA00032447415300000312
且得到N8＝FSη2和hh＝lhη2；
S5、支座在竖向方向的位移为竖向移动楔形块的位移hv，竖向位移调节螺杆的位移为竖向位移调节楔形块往右发生水平位移lv，根据hv＝lvη1在竖向位移调节螺杆上标记位移刻度；
S6、支座在水平方向的位移为第二水平移动楔形块的位移hh，水平位移调节螺杆的位移为水平位移调节楔形块往右发生水平位移lh；根据hh＝lhη2在水平位移调节螺杆上标记位移刻度。
根据本发明，所述支座的第一水平移动楔形块和第二水平移动楔形块在左右两侧有预留空间，以在水平方向留有运动行程。
进一步的，所述支座的上支座板顶部及连接板的截面形状均为矩形。
根据本发明，所述支座的连接板通过若干个高强螺栓及结构柱中预设的螺栓套筒固定连接至结构柱，所述高强度螺栓和螺栓套筒沿所述连接板的截面均匀对称设置。具体的，所述高强螺栓及螺栓套筒的数量为12个。
根据本发明，所述支座的上支座板在外缘处通过焊条固定连接至目标结构。
进一步的，支座不进行位移调节时，竖向位移锁紧螺母及水平位移锁紧螺母紧靠下支座围壁且处于锁紧状态；垂直向滑移板用于限制竖向移动楔形块的运动方向；竖向移动楔形块在竖向运动方向上保留足够的运动行程；限位滑移板用于限制第一水平移动楔形块及第二水平移动楔形块的运动方向，第一水平移动楔形块及第二水平移动楔形块在水平运动方向上保留足够的运动行程；
进一步的，对支座的水平位移进行调节时，通过调节水平位移锁紧螺母，带动水平位移调节螺杆及第二水平移动楔形块在左右方向上水平移动，使得挡板在前后方向上水平移动，从而带动上支座板及目标结构水平位移；
对支座的竖向位移进行调节时，通过调节竖向位移锁紧螺母，带动竖向位移调节螺杆及第一水平移动楔形块在左右方向上水平移动，使得所述竖向移动楔形块竖向位移，从而带动球冠板、上支座板及目标结构竖向位移。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明由于竖向位移调节螺杆的平动位移与水平移动楔形块水平位移相等，同时水平移动楔形块的水平位移和竖向移动楔形块的竖向位移存在线性对应关系，因此，根据标定可以确定调节螺杆变形与楔形块变形的关系。
2、本发明可以实现对支座的多向位移调节，位移调节精度可通过改变楔形块数量和角度大小实现；拧动调节螺杆的力矩大小可通过改变楔形块数量和角度大小实现。
3、本发明根据调节螺杆平动位移与支座楔形块位移的单值映射关系，可以实现基于机械方式的支座变形调节，有利于解决支座在运输过程中的偏位问题、施工过程测量定位误差问题等，实现对结构的全寿命管理。
附图说明
图1为本发明所基于的支座的构造示意图。
图2为图1沿A-A方向的剖面图。
图3为图1沿B-B方向的剖面图。
图4是本发明基于支座的竖向位移调节原理图。
图5是本发明基于支座的水平位移调节原理图。
图号说明：
1-目标结构；2-结构柱；3-上支座板；31-挡板；41-水平向滑移板；42-转动滑移板；43-斜向滑移板；44-垂直向滑移板；45-限位滑移板；5-球冠板；6-竖向移动楔形块；7-第一水平移动楔形块；8-第二水平移动楔形块；9-竖向位移调节楔形块； 10-水平位移调节楔形块；11-竖向位移调节螺杆；12-竖向位移锁紧螺母；13-下支座围壁；14-连接板；15-高强螺栓；16-螺栓套筒；17-水平位移调节螺杆；18-水平位移锁紧螺母；19-预留孔；20-焊条。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明一种调节支座节点位置的方法作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。在本发明实施例描述中，涉及到方位描述，例如水平向、竖向、斜向、内、外、左、右、前、后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。
本发明一种调节支座节点位置的方法，如图1至图3所示，所述支座包括：
连接板14，用于与下方的结构柱2固定连接；
下支座围壁13，下侧贴合并固定连接所述连接板14，所述下支座围壁13内部挖空构成空腔；
第一水平移动楔形块7，位于所述下支座围壁13的空腔内，所述第一水平移动楔形块7的上下两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁13的空腔内壁之间设置斜向滑移板43，前侧及后侧和下支座围壁13的空腔内壁之间分别设置限位滑移板45；
竖向移动楔形块6，位于所述第一水平移动楔形块7上方，所述竖向移动楔形块 6的下侧为与所述第一水平移动楔形块7的上侧相对应的斜面，且和所述第一水平移动楔形块7之间设置斜向滑移板43，前侧与下支座围壁13之间设置限位滑移板45，左、右两侧与下支座围壁13之间分别设置垂直向滑移板44，并且，所述竖向移动楔形块6的上表面设有球冠形的凹槽；
第二水平移动楔形块8，位于所述竖向移动楔形块6的后方，所述第二水平移动楔形块8的前后两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁13之间设置水平向滑移板41，前侧和竖向移动楔形块6之间设置斜向滑移板43；
球冠板5，位于所述竖向移动楔形块6的上方的球冠形凹槽内，且所述球冠板5 下侧与竖向移动楔形块6之间设置转动滑移板42；
上支座板3，位于所述球冠板5的上方，用于与其上方的目标结构1固定连接，所述上支座板3的下侧与球冠板5之间设置水平向滑移板41；
挡板31，位于所述第二水平移动楔形块8后方，所述挡板31前侧与第二水平移动楔形块8之间设置斜向滑移板43，上侧与所述上支座板3固定连接；
竖向位移调节楔形块9，位于所述第一水平移动楔形块7左侧，所述竖向位移调节楔形块9右侧和第一水平移动楔形块7之间设置垂直向滑移板44，左侧固定连接竖向位移调节螺杆11，所述竖向位移调节螺杆11通过下支座围壁13的预留孔19延伸至所述下支座围壁13外侧并用竖向位移锁紧螺母12固定；
水平位移调节楔形块10，位于第二水平移动楔形块8左侧，所述水平位移调节楔形块10右侧和第二水平移动楔形块8之间设置水平向滑移板41，左侧固定连接水平位移调节螺杆17，所述水平位移调节螺杆17通过下支座围壁13的预留孔19延伸至所述下支座围壁13外侧并用水平位移锁紧螺母18固定；
所述调节支座节点位置的方法包括以下步骤：
S1、设支座承受的竖向压力为FN，水平剪力为FS；
S2、设竖向移动楔形块6下表面的斜度为α1、第一水平移动楔形块7上表面的斜度为α1，第一水平移动楔形块7下表面的斜度为α2，挡板31下表面的斜度为α，第二水平移动楔形块8上表面的斜度为α3，第二水平移动楔形块8下表面的斜度为α4；
设压力转换系数η1＝α1+α2，η2＝α3+α4；
S3、根据图4所示的受力分析，在所述竖向移动楔形块6中，可以得到
Figure BDA0003244741530000061
和
Figure BDA0003244741530000062
在所述第一水平移动楔形块7中，可以得到
Figure BDA0003244741530000063
同时可以得到
Figure BDA0003244741530000064
和
Figure BDA0003244741530000065
根据第一水平移动楔形块7水平向受力平衡可以得到
Figure BDA0003244741530000066
由此可以得到N4＝N3；假定所述竖向位移调节楔形块9往右发生水平位移lv，根据虚功原理，竖向移动楔形块6在竖向发生的位移hv满足N4lv＝FNhv，即
Figure BDA0003244741530000067
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，可以得到
Figure BDA0003244741530000068
且
Figure BDA0003244741530000069
可以得到N4＝FNη1和hv＝lvη1；
S4、根据图5所示的受力分析，在挡板31中，可以得到
Figure BDA00032447415300000610
和
Figure BDA00032447415300000611
在第二水平移动楔形块8中，可以得到
Figure BDA00032447415300000612
同时，可以得到
Figure BDA0003244741530000071
和
Figure BDA0003244741530000072
根据第二水平移动楔形块8水平向受力平衡，可以得到
Figure BDA0003244741530000073
由此可以得到N8＝N7；假定水平位移调节楔形块10往右发生水平位移lh，根据虚功原理，第二水平移动楔形块8往水平剪力FS反方向发生的位移hh满足N8lh＝FShh，即
Figure BDA0003244741530000074
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，可以得到
Figure BDA0003244741530000075
和
Figure BDA0003244741530000076
可以得到N8＝FSη2和hh＝lhη2；
S5、支座在竖向方向的位移为竖向移动楔形块6的位移hv，竖向位移调节螺杆 11的位移为竖向位移调节楔形块9往右发生水平位移lv，根据hv＝lvη1在竖向位移调节螺杆11上标记位移刻度；
S6、支座在水平方向的位移为第二水平移动楔形块8的位移hh，水平位移调节螺杆17的位移为水平位移调节楔形块10往右发生水平位移lh；根据hh＝lhη2在水平位移调节螺杆17上标记位移刻度。
进一步的，所述支座的第一水平移动楔形块和第二水平移动楔形块在左右两侧有预留空间，以在水平方向留有运动行程。
所述上支座板3顶部及连接板14的截面形状均为矩形。
进一步的，所述连接板14通过高强螺栓15及结构柱2内预设的螺栓套筒16固定连接至结构柱2，且所述高强螺栓15沿连接板14的截面均匀对称布置。具体的，所述高强螺栓15及螺栓套筒16设置数量至少为12个，
进一步的，所述上支座板3外边缘处通过焊条20固定连接至目标结构1。
进一步的，支座不进行位移调节时，竖向位移锁紧螺母12及水平位移锁紧螺母 18紧靠下支座围壁13且处于锁紧状态；垂直向滑移板44用于限制竖向移动楔形块6 的运动方向；竖向移动楔形块6在竖向运动方向上保留足够的运动行程；限位滑移板45用于限制第一水平移动楔形块7及第二水平移动楔形块8的运动方向，第一水平移动楔形块7及第二水平移动楔形块8在水平运动方向上保留足够的运动行程；
对支座的水平位移进行调节时，通过调节水平位移锁紧螺母18，带动水平位移调节螺杆17及第二水平移动楔形块8在左右方向上水平移动，使得挡板31在前后方向上水平移动，从而带动上支座板3及目标结构1水平位移；
对支座的竖向位移进行调节时，通过调节竖向位移锁紧螺母12，带动竖向位移调节螺杆11及第一水平移动楔形块7在左右方向上水平移动，使得所述竖向移动楔形块6竖向位移，从而带动球冠板5、上支座板3及目标结构1竖向位移。
本发明根据调节螺杆平动位移与支座楔形块位移的单值映射关系，从而确定调节螺杆变形与楔形块变形的关系，实现基于机械方式的支座变形调节，同时，位移调节精度通过改变楔形块数量和角度大小来实现，有利于解决支座在运输过程中的偏位问题、施工过程测量定位误差问题等，实现对结构的全寿命管理。

Claims (9)

1.一种调节支座节点位置的方法，其特征在于：
所述支座包括：
连接板，用于与下方的结构柱固定连接；
下支座围壁，下侧贴合并固定连接所述连接板，所述下支座围壁内部挖空构成空腔；
第一水平移动楔形块，位于所述下支座围壁的空腔内，所述第一水平移动楔形块的上下两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁的空腔内壁之间设置斜向滑移板，前侧及后侧和下支座围壁的空腔内壁之间分别设置限位滑移板；
竖向移动楔形块，位于所述第一水平移动楔形块上方，所述竖向移动楔形块的下侧为与所述第一水平移动楔形块的上侧相对应的斜面，且和所述第一水平移动楔形块之间设置斜向滑移板，前侧与下支座围壁之间设置限位滑移板，左、右两侧与下支座围壁之间分别设置垂直向滑移板，并且，所述竖向移动楔形块的上表面设有球冠形的凹槽；
第二水平移动楔形块，位于所述竖向移动楔形块的后方，所述第二水平移动楔形块的前后两侧均为斜面，且下侧和下支座围壁之间设置水平向滑移板，前侧和竖向移动楔形块之间设置斜向滑移板；
球冠板，位于所述竖向移动楔形块的上方的球冠形凹槽内，且所述球冠板下侧与竖向移动楔形块之间设置转动滑移板；
上支座板，位于所述球冠板的上方，用于与其上方的目标结构固定连接，所述上支座板的下侧与球冠板之间设置水平向滑移板；
挡板，位于所述第二水平移动楔形块后方，所述挡板前侧与第二水平移动楔形块之间设置斜向滑移板，上侧与所述上支座板固定连接；
竖向位移调节楔形块，位于所述第一水平移动楔形块左侧，所述竖向位移调节楔形块右侧和第一水平移动楔形块之间设置垂直向滑移板，左侧固定连接竖向位移调节螺杆，所述竖向位移调节螺杆通过下支座围壁的预留孔延伸至所述下支座围壁外侧并用竖向位移锁紧螺母固定；
水平位移调节楔形块，位于第二水平移动楔形块左侧，所述水平位移调节楔形块右侧和第二水平移动楔形块之间设置水平向滑移板，左侧固定连接水平位移调节螺杆，所述水平位移调节螺杆通过下支座围壁的预留孔延伸至所述下支座围壁外侧并用水平位移锁紧螺母固定；
所述调节支座节点位置的方法包括以下步骤：
S1、设支座承受的竖向压力为FN，水平剪力为FS；
S2、设竖向移动楔形块下表面的斜度为α1、第一水平移动楔形块上表面的斜度为α1，第一水平移动楔形块下表面的斜度为α2，挡板下表面的斜度为α，第二水平移动楔形块上表面的斜度为α3，第二水平移动楔形块下表面的斜度为α4；
设压力转换系数η1＝α1+α2，η2＝α3+α4；
S3、在所述竖向移动楔形块中，得到
Figure FDA0003244741520000021
和
Figure FDA0003244741520000022
在所述第一水平移动楔形块中，得到
Figure FDA0003244741520000023
同时得到
Figure FDA0003244741520000024
和
Figure FDA0003244741520000025
根据第一水平移动楔形块水平向受力平衡得到
Figure FDA0003244741520000026
由此得到N4＝N3；假定所述竖向位移调节楔形块往右发生水平位移lv，根据虚功原理，竖向移动楔形块在竖向发生的位移hv满足N4lv＝FNhv，即
Figure FDA0003244741520000027
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，得到
Figure FDA0003244741520000028
且
Figure FDA0003244741520000029
得到N4＝FNη1和hv＝lvη1；
S4、在挡板中，得到
Figure FDA00032447415200000210
和
Figure FDA00032447415200000211
在第二水平移动楔形块中，得到
Figure FDA00032447415200000212
同时，得到
Figure FDA00032447415200000213
和
Figure FDA00032447415200000214
根据第二水平移动楔形块水平向受力平衡，得到
Figure FDA00032447415200000215
由此得到N8＝N7；假定水平位移调节楔形块往右发生水平位移lh，根据虚功原理，第二水平移动楔形块往水平剪力FS反方向发生的位移hh满足N8lh＝FSh，即
Figure FDA00032447415200000216
根据楔形块斜坡的斜度与相应表面夹角的关系，得到
Figure FDA00032447415200000217
和
Figure FDA00032447415200000218
且得到N8＝FSη2和hh＝lhη2；
S5、支座在竖向方向的位移为竖向移动楔形块的位移hv，竖向位移调节螺杆的位移为竖向位移调节楔形块往右发生水平位移lv，根据hv＝lvη1在竖向位移调节螺杆上标记位移刻度；
S6、支座在水平方向的位移为第二水平移动楔形块的位移hh，水平位移调节螺杆的位移为水平位移调节楔形块往右发生水平位移lh；根据hh＝lhη2在水平位移调节螺杆上标记位移刻度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支座的第一水平移动楔形块和第二水平移动楔形块在左右两侧有预留空间，以在水平方向留有运动行程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支座的上支座板顶部及连接板的截面形状均为矩形。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支座的连接板通过若干个高强螺栓及结构柱中预设的螺栓套筒固定连接至结构柱，所述高强度螺栓和螺栓套筒沿所述连接板的截面均匀对称设置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高强螺栓及螺栓套筒的数量为12个。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支座的上支座板在外缘处通过焊条固定连接至目标结构。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述支座不进行位移调节时，竖向位移锁紧螺母及水平位移锁紧螺母紧靠下支座围壁且处于锁紧状态；垂直向滑移板用于限制竖向移动楔形块的运动方向；竖向移动楔形块在竖向运动方向上保留足够的运动行程；限位滑移板用于限制第一水平移动楔形块及第二水平移动楔形块的运动方向，第一水平移动楔形块及第二水平移动楔形块在水平运动方向上保留足够的运动行程。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，对所述支座的水平位移进行调节时，通过调节水平位移锁紧螺母，带动水平位移调节螺杆及第二水平移动楔形块在左右方向上水平移动，使得挡板在前后方向上水平移动，从而带动上支座板及目标结构水平位移。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，对所述支座的竖向位移进行调节时，通过调节竖向位移锁紧螺母，带动竖向位移调节螺杆及第一水平移动楔形块在左右方向上水平移动，使得所述竖向移动楔形块竖向位移，从而带动球冠板、上支座板及目标结构竖向位移。
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Assignee: JIANGSU LUBO DAMPING TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: SHANGHAI RB VIBRATION SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.

Contract record no.: X2024980006759

Denomination of invention: A method for adjusting the position of support nodes

Granted publication date: 20230224

License type: Common License

Record date: 20240605

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