CN116556434A - 一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 - Google Patents
一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116556434A CN116556434A CN202310059272.8A CN202310059272A CN116556434A CN 116556434 A CN116556434 A CN 116556434A CN 202310059272 A CN202310059272 A CN 202310059272A CN 116556434 A CN116556434 A CN 116556434A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- support
- rigid
- plate
- support column
- damping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 title abstract description 20
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 5
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 4
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
- E02D31/08—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against transmission of vibrations or movements in the foundation soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
- E02D29/04—Making large underground spaces, e.g. for underground plants, e.g. stations of underground railways; Construction or layout thereof
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
- E02D29/045—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/023—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,设置于顶梁与支撑柱之间,包括上座板和下座板,上座板固定于顶梁下表面,下座板固定于支撑柱上表面;下座板包括下连接板、橡胶块、刚性支撑板、竖向减震弹簧、水平减震弹簧以及刚性耐磨滚珠;上座板上具有套装于刚性支撑板外侧的刚性环形围挡,两者之间沿环向设有若干水平减震弹簧,橡胶块外侧沿环向布设有一圈竖向减震弹簧。本发明的优点是:在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,支座内环形布设的滚珠可根据震动方向变化任意滚动,实现顶梁和支撑柱间的多维度滑动;通过在水平和竖向环形布设的减震弹簧和球铰响应震动方向变化,实现滚动支座的水平和竖向抗震耗能的目的。
Description
技术领域
本发明属于地下结构工程技术领域,具体涉及一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座。
背景技术
随着城市化建设的大力发展,城市规模不断扩大,城市人口聚集,造成空间资源短缺、交通拥挤和污染环境等问题日益突出,也制约了城市全方位发展。开发和利用城市地下空间成为了缓解城市生态环境压力、生存空间的一种有效的重要方式,也成为了众所关注的热点和难点。以往人们认为由于周围岩土介质约束和地震动随埋深减小等原因,地下结构的抗震性能远好于地上结构。因此,早期已经建成的地下结构大多数未进行抗震设计。近年来的震害调查表明:地下结构同样面临着地震带来的威胁。我国地处世界两大地震带-环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,是世界上最大的一个大陆浅源强震活动区,而且已建成的地铁车站和区间隧道大多数位于强震区。地下铁道系统属于大断面城市地下工程,一旦遭受强烈地震发生破坏,修复难度大,并将严重影响周围建筑结构物的安全以及地表交通的正常运行,同时严重威胁人民生命和财产安全。因此,地下结构的抗震安全也成为了国家近期面临的重大工程建设关键科技需求之一。
1995年日本阪神地震中,地铁、地下停车场、地下隧道和地下商业街等大量地下工程均发生严重破坏,甚至出现大开地铁车站完全塌毁的情况。相关研究表明,竖向关键支撑柱是地下框架结构的抗震薄弱环节,在水平及竖向地震共同作用下,已剪切破坏的上覆土体竖向惯性效应增强,显著增大了支撑柱的动态轴压比,从而极大地削弱了其抗剪切变形能力,先于侧墙发生破坏,致使顶板坍塌,最终造成结构体系的整体塌毁破坏。
为防止由于支撑柱的剪切破坏导致地下结构的整体塌毁,现有发明专利CN112302186 A《一种用于地下地铁车站支撑柱的圆弧凹槽滚轴摩擦支座》采用上座板、下座板、聚四氟乙烯圆弧板和钢滚轴组成。下座板的上表面设置有长条形圆弧凹槽,聚四氟乙烯圆弧板固定安装在长条形圆弧凹槽内,钢滚轴放置在聚四氟乙烯圆弧板上,分别与聚四氟乙烯圆弧板和上座板形成滑动和滚动接触,上座板通过焊接锚筋与结构顶梁一同浇注形成预埋钢板固定于顶梁底面。该装置通过部分释放地铁车站支撑柱与顶梁间水平约束,大大减小了在地震作用下支撑柱的相对水平变形,避免支撑柱的破坏。
为进一步地释放支撑柱与顶梁间水平约束,发明专利CN 112302187 A《一种用于地下地铁车站支撑柱的滚动摩擦支座》将聚四氟乙烯圆弧板换成不锈钢圆弧板,并在圆弧板内设置若干长条形凹槽,钢棒与滚珠和上座板形成滚动接触。该滚动支座实现了地下地铁车站支撑柱与横梁的自由滑动,进一步减小了地震作用下支撑柱的相对水平变形。但是,这两种支座装置仅考虑水平地震力与车站行车方向垂直时,释放支撑柱与横梁间的水平约束。实际上,水平地震力与车站行车方向可能为任意角度,这两种支座均无法使支撑柱与横梁间滑动随震动方向任意变化。其次,地震发生时,地铁车站同时承受水平和竖向地震力,由于顶梁和支撑柱间布设这两种滚动和滑动支座,车站整体结构稳定性变差,现有支座不能对水平和竖向实现减震耗能目的,造成地震作用下车站震动幅度变大。最后,地震力与车站行车方向可能为任意角度,现有支座缺乏适应地震力多维度变化的抗震设置,多维度减震能更好地实时适应地震力方向的变化,使支座达到最佳的减震耗能效果。
发明专利CN 111173161 A《一种建筑房屋用多维度抗震缓冲底座机构及其实施方法》包括有外部筒体、支撑柱、纵向缓冲组件、球面缓冲组件、浮动铰接组件、柔性垫圈、顶板、缓冲绳组和内部填充物;主要通过支撑柱上环形布设竖向减震弹簧和水平环形布设的粘滞阻尼器耗散水平和竖向的地震荷载;通过支撑板上布设下弧面板和弧面嵌入滚珠的上弧面板为上部建筑物提供有限的水平移动能力。此底部支座主要用于建筑物基础的减震耗能,保证建筑物底部不与基础脱离,极大的限制了建筑物在水平面中的自由移动能力。然而,地震荷载下地铁车站的坍塌破坏主要是因为支撑柱对顶梁的约束限制了顶板的自由移动。
因此,如何消除地铁车站支撑柱对顶梁的约束,地震荷载作用地铁车站时,使支撑柱与顶梁间能随着地震荷载方向变化在水平面能自由滑动,并耗散方向不断变化的地震荷载是更好地保证地铁车站安全和稳定性的关键。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处,提供一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,该多维度减震耗能滚动支座通过在车站顶梁与支撑柱之间设置上座板和下座板以在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,下座板的刚性支撑板上环形布设的滚珠可根据震动方向变化任意滚动,实现顶梁和支撑柱间的多维度滑动;并通过在刚性环形围挡与刚性支撑板之间设置水平减震弹簧,在刚性支撑板与下连接板之间设置橡胶块和竖向减震弹簧,以达到多维度耗散水平和竖向地震力的目的,避免支撑柱破坏,确保地震作用下地铁车站或地下结构的稳定和安全。
本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,设置于顶梁与支撑柱之间,其特征在于所述多维度减震耗能滚动支座包括上座板和下座板,所述上座板固定于所述顶梁下表面,所述下座板固定于所述支撑柱上表面;所述下座板包括下连接板、橡胶块、刚性支撑板、若干竖向减震弹簧、若干水平减震弹簧以及若干刚性耐磨滚珠,所述下连接板、所述橡胶块以及所述刚性支撑板自下而上依次设置,各所述刚性耐磨滚珠对应安装于所述刚性支撑板上所开设的若干半球形滚槽内;所述上座板上具有向下延伸并套装于所述刚性支撑板外侧的刚性环形围挡,所述刚性环形围挡的内壁面与所述刚性支撑板的外壁面之间沿环向安装有若干所述水平减震弹簧,通过环形布设的所述水平减震弹簧可在顶梁和支撑柱间不仅形成连接,还能耗散水平地震荷载,保证车站结构稳定性;所述橡胶块的外侧沿环向间隔布设有一圈所述竖向减震弹簧;所述竖向减震弹簧的上端支撑所述刚性支撑板下表面、下端支承于所述下连接板上表面,地震发生时用于车站的竖向减震耗能。
所述水平减震弹簧和所述竖向减震弹簧均采用弹簧钢65Mn或60Si2Mn或50CrVA材质,强度高、弹性好、塑性和韧性好,在冲击、振动或长期交变应力下,具有较强的抗拉、抗压强度、弹性极限和疲劳强度,使其发挥更好的减震耗能功效。
所述上座板包括上连接板以及所述刚性环形围挡;所述上连接板经螺栓与刚性螺纹管紧固于所述顶梁的下表面,所述刚性螺纹管预埋锚固于所述车站顶梁的下表面内;所述刚性环形围挡与所述上连接板之间呈焊接连接或呈一体式铸造结构。
所述刚性环形围挡的下缘部黏结有柔性环形围挡,所述柔性环形围挡下缘部延伸至所述下连接板上。所述刚性环形围挡和所述柔性环形围挡可阻止外界灰尘进入,延长滚动支座的使用寿命和维持其正常的工作性能。所述柔性环形围挡采用软质橡胶,如机械强度高、耐氧化、耐磨、耐酸碱油、耐燃等的氯丁橡胶、乙丙橡胶、含硫量2-4%的天然橡胶等。
所述下连接板经螺栓与刚性螺纹管紧固于所述支撑柱的上表面,所述刚性螺纹管预埋锚固于所述支撑柱的上表面内;所述橡胶块呈椭圆形或圆形。所述橡胶块可实现车站的竖向减震耗能。
所述刚性支撑板的下表面沿环向间隔布设有若干衔接块且所述衔接块上开设有第二支座槽,所述衔接块为所述水平减震弹簧提供支撑;所述刚性环形围挡的内壁面上沿环向间隔开设有若干第一支座槽;所述水平减震弹簧由水平弹簧以及连接于所述水平弹簧两端的球铰支座组成,所述水平弹簧一端的所述球铰支座连接于所述第一支座槽内、另一端的所述球铰支座连接于所述第二支座槽内。
所述球铰支座包括带第一凸台的第一铰座和带第二凸台的第二铰座,所述第一铰座的所述第一凸台与所述第二铰座的所述第二凸台相互叠合匹配,所述第一凸台与所述第二凸台之间开设有一排相互贯通的销孔,所述销孔内插设有销栓以将所述第一铰座和所述第二铰座连成整体;所述第一铰座和所述第二铰座之间拼合构成球铰槽,所述球铰槽内安装有球铰,所述球铰与所述水平弹簧的端部连接,所述球铰与所述球铰槽不完全贴合,便于所述球铰的旋转。地震发生时,震动方向是随机任意的,已知所述球铰可在任意角度旋转增加结构件的自由度,由此,所述球铰可使所述水平减震弹簧实时与地震力保持平行,使所述水平减震弹簧的减震耗能效果达到最佳状态。
所述水平减震弹簧的所述球铰支座与所述刚性环形围挡内侧面的所述第一支座槽、所述衔接块上的所述第二支座槽采用螺钉连接,方便水平减震弹簧的更换。
所述刚性支撑板为椭圆形或圆形钢板,所述橡胶块为形状与所述刚性支撑板相对应的椭圆形或圆形橡胶块,所述橡胶块的直径小于所述刚性支撑板的直径。
所述刚性支撑板上表面上的各所述半球形滚槽之间开设有输油槽以构成相互连通,于至少一个所述半球形滚槽中接入输油管,所述输油管的一端接入所述半球形滚槽的底部、另一端经压力泵与储油装置相连通;所述储油装置和所述压力泵布设于所述支撑柱的侧面上。通过所述压力泵将所述储油装置中润滑油注入所述半球形滚槽,为所述上连接板的下表面、所述半球形滚槽和所述刚性耐磨滚珠间提供润滑油,减少车站顶梁和支撑柱间摩擦阻力。
所述刚性支撑板上表面的中心开设有一所述半球形滚槽,并以居中的所述半球形滚槽为中心于其外侧呈环形间隔开设至少一圈所述半球形滚槽,居中的所述半球形滚槽经所述输油槽分别与位于外侧的各所述半球形滚槽相连通,所述输油管接入居中的所述半球形滚槽底部。
所述刚性支撑板上的各所述刚性耐磨滚珠位于同一水平面高度,所述刚性耐磨滚珠与所述上连接板之间呈点接触,不仅可支撑车站顶梁传递竖向荷载,还可减少所述刚性耐磨滚珠与所述上连接板下表面间摩擦阻力,在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,可实现顶梁与支撑柱间自由滑动。所述刚性耐磨滚珠与所述半球形滚槽不完全贴合,可减少所述刚性耐磨滚珠与所述半球形滚槽间摩擦阻力,有利于所述刚性耐磨滚珠的任意转动。所述刚性耐磨滚珠采用高铬钢等硬质高强钢材,如9Cr18或G20CrMo或GCr15等,具有良好的防锈性能,热处理后硬度高。
进一步地,还可以根据不同地区烈度和不同结构位置,根据需要设计不同弹性系数的水平和竖向减震弹簧,满足不同地区、不同结构位置的减震耗能要求。
本发明的优点是:
(1)在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,支座内环形布设的滚珠可根据震动方向变化任意滚动,实现顶梁和支撑柱间的多维度滑动,避免支撑柱的破坏导致地铁车站的整体坍塌;
(2)通过在水平和竖向环形布设的减震弹簧和球铰响应震动方向变化,实现滚动支座的水平和竖向抗震耗能的目的;
(3)释放支撑柱与顶梁间约束,必将破坏车站结构整体性,地震作用下车站震动幅度变大,通过支座内水平和垂直环形布设的减震弹簧可达到减震的目的,在地震作用下保证车站结构的稳定。
附图说明
图1为本发明中显示安装有水平减震弹簧的多维度减震耗能滚动支座示意图;
图2为本发明中显示安装有竖向减震弹簧的多维度减震耗能滚动支座示意图;
图3为本发明中上座板倒置后的三维示意图;
图4为本发明中下座板的三维示意图;
图5为本发明图1中的A-A剖视图;
图6为本发明图1中的B-B剖视图;
图7为本发明中水平减震弹簧的结构示意图;
图8为本发明中球铰支座的示意图;
图9为本发明图8中的C-C示意图。
如图1-9,图中各标记分别为:上座板1、下座板2、水平减震弹簧3、竖向减震弹簧4、输油系统5、顶梁6、支撑柱7;
上连接板11、刚性环形围挡12、第一支座槽13、柔性环形围挡14、刚性螺纹管15、螺栓16;
刚性支撑板21、橡胶块22、下连接板23、螺栓24、半球形滚槽25、输油槽26、注油孔27、刚性耐磨滚珠28、衔接块29、刚性螺纹管210、第二支座槽211;
球铰支座31、第一铰座32、第二铰座33、第一凸台34、第二凸台35、销孔36、销栓37、螺纹孔38、螺钉39、球铰槽310、水平弹簧311、球铰312;
输油管51、储油装置52、压力泵53。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明,以便于同行业技术人员的理解:
实施例:如图1-9所示,本实施例具体涉及一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,设置于顶梁6与支撑柱7之间,该多维度减震耗能滚动支座包括上座板1以及下座板2。上座板1固定于车站顶梁6的下表面,下座板2固定于支撑柱7的上表面,下座板2具体是由下连接板23、橡胶块22、刚性支撑板21以及若干刚性耐磨滚珠28所组成的,刚性支撑板21上开设有若干半球形滚槽25,各刚性耐磨滚珠28对应设置于各半球形滚槽25内。此外,上座板1上具有向下延伸并套装于刚性支撑板21外侧的刚性环形围挡12,刚性环形围挡12的内壁面与刚性支撑板21的外壁面之间沿环向均匀间隔布设有若干高弹性水平减震弹簧3,并于刚性支撑板21的下表面与下连接板23之间沿环向间隔布设有若干高弹性竖向减震弹簧4。
如图1、2和3所示,上座板1由上连接板11、刚性环形围挡12以及柔性环形围挡14所组成。在车站顶梁6的下端部内预埋锚固有多个刚性螺纹管15,且刚性螺纹管15的端口延伸至车站顶梁6的下表面上;上连接板11通过向各对应的刚性螺纹管15内拧入螺栓16以使其自身紧固于车站顶梁6下表面。刚性环形围挡12采用硬质高强环形钢材,以焊接方式固定在上连接板11的下表面,如图3所示,且刚性环形围挡12套装于刚性支撑板21的外侧,此外,柔性环形围挡14黏结于刚性环形围挡12的下端部并延伸至其下方的下连接板23上形成贴靠,通过两者的围挡可阻止外界灰尘的进入,以延长支座的使用寿命并可维持其正常的工作性能。柔性环形围挡14采用软质橡胶,如机械强度高、耐氧化、耐磨、耐酸碱油、耐燃等的氯丁橡胶、乙丙橡胶、含硫量2-4%的天然橡胶等。
如图1-6所示,下座板2由下连接板23、橡胶块22、刚性支撑板21以及若干刚性耐磨滚珠28所组成。在支撑柱7的上端部内预埋锚固有多个刚性螺纹管210,且刚性螺纹管210的端口延伸至支撑柱7的上表面;下连接板23通过向各对应的刚性螺纹管210内拧入螺栓24以使其紧固于支撑柱7的上表面。橡胶块22设置于下连接板23与刚性支撑板21之间,橡胶块22的外径略小于刚性支撑板21的外径以空出设置竖向减震弹簧4的空间;橡胶块22的外形尺寸对应于刚性支撑板21的外形尺寸,橡胶块22可采用椭圆形或圆形橡胶,刚性支撑板21采用椭圆形或圆形的硬质高强钢材;在地震发生时,橡胶块22可在竖直方向上变形以实现车站的竖向减震耗能。刚性支撑板21的上表面中心开设有一半球形滚槽25,且在该居中开设的半球形滚槽25之外呈环形间隔开设至少一圈的半球形滚槽25,如图4和5所示。刚性耐磨滚珠28分别布设于对应的半球形滚槽25内,刚性耐磨滚珠28与半球形滚槽25之间不完全贴合,可减少刚性耐磨滚珠28与半球形滚槽25间摩擦阻力,有利于刚性耐磨滚珠28的任意转动;在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,可实现支撑柱7与顶梁6间自由滑动。刚性耐磨滚珠28与上连接板11的下表面形成点接触,不仅可支撑车站顶梁6传递竖向荷载,还可减少刚性耐磨滚珠28与上连接板11下表面间摩擦阻力,本实施例中,刚性耐磨滚珠36采用高铬钢等硬质高强钢材,如9Cr18或G20CrMo或GCr15等,具有良好的防锈性能,热处理后硬度高。
如图1、2、4和5所示,在刚性支撑板21上还开设有注油孔27,注油孔27接入居中开设的半球形滚槽25内,且该居中的半球形滚槽25与外圈的各半球形滚槽25之间分别与开设有半圆形断面的输油槽26进行连接,而该注油孔27则经输油管51和压力泵53与储油装置52相连通,如图1所示,压力泵53和储油装置52布设于支撑柱7的侧面,压力泵53可将储油装置52内的润滑油经输油管51泵送至居中的半球形滚槽25之内,与此同时,居中的半球形滚槽25内的润滑油可经各输油槽26流入外圈的半球形滚槽25之内,且在刚性耐磨滚珠28的滚动之下也可向上连接板11的下表面输送润滑油,从而减少车站顶梁6与支撑柱7之间的摩擦阻力。
如图1、2和6所示,在橡胶块22的外圈沿环向等间隔布置有一圈竖向减震弹簧4,竖向减震弹簧4的上端支撑固定刚性支撑板21的下表面、下端则支承于下连接板23的上表面,所设置的一圈竖向减震弹簧4可同橡胶块22组合使用,在地震发生时用于车站的竖向减震耗能。竖向减震弹簧4采用弹簧钢65Mn或60Si2Mn或50CrVA材质,强度高、弹性好、塑性和韧性好,在冲击、振动或长期交变应力下,具有较强的抗拉、抗压强度、弹性极限和疲劳强度,使其发挥更好的减震耗能功效。
如图1-9所示,刚性环形围挡12的内壁面与刚性支撑板21的外壁面之间沿环向均匀间隔布设有若干水平减震弹簧3;在刚性环形围挡12的内壁面上沿环向间隔开设有一圈第一支座槽13,相对应地,在刚性支撑板21的下表面外圈设置有一圈向下凸出的衔接块29,且在衔接块29上开设有第二支座槽211,水平减震弹簧3的两端球铰支座31分别对应安装于一侧的第二支座槽211中和另一侧的第一支座槽13中;通过水平减震弹簧3的设置,可在顶梁6和支撑柱7之间形成连接,保证车站的结构稳定性,在地震时,震动方向是随机任意的,已知球铰可在任意角度旋转增加结构件的自由度,由此,球铰支座31可使水平减震弹簧3实时与地震力保持平行,使水平减震弹簧3的减震耗能效果达到最佳状态。如图7所示,水平减震弹簧3主要由水平弹簧311以及设置于水平弹簧311两端的球铰支座31所组成。球铰支座31具体是由第一铰座32和第二铰座33组成,第一铰座32的后端带有第一凸台34,第二铰座33的后端带有第二凸台35,第一凸台34和第二凸台35的设置位置以及形状可构成相互适配,在第一凸台34和第二凸台35上布设有一排销孔36,在将第一铰座32上的第一凸台34与第二铰座33上的第二凸台35叠合后于各销孔36内穿入销栓37以使其拼接成一整体。此外,在第一铰座32和第二铰座33拼合后的前端面上具有球铰槽310,球铰槽310内装配有球铰312,球铰槽310与球铰312不完全贴合,便于球铰312的旋转。还需要说明的是,在第一铰座32和第二铰座33上分别开设有螺纹孔38,以使球铰支座31通过在螺纹孔38内旋入螺钉39后能够同刚性环形围挡12内壁面上的第一支座槽13固定连接以及同第二支座槽211固定连接,方便水平减震弹簧3的更换。水平减震弹簧3采用弹簧钢65Mn或60Si2Mn或50CrVA材质,强度高、弹性好、塑性和韧性好,在冲击、振动或长期交变应力下,具有较强的抗拉、抗压强度、弹性极限和疲劳强度,使其发挥更好的减震耗能功效。
本实施例中,还可以根据不同地区烈度和不同结构位置,根据需要设计不同弹性系数的水平减震弹簧3和竖向减震弹簧4,满足不同地区、不同结构位置的减震耗能要求。
本实施例的有益效果在于:
(1)在水平地震力与地铁车站行车方向成任意角度时,支座内环形布设的滚珠可根据震动方向变化任意滚动,实现顶梁和支撑柱间的多维度滑动,避免支撑柱的破坏导致地铁车站的整体坍塌;
(2)通过在水平和竖向环形布设的减震弹簧和球铰响应震动方向变化,实现滚动支座的水平和竖向抗震耗能的目的;
(3)释放支撑柱与顶梁间约束,必将破坏车站结构整体性,地震作用下车站震动幅度变大,通过支座内水平和垂直环形布设的减震弹簧可达到减震的目的,在地震作用下保证车站结构的稳定。
以上述依据本发明的理想实施例为启发,通过上述的说明内容,相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内进行多样变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,设置于顶梁与支撑柱之间,其特征在于所述多维度减震耗能滚动支座包括上座板和下座板,所述上座板固定于所述顶梁下表面,所述下座板固定于所述支撑柱上表面;所述下座板包括下连接板、橡胶块、刚性支撑板、若干竖向减震弹簧、若干水平减震弹簧以及若干刚性耐磨滚珠,所述下连接板、所述橡胶块以及所述刚性支撑板自下而上依次设置,各所述刚性耐磨滚珠对应安装于所述刚性支撑板上所开设的若干半球形滚槽内;所述上座板上具有向下延伸并套装于所述刚性支撑板外侧的刚性环形围挡,所述刚性环形围挡的内壁面与所述刚性支撑板的外壁面之间沿环向安装有若干所述水平减震弹簧,所述橡胶块的外侧沿环向间隔布设有一圈所述竖向减震弹簧,所述竖向减震弹簧的上端支撑所述刚性支撑板下表面、下端支承于所述下连接板上表面。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述上座板包括上连接板以及所述刚性环形围挡;所述上连接板经螺栓与刚性螺纹管紧固于所述顶梁的下表面,所述刚性螺纹管预埋锚固于所述车站顶梁的下表面内;所述刚性环形围挡与所述上连接板之间呈焊接连接或呈一体式铸造结构。
3.根据权利要求2所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性环形围挡的下缘部黏结有柔性环形围挡,所述柔性环形围挡下缘部延伸至所述下连接板上。
4.根据权利要求1所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述下连接板经螺栓与刚性螺纹管紧固于所述支撑柱的上表面,所述刚性螺纹管预埋锚固于所述支撑柱的上表面内。
5.根据权利要求1所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性支撑板的下表面沿环向间隔布设有若干衔接块且所述衔接块上开设有第二支座槽;所述刚性环形围挡的内壁面上沿环向间隔开设有若干第一支座槽;所述水平减震弹簧由水平弹簧以及连接于所述水平弹簧两端的球铰支座组成,所述水平弹簧一端的所述球铰支座连接于所述第一支座槽内、另一端的所述球铰支座连接于所述第二支座槽内。
6.根据权利要求5所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述球铰支座包括带第一凸台的第一铰座和带第二凸台的第二铰座,所述第一铰座的所述第一凸台与所述第二铰座的所述第二凸台相互叠合匹配,所述第一凸台与所述第二凸台之间开设有一排相互贯通的销孔,所述销孔内插设有销栓以将所述第一铰座和所述第二铰座连成整体;所述第一铰座和所述第二铰座之间拼合构成球铰槽,所述球铰槽内安装有球铰,所述球铰与所述水平弹簧的端部连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性支撑板为椭圆形或圆形钢板,所述橡胶块为形状与所述刚性支撑板相对应的椭圆形或圆形橡胶块,所述橡胶块的直径小于所述刚性支撑板的直径。
8.根据权利要求1所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性支撑板上表面上的各所述半球形滚槽之间开设有输油槽以构成相互连通,于至少一个所述半球形滚槽中接入输油管,所述输油管的一端接入所述半球形滚槽的底部、另一端经压力泵与储油装置相连通;所述储油装置和所述压力泵布设于所述支撑柱的侧面上。
9.根据权利要求8所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性支撑板上表面的中心开设有一所述半球形滚槽,并以居中的所述半球形滚槽为中心于其外侧呈环形间隔开设至少一圈所述半球形滚槽,居中的所述半球形滚槽经所述输油槽分别与位于外侧的各所述半球形滚槽相连通,所述输油管接入居中的所述半球形滚槽底部。
10.根据权利要求2所述的一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座,其特征在于所述刚性支撑板上的各所述刚性耐磨滚珠位于同一水平面高度,所述刚性耐磨滚珠与所述上连接板之间呈点接触。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310059272.8A CN116556434A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310059272.8A CN116556434A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116556434A true CN116556434A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87486736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310059272.8A Pending CN116556434A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116556434A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118328209A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-07-12 | 河南泰阳热力有限公司 | 一种供热用管道支撑结构 |
-
2023
- 2023-01-18 CN CN202310059272.8A patent/CN116556434A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118328209A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-07-12 | 河南泰阳热力有限公司 | 一种供热用管道支撑结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN206512589U (zh) | 一种桥梁纵向防落梁及碰撞装置 | |
CN112161018B (zh) | 基础设施大承载多方向隔减振装置及其防灾方法 | |
CN116591229A (zh) | 用于地下结构支撑柱的多维度多级别减震耗能滚动支座 | |
CN113322794B (zh) | 防侧倾节段拼装摇摆单柱墩多重减震体系 | |
CN111364348B (zh) | 一种多重阻尼缓冲耗能型桥梁抗震挡块结构 | |
CN106969077A (zh) | 一种复合式三向智能隔震支座 | |
CN106012815B (zh) | 一种公路桥梁减震支座 | |
CN209039961U (zh) | 多方向抗震限位装置及柱墩桥梁抗震结构 | |
CN113756445B (zh) | 一种预制装配式隔震支座 | |
CN116556434A (zh) | 一种用于地下结构支撑柱的多维度减震耗能滚动支座 | |
CN213683437U (zh) | 一种抗震型钢结构装配式建筑 | |
CN205115997U (zh) | 一种自带限位装置的减振橡胶支座 | |
CN212656108U (zh) | 一种自复位支座 | |
KR200262491Y1 (ko) | 큰 수직완충력을 갖는 교좌장치 | |
CN211006319U (zh) | 一种内置三角形软钢的球型减隔震支座 | |
CN111364507B (zh) | 一种摩擦耗能装置及自复位式摩擦延性分体柱 | |
CN105840725B (zh) | 螺钉减振隔震器 | |
CN116988590B (zh) | 一种建筑减振支座 | |
CN116556435A (zh) | 用于地下地铁车站支撑柱的水平多维度减震耗能滚动支座 | |
CN214738942U (zh) | 一种抗震钢结构 | |
CN106835952B (zh) | 一种组合式抗震系统以及组合式抗震桥梁 | |
CN216615455U (zh) | 一种钢弹簧加固的多向缓冲限位耗能型桥梁抗震挡块 | |
CN116411641A (zh) | 用于地下车站支撑柱的水平多维度多级减震耗能滚动支座 | |
CN214784937U (zh) | 竖向可脱离的建筑用橡胶支座 | |
CN211079896U (zh) | 一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |