CN116676858A - 一种易更换可调高支座结构及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易更换可调高支座结构及其实现方法，属于桥梁及建筑工程技术领域。设于基石和被承载结构物之间，包括：支座本体、下限位组件和上限位组件。下限位组件在支座本体的周边形成下容纳腔，上限位组件在支座本体的周边形成上容纳腔；下容纳腔和上容纳腔用于限制所述支座本体在水平向的移动，下可拆挡件和上可拆挡件相对应，可操作性的提供至少一侧出口，供所述支座本体移出或放入，完成支座本体的更换。本发明的支座结构中限位组件有效控制支座本体的水平不可控滑动，大大降低地震下落梁风险，并提供较大的水平承载能力，提升支座的抗震能力；同时该支座结构对支座本体进行更换或调高时，施工过程简单、安全可靠、经济效益好。

Description

一种易更换可调高支座结构及其实现方法

技术领域

本发明属于桥梁及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种易更换可调高支座结构及其实现方法。

背景技术

在桥梁或建筑结构中，支座是上部结构和下部结构的关键连接部件，将上部结构的反力和变形(位移和转角)可靠的传递给下部结构，发挥着重大的作用。常规板式橡胶支座价格低廉、性能稳定、技术成熟，在地震作用下表现为弹性，可以有效分散地震力，降低结构在地震后可能的破坏程度，在我国中小跨径桥梁中应用的比例高达80％左右，是桥梁工程中应用最为广泛的支座形式。

采用板式橡胶支座的桥梁，梁体直接置于支座之上，支座橡胶层与梁体或墩顶之间仅依靠摩擦提供水平约束，没有设计支座限位装置，主梁受温度力、离心力、汽车制动力、自重等荷载效应影响会带动支座一起移动，部分情况下支座未回到原始位置，在长期累积情况下，支座会产生较大水平变形甚至滑移超限，处于不利的受力状态，进而影响支座使用寿命。在地震作用下，虽然板式橡胶支座与盖梁之间的摩擦滑移使得桥墩、桩基受到的地震力减小，但会导致发生较大不可预测的滑动，难以对桥梁结构在大震作用下的动力响应进行准确而定量的设计，从而引起地震作用下支座破坏和主梁偏移甚至落梁等严重震害。

相关技术中，大多支座结构是在支座本体上部、下部增设带螺栓、锚棒等的连接板，并在支座连板上设置挡块、卡榫、拉索等限位结构来实现支座本体的连接或限位，该类支座结构复杂、成本较高，且支座出现病害需要更换或者调高时，需要先凿除部分砂浆层，再更换新支座并进行二次灌浆浇筑，费工费时；支座更换或调高过程需拆除全部锚固螺栓，而由于空间限制，支座内侧螺栓难以拆除，需要对原支座进行切割等永久性破坏才能拆除,造成了施工困难，具有施工风险大、技术难度高、经济效益差等缺点。

因此，如何使常用支座本体水平方向实现位移可控和承载力提升，同时又具有结构简单、传力可靠、经济性好的优势，且能克服现有最常用的螺栓-锚棒锚固体系组成的支座在更换、保养维护和调高功能方面的不足，目前尚未出现更好的解决方案。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种易更换可调高支座结构及其实现方法。

本发明采用以下技术方案：一种易更换可调高支座结构，设于基石和被承载结构物之间；所述支座结构包括：

支座本体；

下限位组件，分布于所述支座本体的周边形成下容纳腔；所述下限位组件包括：设于基石上的M个固定组件和N个下可拆挡件；

上限位组件，分布于所述支座本体的周边形成上容纳腔；所述上限位组件包括：设于被承载结构物上的M个固定组件和N个上可拆挡件；其中，M+N＝C，C为预先设定的定值，C≥4，C≥N≥0，C≥M≥0；

所述下容纳腔和上容纳腔用于限制所述支座本体在水平向的移动，所述下可拆挡件和所述上可拆挡件相对应，可操作性的提供至少一侧出口，供所述支座本体移出或放入，完成支座本体的更换。

在进一步的实施例中，所述固定挡件包括：

若干个锚筋，预埋在对应的基石和被承载结构物中；

型钢，与所述锚筋为一体成型；所述型钢的内侧面平行于支座本体对应的侧面；所述型钢部分暴露于对应的基石和被承载结构物。

在进一步的实施例中，所述下可拆挡件包括：

下锚固件，预埋于所述基石内；所述下锚固件包括：一体成型的下锚筋和下钢件；其中，所述下钢件的上表面向下凹陷预定深度形成下凹槽；

下活动块，部分套接于所述下凹槽内；暴露在下凹槽外部的下活动块的侧面与支座本体对应的侧面相平行。

在进一步的实施例中，所述上可拆挡件包括：

上锚固件，预埋于所述被承载结构物内；所述上锚固件包括：一体成型的上锚筋和上钢件；其中，所述上钢件的下表面向上凹陷预定深度形成上凹槽；

上活动块，部分内嵌于所述上凹槽内；暴露在上凹槽外部的上活动块的侧面与支座本体对应的侧面相平行。

在进一步的实施例中，所述下凹槽的竖截面为矩形或倒梯形；对应的，下活动块被下凹槽包裹区域的竖截面对应为矩形或倒梯形。

在进一步的实施例中，所述上凹槽包括第一凹槽和与之相同的第二凹槽；其中，所述第一凹槽的竖截面为倒梯形；对应的，所述上活动块被第一凹槽包裹区域的竖截面为倒梯形；

所述第二凹槽的竖截面为矩形或正梯形；所述第一凹槽被设置对所述上活动块进行定位，所述第二凹槽被设置为将上活动块从中取出。

在进一步的实施例中，所述支座本体为具备主体支座供的结构，为橡胶支座、聚氨酯支座、盆式支座和球型钢支座中的一种；

所述支座本体的预接触区上包裹有弹性材料，所述弹性材料为硫化橡胶层、聚氨酯中的一种或多种；所述预接触区为使用时，支座本体将与下限位组件、上限位组件发生接触或挤压的区域。

在进一步的实施例中，所述预接触区与下限位组件之间留有预定的距离为Δd₁，在基石上给出支座本体相对滑动的空间；

所述预接触区与上限位组件之间留有预定的距离为Δd₂，在被承载结构物给出支座本体相对滑动的空间。

一种易更换可调高支座结构的实现方法，基于如上所述的易更换可调高支座结构，包括以下步骤：

当需要更换支座本体时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入新的支座本体；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落；

当需要对支座本体调高时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入支座本体和预定高度的调高垫板；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落。

在进一步的实施例中，所述下活动块的取出方式如下：直接将下活动块从对应的下凹槽内向上取出；

所述上活动块的取出方式如下：依次将每个上活动块从对应的第一凹槽滑移至第二凹槽内，再将位于第二凹槽内的上活动块向下取出。

本发明的有益效果：在支座本体的周边(四周)设置有下限位组件和上限位组件，其中，下限位组件和上限位组件均包含了固定挡件。通过下限位组件和上限位组件限制支座本体的大幅水平滑动，形成的结构稳定且滑移可控的支座结构。通过调整支座本体与下限位组件、上限位组件之间的间隙Δd₁和Δd₂，亦可使支座具有可靠的滑移耗能功能。

本发明的下限位组件及上限位组件部分挡件可灵活拆装，使支座具有更好的安装和更换便捷性。可通过放置调高垫板于支座本体下方或上方实现对支座的高度调整，能大大缓解支座本体安装及运营期间发生支座脱空的病害情况。

本技术方案的支座采用的限位结构与常规带螺栓、锚棒结构的支座连接板，及在支座连接板上设置挡块、卡榫、拉索等的限位结构比较，具有结构简单，经济性好，易于施工的特点。

可有效减少传统板式橡胶支座病害，大大降低落梁风险，显著提升桥梁结构抗震安全性，同时改善目前常用的桥梁支座如盆式支座、球型支座、隔震橡胶支座与墩梁之间连接构造复杂、成本较高、更换困难、一般无法调高等问题，具有重大的工程实用性及经济效益。

附图说明

图1为实施例1中的易更换可调高支座结构的结构示意图。

图2为实施例1中的易更换可调高支座结构的剖视图。

图3为实施例1中的下限位组件结构示意图。

图4为实施例1中的上限位组件结构示意图。

图5为实施例1中的固定挡件结构示意图。

图6为实施例1中的下可拆挡件的拆分图。

图7为实施例1中的上可拆挡件的拆分图。

图8为实施例2中的支座本体的结构示意图。

图9为实施例3中的调高垫板的结构示意图。

图10为实施例3中的易更换可调高支座对支座本体进行调高后的结构示意图。

图11为实施例4中的不同固定挡件的结构示意图。

图12为实施例5中的下限位组件全部设置为可拆挡件的结构示意图。

图1至图12中的各标注为：垫石1、支座本体2、梁体3、下限位组件4、上限位组件5、固定挡件6、调高垫板7、预接触区21、下可拆挡件41、下锚固件411、下活动块412、下钢件4111、下锚筋4112、上可拆挡件51、上锚固件511、上钢件5111、第一凹槽51111、第二凹槽51112、上锚筋5112、上活动块512、型钢61、锚筋62。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种易更换可调高支座结构，设于基石和被承载结构物之间。本实施例中，基石为垫石1，被承载结构物可以是支撑桥梁或其他建筑结构，在下文中以梁体3为例。需要说明的是，支座本体2为具备主体支座供的结构，为橡胶支座、聚氨酯支座、盆式支座和球型钢61支座中的一种。

还包括：分布在支座本体2的底部周边的下限位组件4，形成下容纳腔。其中，所述下限位组件4包括：设于基石上的M个固定组件和N个下可拆挡件41。

分布在支座本体2的底部周边的上限位组件5，形成上容纳腔。其中，上限位组件5包括：设于被承载结构物上的M个固定组件和N个上可拆挡件51。M+N＝C，C为预先设定的定值，C≥4，C≥N≥0，C≥M≥0。C预先设定为四，即M+N＝4。关于M和N的取值可以理解为，当前的上限位组件5或下限位组件4中可以全部是固定组件，也可以全部是上可拆挡件51或下可拆挡件41，也可以是其中两个为固定组件，另外两个则为上可拆挡件51或下可拆挡件41。

进一步的，结合图1至图3，下限位组件4包括：设于基石上的三个固定组件和一个下可拆挡件41。换言之，三个固定组件分别布置在支座本体2的三个外侧面，下可拆挡件41则布置在支座本体2的剩余的外侧面。结合图1、图2和图4，上限位组件5包括：设于基石上的三个固定组件和一个上可拆挡件51。换言之，三个固定组件分别布置在支座本体2的三个外侧面，上可拆挡件51则布置在支座本体2的剩余的外侧面。且上可拆挡件51与下可拆挡件41位于支座本体2的同一侧面。

因此，不管M和N如何取值，均满足以下需求：下容纳腔和上容纳腔用于限制所述支座本体2在水平面朝任意方向移动，所述下可拆挡件41和所述上可拆挡件51相对应，可操作性的提供至少一侧出口，供所述支座本体2移出或放入，完成支座本体2的更换。

结合图5，本实施例中的固定挡件6包括：预埋在对应的基石和被承载结构物中的若干个锚筋62，与锚筋62为一体成型的型钢61，在本实施例中，型钢61和锚筋62通过焊接制成。型钢61的内侧面平行于支座本体2对应的侧面；所述型钢61部分暴露于对应的基石和被承载结构物，用于与支座本体2相抵，在指定方向上限定支座本体2。

如图3和图6，本实施例中的下可拆挡件41包括：预埋于垫石1内的下锚固件411。其中，下锚固件411包括：通过焊接一体成型的下锚筋4112和下钢件4111；下钢件4111的上表面向下凹陷预定深度形成下凹槽。还包括：部分套接于所述下凹槽内的下活动块412，暴露在下凹槽外部的下活动块412的侧面与支座本体2对应的侧面相平行。即暴露在下凹槽外部的下活动块412用于与支座本体2相抵，在指定方向上限定支座本体2。在进一步的实施例中，下凹槽的竖截面为矩形或倒梯形；对应的，下活动块412被下凹槽包裹区域的竖截面对应为矩形或倒梯形。方便直接将下活动块412从下凹槽中取出。

结合图4和图7，本实施例中的上可拆挡件51包括：预埋在桥梁内的上锚固件511。其中，上锚固件511包括：通过焊接一体成型的上锚筋5112和上钢件5111；上钢件5111的下表面向上凹陷预定深度形成上凹槽。还包括：部分内嵌于所述上凹槽内的若干个上活动块512，暴露在上凹槽外部的上活动块512的侧面与支座本体2对应的侧面相平行。在进一步的实施例中，为保证重力作用下，上活动块512不从上钢件5111的上凹槽中掉下，上凹槽包括第一凹槽51111和与之相同的第二凹槽51112；其中，所述第一凹槽51111的竖截面为倒梯形；对应的，所述上活动块512被第一凹槽51111包裹区域的竖截面为倒梯形；所述第二凹槽51112的竖截面为矩形或正梯形；所述第一凹槽51111被设置对所述上活动块512进行定位，所述第二凹槽51112被设置为将上活动块512从中取出。换言之，需要将上活动块512从第一凹槽51111中取出时，先将其从第一凹槽51111滑移到第二凹槽51112内，再向下取出。故在本实施例中，每个上活动块512的体积小于第二凹槽51112容积。

实施例2

如图8所示，本实施例中的支座本体2的预接触区21上包裹有弹性材料，所述弹性材料为硫化橡胶层、聚氨酯中的一种或多种；所述预接触区21为使用时，支座本体2将与下限位组件4、上限位组件5发生接触或挤压的区域。即通过在预接触区21上包裹有弹性材料，对挤压过程起缓解和保护的作用。

再结合图2和图8，预接触区21与下限位组件4之间留有预定的距离为Δd₁，在基石上给出支座本体2相对滑动的空间；预接触区21与上限位组件5之间留有预定的距离为Δd₂，在被承载结构物给出支座本体2相对滑动的空间。以便于支座本体2的水平安装位置调整。

需要说明的是，当支座本体2与垫石1间需要实现较大滑动量，使支座结构具备滑移耗能功能时，实施例可将Δd₁设计为较大值，取值大小可参考两者允许的相对滑动量进行设计。

在另一个实施例中，当支座本体2与梁体3间需要实现较大滑动量，使支座结构具备滑移耗能功能时，实施例可将Δd₂设计为较大值，取值大小可参考两者允许的相对滑动量进行设计。

实施例3

如图9和图10，当需要更换支座本体2时，小幅度顶升梁体3，同时取出下可拆挡件41中的下活动块412和上可拆挡件51中的上活动块512，形成一侧出口。该出口用于给原支座本体2提供了所需的移除位置。然后，从该出口将新支座本体2放入，并将取出的下活动块412和上活动块512对应复位并落梁，完成支座本体2的更换。

若支座本体2需要调高时，小幅度顶升梁体3，同时取出下可拆挡件41中的下活动块412和上可拆挡件51中的上活动块512，形成一侧出口。该出口用于给原支座本体2提供了所需的移除位置。然后，从该出口将支座本体2和预定高度的调高垫板7放入，并将取出的下活动块412和上活动块512对应复位并落梁，完成支座本体2的调高。

实施例4

在本实施例中，固定挡件6还可以是方形挡块、H型挡块、L型挡块、C型挡块等，也可直接使用截断的型钢61(H型、L型、槽钢等)埋于垫石1中实现固定挡件6的构造。如图11所示。

实施例5

基于实施例1的描述，本实施例中的M＝0，N＝4；即下限位组件4全部为下可拆挡件41，上限位组件5全部为上可拆挡件51，图12所示。

在另一个实施例中，在支座本体2四周全部布置固定挡件6作为下限位组件4，在支座本体2四周全部布置固定挡件6作为上限位组件5，即M＝4，N＝0。此类实施例中，当支座需要调高时，可以将原有固定挡件6拆除或顶升梁体3至足够高度，形成出口供所述支座本体2移出工作位置，然后放入新支座本体2及预定高度的调高垫板7，再设置新的固定挡件6或上可拆挡件51或下可拆挡件41构造，完成支座本体2的调高过程。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，可解决支座本体2的位移不可控问题及相关技术中支座本体2更换和调高时施工风险大、技术难度高、经济效益差等问题。

实施例6

基于实施例1至实施例5所述的易更换可调高支座结构，本实施例提供了易更换可调高支座结构的实现方法，包括以下步骤：

当需要更换支座本体时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入新的支座本体；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落；

当需要对支座本体调高时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入支座本体和预定高度的调高垫板；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落。

在进一步的实施例中，所述下活动块的取出方式如下：直接将下活动块从对应的下凹槽内向上取出；

所述上活动块的取出方式如下：依次将每个上活动块从对应的第一凹槽滑移至第二凹槽内，再将位于第二凹槽内的上活动块向下取出。

使用过程中可以有效防止支座本体受偏载脱离安全承载位置，尤其可以用于现有中小跨径公路桥梁使用量最大的板式橡胶支座本体结构，大幅减少板式橡胶支座滑移、脱空、剪切超限、落梁等病害，提升其隔震能力及桥梁等结构在地震作用下的安全性。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种易更换可调高支座结构，设于基石和被承载结构物之间；其特征在于，所述支座结构包括：

支座本体；

下限位组件，分布于所述支座本体的周边形成下容纳腔；所述下限位组件包括：设于基石上的M个固定组件和N个下可拆挡件；

上限位组件，分布于所述支座本体的周边形成上容纳腔；所述上限位组件包括：设于被承载结构物上的M个固定组件和N个上可拆挡件；其中，M+N＝C，C为预先设定的定值，C≥4，C≥N≥0，C≥M≥0；

所述下容纳腔和上容纳腔用于限制所述支座本体在水平向的移动，所述下可拆挡件和所述上可拆挡件相对应，可操作性的提供至少一侧出口，供所述支座本体移出或放入，完成支座本体的更换。

2.根据权利要求1所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述固定挡件包括：

若干个锚筋，预埋在对应的基石和被承载结构物中；

型钢，与所述锚筋为一体成型；所述型钢的内侧面平行于支座本体对应的侧面；所述型钢部分暴露于对应的基石和被承载结构物。

3.根据权利要求1所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述下可拆挡件包括：

下锚固件，预埋于所述基石内；所述下锚固件包括：一体成型的下锚筋和下钢件；其中，所述下钢件的上表面向下凹陷预定深度形成下凹槽；

下活动块，部分套接于所述下凹槽内；暴露在下凹槽外部的下活动块的侧面与支座本体对应的侧面相平行。

4.根据权利要求1所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述上可拆挡件包括：

上锚固件，预埋于所述被承载结构物内；所述上锚固件包括：一体成型的上锚筋和上钢件；其中，所述上钢件的下表面向上凹陷预定深度形成上凹槽；

若干个上活动块，部分内嵌于所述上凹槽内；暴露在上凹槽外部的上活动块的侧面与支座本体对应的侧面相平行。

5.根据权利要求3所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述下凹槽的竖截面为矩形或倒梯形；对应的，下活动块被下凹槽包裹区域的竖截面对应为矩形或倒梯形。

6.根据权利要求4所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述上凹槽包括第一凹槽和与之相同的第二凹槽；其中，所述第一凹槽的竖截面为倒梯形；对应的，所述上活动块被第一凹槽包裹区域的竖截面为倒梯形；

所述第二凹槽的竖截面为矩形或正梯形；所述第一凹槽被设置对所述上活动块进行定位，所述第二凹槽被设置为将上活动块从中取出。

7.根据权利要求1所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述支座本体为具备主体支座供的结构，为橡胶支座、聚氨酯支座、盆式支座和球型钢支座中的一种；

所述支座本体的预接触区上包裹有弹性材料，所述弹性材料为硫化橡胶层、聚氨酯中的一种或多种；所述预接触区为使用时，支座本体将与下限位组件、上限位组件发生接触或挤压的区域。

8.根据权利要求7所述的一种易更换可调高支座结构，其特征在于，所述预接触区与下限位组件之间留有预定的距离为Δd₁，在基石上给出支座本体相对滑动的空间；

所述预接触区与上限位组件之间留有预定的距离为Δd₂，在被承载结构物给出支座本体相对滑动的空间。

9.一种易更换可调高支座结构的实现方法，基于如权利要求1至8中任意一项所述的易更换可调高支座结构，其特征在于，包括以下步骤：

当需要更换支座本体时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入新的支座本体；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落；

当需要对支座本体调高时，小幅顶升被承载结构物；确定位于同一侧面的上可拆挡件和下可拆挡件，将上可拆挡件和下可拆挡件中对应的上活动块和下活动块取出，在指定侧面上形成一出口；原支座本体从所述出口中移出，随后通过所述出口放入支座本体和预定高度的调高垫板；将被取出的上活动块和下活动块复位、被承载结构物降落。

10.根据权利要求9所述的一种易更换可调高支座结构的实现方法，其特征在于，所述下活动块的取出方式如下：直接将下活动块从对应的下凹槽内向上取出；

所述上活动块的取出方式如下：依次将每个上活动块从对应的第一凹槽滑移至第二凹槽内，再将位于第二凹槽内的上活动块向下取出。