CN114232458B - 一种组合运动式减震榫结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合运动式减震榫结构，包括：底板、支撑轴、减震榫组件和转动板，支撑轴，竖直设置在底板上端，支撑轴上端水平设有连接板，减震榫组件相对支撑轴设置在底板上端，减震榫组件包括多个依次间隔竖直设置的减震榫，多个减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径最大的减震榫相对支撑轴设置；转动板设置在减震榫组件上端且相对连接板的一端与连接板转动连接，转动板上端滑动且转动设有顶板。本发明结构简单，操作方便，能够实现大阻尼力和大位移性能的兼顾，适用于高烈度地区桥梁减震需求。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁与建筑结构技术领域，特别涉及一种组合运动式减震榫结构。
背景技术
常见的减震产品有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座、金属非线性 耗能支座及减震榫等，减震榫是利用金属材料的屈服应变，通过结构的弯曲变形实现能量耗散的目的。
目前，在高烈度地区，采用单根减震榫无法实现抗震设防目标要求时，往往将多根减震榫构成减震榫群组，提供更大的阻尼力，降低震后墩梁相对位移量，此时，每根减震榫的规格相同，提供的阻尼力和位移能力相同，运动方向沿纵桥向或横桥向，在墩梁竖向空间一定的情况下，减震榫提供的阻尼力和位移能力呈反相关性，即阻尼力大时，位移能力小，位移能力大时，阻尼力小，无法实现大阻尼力和大位移的双重目标。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种组合运动式减震榫结构，结构简单，操作方便，能够实现大阻尼力和大位移性能的兼顾，适用于高烈度地区桥梁减震需求。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种组合运动式减震榫结构，包括：
底板；
支撑轴，竖直设置在底板上端，所述支撑轴上端水平设有连接板；
减震榫组件，相对支撑轴设置在底板上端，所述减震榫组件包括多个依次间隔竖直设置的减震榫，多个所述减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径最大的减震榫相对支撑轴设置；
转动板，设置在减震榫组件上端且相对连接板的一端与连接板转动连接，所述转动板上端滑动且转动设有顶板。本申请的多个减震榫绕着转动板与连接板的转动点作旋转运动，减震榫弯曲耗能实现减震耗能的作用，靠近支撑轴的减震榫选择阻尼力大、位移小的大直径减震榫，远离支撑轴的减震榫选择阻尼力小、位移大的小直径减震榫，通过不同直径的减震榫的匹配组合，实现大阻尼力和大位移性能的兼顾，适用于高烈度地区桥梁减震需求。
进一步地，所述底板呈矩形，底板左右两侧设有多个水平板，水平板上设有锚固螺栓。本申请通过多个锚固螺栓将水平板与桥墩连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
进一步地，所述减震榫上端呈球状，所述转动板上端设有与减震榫上端配合的通孔，所述通孔呈圆形，减震榫下端设置在底板上。
进一步地，所述减震榫上端呈球状，所述转动板上端设有与减震榫上端配合的通孔，所述通孔呈腰形，减震榫下端设置在底板上。
进一步地，所述减震榫下端与底板通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，减震榫为低强度碳钢制成。
进一步地，所述转动板通过第一销轴与连接板转动连接，所述顶板上均布有多个锚固螺栓。本申请通过多个锚固螺栓将顶板与梁部连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
进一步地，所述顶板下端相对竖直设有两个侧板，两个所述侧板与顶板形成π形，两个侧板之间滑动设有滑块，所述滑块通过第二销轴与连接板转动连接，所述第二销轴和第一销轴分别位于转动板两端。本申请通过设置两个侧板与顶板形成π形的滑槽，滑块与两个侧板滑动连接，保证了滑块移动的直线度。
进一步地，两个所述侧板相对的一侧分别设有不锈钢滑板，所述滑块两侧分别设有与不锈钢滑板滑动配合的非金属滑板。
进一步地，所述非金属滑板为超高分子量聚乙烯滑板，非金属滑板与不锈钢滑板之间涂抹有润滑脂，所述润滑脂为硅脂。超高分子量聚乙烯滑板具有较高的耐磨性，使用寿命长，非金属滑板与不锈钢滑板之间涂抹有润滑脂，保证了滑动的流畅性，防止非金属滑板与不锈钢滑板卡死，保证了非金属滑板与不锈钢滑板滑动的稳定性。
进一步地，所述支撑轴为钢管或钢板，支撑轴与底板通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的俯视图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为本发明实施例1的侧视图；
图5为图4中B-B剖视图；
图6为本发明实施例2的结构示意图；
图7为本发明实施例2的俯视图；
图8为图7中C-C剖视图；
图9为本发明实施例2顶板的仰视图；
图10为本发明实施例1和实施例2转动板的结构示意图；
图11为本发明实施例1和实施例2转动板的动作原理示意图；
图12为本发明实施例3的结构示意图；
图13为本发明实施例3的俯视图；
图14为本发明实施例4的结构示意图；
图15为本发明实施例4的俯视图；
图16为本发明实施例3和实施例4转动板的结构示意图；
图17为本发明实施例3和实施例4转动板的动作原理示意图；
图中标记：1、底板，2、水平板，3、减震榫，301、第一活动间隙，302、第二活动间隙，4、支撑轴，5、连接板，6、第一销轴，7、转动板，701、通孔，8、顶板，801、侧板，9、锚固螺栓，10、滑块，11、不锈钢滑板，12、第二销轴，13、非金属滑板。
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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1-5，本发明实施例1提供一种组合运动式减震榫结构，包括：底板1、支撑轴4、减震榫组件和转动板7，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端，所述支撑轴4上端水平设有连接板5，所述减震榫组件相对支撑轴4设置在底板1上端，所述减震榫组件包括多个依次间隔竖直设置的减震榫3，多个所述减震榫3沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径最大的减震榫3相对支撑轴4设置，所述转动板7设置在减震榫3组件上端且相对连接板5的一端与连接板5转动连接，所述转动板7上端滑动且转动设有顶板8。
具体的，如图1所示，所述底板1呈矩形，底板1左右两侧设有多个水平板2，水平板2上设有锚固螺栓9，水平板2为四个均布在底板1左右两侧，水平板2与底板1固定连接，通过水平板2上的锚固螺栓9将水平板2与桥墩连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
其中，如图1、图3和图4所示，所述减震榫3上端呈球状，减震榫3为光滑变截面圆柱体，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈圆形，减震榫3下端设置在底板1上，减震榫上端与转动板7的通孔701之间设有便于装配的间隙，所述减震榫3下端与底板1通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，减震榫3为低强度碳钢制成，减震榫3为两个，沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的减震榫3阻尼力大、运动位移小，直径小的减震榫阻尼力小、运动位移大，阻尼力大、运动位移小的减震榫3靠近支撑轴4设置，阻尼力小、运动位移大的减震榫3远离支撑轴4设置，减震榫3为现有技术本申请不在详细阐述。
此外，如图3、图4、图5和图10所示，所述转动板7相对连接板5的一端设有凹槽，连接板5伸入凹槽内，所述转动板7通过第一销轴6与连接板5转动连接，连接板5与支撑轴4呈7形，所述顶板8下端相对竖直设有两个侧板801，两个所述侧板801与顶板8形成π形，两个侧板801之间滑动设有滑块10，所述滑块10通过第二销轴12与连接板5转动连接，滑块10能够绕着第二销轴12转动，所述第二销轴12和第一销轴6分别位于转动板7两端，两个所述侧板801相对的一侧分别设有不锈钢滑板11，所述滑块10两侧分别设有与不锈钢滑板11滑动配合的非金属滑板13，所述非金属滑板13为超高分子量聚乙烯滑板，非金属滑板13与不锈钢滑板11之间涂抹有润滑脂，所述润滑脂为硅脂，超高分子量聚乙烯滑板具有较高的耐磨性，使用寿命长，非金属滑板13与不锈钢滑板11之间涂抹有润滑脂，保证了滑动的流畅性，防止非金属滑板与不锈钢滑板卡死，确保了非金属滑板13与不锈钢滑板11滑动的稳定性。
更具体的，所述支撑轴4为钢管或钢板，支撑轴4与底板1通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，所述顶板8上均布有多个锚固螺栓9，锚固螺栓9为四个且分布在两个侧板801外侧，通过锚固螺栓将顶板8与梁部连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强，所述减震榫3由10#碳钢制作而成，减震榫3与底板5通过螺纹连接固定。
当然，本发明并不仅限于上述所介绍的实施方式，以下还提供了几种基于本发明的设计构思其他的实施方式。
例如，在实施例2中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图6-10所示，所述底板1和顶板8分别呈圆盘状，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端中心，支撑轴4由两个钢板呈十字形焊接而成，所述连接板5呈圆盘状设置在支撑轴4上端，所述减震榫组件和转动板7均为四个，四个减震榫组件呈圆周均布在底板1上端，四个转动板7相对连接板5的一端分别与连接板5转动连接，底板1和顶板8上分别均布有8个锚固螺栓9。
所述减震榫组件中的减震榫3为两个，沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的减震榫3阻尼力大、运动位移小，直径小的减震榫3阻尼力小、运动位移大，阻尼力大、运动位移小的减震榫3靠近支撑轴4设置，阻尼力小、运动位移大的减震榫3远离支撑轴4设置。
在实施例1和实施例2中，如图11所示，在地震作用下，墩梁之间产生非减震榫3排列直线方向的相对位移S时，梁部结构带动顶板8沿地震位移方向做直线运动，位移为S，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置；滑块10通过第二销轴12带动转动板7饶第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，转动板7带动两个减震榫3上端做水平位移，位移轨迹为弧形，减震榫3为两个，靠近支撑轴4的减震榫3运动距离为S1，远离支撑轴4的减震榫3运动距离为S2，距离S1小于距离S2，减震3弯曲耗能实现桥梁的减震耗能作用，图11为单个减震榫组件和单个转动板7的运动原理图，实施例2中有4个减震榫组件，地震作用下，4个减震榫组件共同受力，减震耗能作用大幅叠加。
例如，在实施例3中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图12、图13和图16所示，所述减震榫3上端呈球状，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈腰形，减震榫3上端能够沿通孔701长度方向在通孔701内左右移动，减震榫3下端设置在底板1上，减震榫3为两个分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，直径大的第一减震榫阻尼力大、运动位移小，直径小的第二减震榫阻尼力小、运动位移大。
具体的，如图16所示，通孔701为两个，两个通孔701长度随着两个减震榫3的直径减小而增大，即与第一减震榫配合的呈腰形的通孔701长度小于与第二减震榫配合的呈腰形的通孔701长度，通孔701呈腰形也可称为腰形通孔或长腰通孔，本申请实施例3中的通孔701长度方向长度大于宽度方向的长度。
再例如，在实施例4中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图14、图15和图16所示，所述底板1和顶板8分别呈圆盘状，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端中心，支撑轴4由两个钢板呈十字形焊接而成，所述连接板5呈圆盘状设置在支撑轴4上端，所述减震榫组件和转动板7均为四个，四个减震榫组件呈圆周均布在底板1上端，四个转动板7相对连接板5的一端分别与连接板5转动连接，底板1和顶板8上分别均布有8个锚固螺栓9。
其中，所述减震榫3上端呈球状，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈腰形，减震榫3上端能够沿通孔701长度方向在通孔701内左右移动，减震榫3下端与底板1螺纹连接，减震榫组件中的减震榫3为两个且分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，直径大的第一减震榫阻尼力大、运动位移小，直径小的第二减震榫阻尼力小、运动位移大，通孔701为两个，两个通孔701的长度随着减震榫3的直径减小而增大。
在实施例3和实施例4中，如图17所示，呈腰形的通孔701与呈球状的第一减震榫上端之间留有满足桥梁正常运营的活动间隙301，呈腰形的通孔701与呈球状的第二减震榫上端之间留有满足桥梁正常运营的活动间隙302。
桥梁正常运营时，当墩梁之间相对位移沿两个减震榫3排列方向时，顶板8沿两个减震榫3排列方向做直线运动，滑块10在顶板8底部的两个侧板801之间滑动，与运动方向平行的转动板7不发生运动，也不受力；当墩梁之间相对位移方向与两个减震榫3排列直线不一致时，梁部结构带动顶板8做直线运动，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块10在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置，滑块10通过第二销轴12带动转动板21沿第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，第一减震榫上端沿圆周方向在活动间隙301内自由活动，第二减震榫上端沿圆周方向在活动间隙302内自由活动，两个减震榫3均不受力。
地震作用下，在地震作用下，墩梁之间产生非减震榫3排列直线方向的相对位移S时，梁部结构带动顶板8沿地震位移方向做直线运动，位移为S，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块10在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置；滑块10通过第二销轴12带动转动板7饶第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，转动板7带动两个减震榫3上端做水平位移，位移轨迹为弧形，减震榫3为两个且分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，第一减震榫运动距离为S3，第二减震榫运动距离为S4，距离S3小于距离S4，当S3大于活动间隙301，S4大于活动间隙302时，减震榫3弯曲耗能实现桥梁的减震耗能作用。
其中，图11为单个减震榫组件和单个转动板7的运动原理图，实施例4中有4个减震榫组件，地震作用下，4个减震榫组件共同受力，减震耗能作用大幅叠加，在正常运营工况下减震榫3不受力，地震工况下，减震榫组件绕对应第一销轴6旋转运动，可适应梁体沿纵向、横向及斜向360°全方位运动，实现全方向的减震耗能需求。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种组合运动式减震榫结构，其特征在于，包括：
底板（1），底板（1）呈圆盘状；
支撑轴（4），竖直设置在底板（1）上端，所述支撑轴（4）上端水平设有连接板（5），连接板（5）呈圆盘状；
减震榫组件，所述减震榫组件为四个，四个减震榫组件呈圆周均布在底板（1）上端，减震榫组件包括两个间隔竖直设置的减震榫（3），两个所述减震榫（3）沿底板（1）径向呈直线排布，两个减震榫（3）中一个直径大，另一个直径小，直径大的减震榫(3)靠近所述支撑轴（4）设置，直径小的减震榫（3）远离所述支撑轴（4）设置；
转动板（7），设置在减震榫组件上端且相对连接板（5）的一端与连接板（5）转动连接，转动板（7）为四个，所述转动板（7）上端滑动且转动设有顶板（8），顶板（8）呈圆盘状，转动板（7）通过第一销轴（6）与连接板（5）转动连接，所述顶板（8）上均布有多个锚固螺栓（9），所述顶板（8）下端相对竖直设有两个侧板（801），两个所述侧板（801）与顶板（8）形成π形，两个侧板（801）之间滑动设有滑块（10），所述滑块（10）通过第二销轴（12）与转动板（7）转动连接，所述第二销轴（12）和第一销轴（6）分别位于转动板（7）两端，所述减震榫（3）上端呈球状，所述转动板（7）上端设有与减震榫（3）上端配合的通孔（701），所述通孔（701）呈圆形或腰形，减震榫（3）下端设置在底板（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种组合运动式减震榫结构，其特征在于：所述减震榫（3）下端与底板（1）通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，减震榫（3）为低强度碳钢制成。
3.根据权利要求1所述的一种组合运动式减震榫结构，其特征在于：两个所述侧板（801）相对的一侧分别设有不锈钢滑板（11），所述滑块（10）两侧分别设有与不锈钢滑板（11）滑动配合的非金属滑板（13）。
4.根据权利要求3所述的一种组合运动式减震榫结构，其特征在于：所述非金属滑板（13）为超高分子量聚乙烯滑板，非金属滑板（13）与不锈钢滑板（11）之间涂抹有润滑脂，所述润滑脂为硅脂。
5.根据权利要求1所述的一种组合运动式减震榫结构，其特征在于：所述支撑轴（4）为钢管或钢板，支撑轴（4）与底板（1）通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接。
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