CN117071415A - 一种多级摩擦消能型桥梁支座及消能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于桥梁构件技术领域，并具体公开了一种多级摩擦消能型桥梁支座及消能方法。包括：上座板，限位底板，限位底板上设有滑动限位腔；下座板，设于所述滑动限位腔内，下座板与滑动限位腔之间设有第一滑动间隙，下座板底面与限位底板之间设有滑板，下座板上还设有转动腔，该滑板与限位底板滑动连接，二者摩擦系数小，满足桥梁运营荷载下的自由变形需求；中间板，设于转动腔内，且该中间板与所述上座板之间设有摩擦片，所述摩擦片与中间板固定连接，与上座板滑动连接，二者之间摩擦系数大，可在主梁沿纵桥方向发生的大位移时消耗能量，实现桥梁减震消能需求。本发明支座具有两阶段运动特性，分别满足桥梁在运营荷载、地震作用的需求。
Description
技术领域
本发明属于桥梁构件技术领域，更具体地，涉及一种多级摩擦消能型桥梁支座及消能方法。
背景技术
桥梁支座作为桥梁工程中的关节构件，可将桥梁结构的上部荷载传递至墩台，满足桥梁结构的受力和位移需求。近年来，多地发生地震，部分地区桥梁发生结构损伤、落梁等事故，导致救援工作受到影响。
目前高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座等具有防落梁功能，但存在以下缺陷：①高阻尼橡胶支座服役期间受橡胶材料老化、剪切变形影响，常发生胶料开裂、内部加紧钢板锈蚀等病害，耐久性较差；②摩擦摆支座耐久性，但其运动过程中会有抬升，一些对竖向位移敏感的桥梁应用受到限制。
基于上述缺陷和不足，本领域亟需开发一种耐久性好，且运动过程中无抬升的减震多级消能型桥梁支座。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多级摩擦消能型桥梁支座及消能方法，通过设置小摩擦系数的滑动副、大摩擦系数的摩擦副，分别满足桥梁支座温度作用下自由变形、地震作用下发生大位移时摩擦消能减震的功能需求。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种多级摩擦消能型桥梁支座，包括：
上座板，设于主梁下；
限位底板，设于垫石上，该限位底板上设有滑动限位腔；
下座板，设于所述滑动限位腔内，且沿纵桥方向，所述下座板与滑动限位腔之间设有第一滑动间隙，所述下座板底面与限位底板之间设有滑板，所述下座板上还设有转动腔，该滑板与所述限位底板滑动连接，用于实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营载荷下的变形需求；
中间板，设于所述转动腔内，且该中间板与所述上座板之间设有摩擦片，所述摩擦片与中间板固定连接，与上座板滑动连接，所述摩擦片与镜面散热板之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。
作为进一步优选的，所述上座板底面设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有镜面散热板，所述镜面散热板与所述摩擦片在指定范围内可水平相对运动，以此方式，使得所述镜面散热板与所述摩擦片之间形成平面移动副。
作为进一步优选的，所述摩擦片采用聚合物类材料、复合物摩擦材料、金属类摩擦材料中的任意一种材料制备而成。
作为进一步优选的，所述镜面散热板与上座板采用镶嵌或焊接的方式固结为一体；
所述镜面散热板采用硬质铝合金材料制备而成，用于将其与摩擦片摩擦产生的热量均匀传递至上座板和空气中。
作为进一步优选的，所述下座板底面设有第三凹槽，所述滑板固定设有该第三凹槽内，且所述滑板的厚度大于所述第三凹槽的深度。
作为进一步优选的，所述滑板采用聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯、改性超高分子量聚四氟乙烯、超高性能聚四氟乙烯中任意一种材料制备而成；
所述滑板与所述限位底板之间的水平摩擦系数≤0.05。
作为进一步优选的，所述中间板的底面为凸球形结构，相应的，所述下座板上的转动腔与所述球形结构相凹球形结构；
所述下座板与中间板之间设有中间板配合件；
所述下座板上设有第二凹槽，所述中间板配合件固定设于该第二凹槽内，且所述中间板配合件的厚度大于所述第二凹槽的深度，以此方式，使得所述中间板与中间板配合件间形成转动副，以满足桥梁转动位移。
作为进一步优选的，所述中间板的底面为矩形结构，相应的，所述下座板上的转动腔与所述球形结构相适应的矩形结构，且中间板的周向外壁面与转动腔的四周壁面见设有指定宽度的转动间隙；
所述下座板与中间板之间设有中间板配合件，所述中间板配合件顶面与中间板固定连接，底面与下座板固定连接，且该中间板配合件为弹性件，以此方式，使得所述中间板与中间板配合件间形成以所述转动间隙为约束的转动副，以满足桥梁转动位移。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种多级摩擦消能型桥梁支座的消能方法，包括以下步骤：
S1自由变形阶段：当主梁在温度作用、车辆荷载作用下产生小位移自由形变，所述：限位底板与滑板发生相对滑动，实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营荷载下的变形需求；
S2减震消能阶段：当限位底板限制下座板继续滑动时，主梁与垫石之间仍然存在相对运动，限位底板与滑板的相对运动受到限制，摩擦片与镜面散热板之间开始相对运动，所述摩擦片与镜面散热板之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。
作为进一步优选的，在服役过程中，所述桥梁支座可实现主梁转动位移的需求：
中间板与中间板配合件间产生相对转动，满足转动位移；或者
中间板与下座板间产生相对转动，同时，中间板配合件在中间板的挤压或拉伸下发生形变，以满足桥梁转动位移。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明支座能根据不同工况启用不同摩擦系数的摩擦副，当主梁在温度作用、车辆荷载作用下产生小位移自由形变，限位底板与滑板发生相对滑动，实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营载荷下的变形需求；当限位底板限制下座板继续滑动时，主梁与垫石之间仍然存在相对运动，限位底板与滑板的相对运动受到限制，摩擦片与镜面散热板之间开始相对运动，并产生运动摩擦力，该运动摩擦力用于消耗梁沿纵桥方向发生的大位移能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。即本发明通过设置小摩擦系数的滑动副、大摩擦系数的摩擦副，分别满足桥梁支座温度作用下自由变形、地震作用下发生大位移时摩擦消能减震的功能需求。
2.本发明支座具有较好的耐久性，且运动过程中无抬升，具有广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明实施例一涉及的一种多级摩擦消能型桥梁支座的结构示意图；
图2为图1中限位底板的结构示意图；
图3为图1中下座板的结构示意图；
图4为图1中座板配合件的结构示意图；
图5为图1中座板的结构示意图；
图6为本发明实施例一涉及的支座转角位移示意图；
图7为本发明实施例涉及的镜面散热板与上座板固结方式示意图；
图8为本发明另一实施例涉及的镜面散热板与上座板固结方式示意图；
图9为本发明实施实例一中第一阶段水平运动结构示意图；
图10为本发明实施实例一中第一阶段水平运动限位结构示意图；
图11为本发明实施实例一中第二阶段水平运动结构示意图；
图12为本发明实施例二涉及的一种多级摩擦消能型桥梁支座的结构示意图；
图13为图12中涉及的下座板的结构示意图；
图14为图12中涉及的中座板配合件的结构示意图；
图15为图12中涉及的中座板结构示意图；
图16本发明实施实例涉及的支座二转角位移示意图；
图17为本发明实施实例二中第一阶段水平运动结构示意；
图18为本发明实施实例二中第一阶段水平运动限位结构示意图；
图19为本发明实施实例二中第二阶段水平运动结构示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-限位底板，11-承载底板，12-不锈钢镜面板，13-限位挡板，2-滑板，下座板3，31-第三凹槽，32-转动腔，4-中间板配合件，5-中间板，51-中座板基体、52-第四凹槽，6-摩擦片，7-镜面散热板，8-上座板。
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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1至图19所示，本发明实施例提供的一种多级摩擦消能型桥梁支座，包括：上座板8，设于主梁下；限位底板1，设于垫石上，该限位底板1上设有滑动限位腔；下座板3，设于所述滑动限位腔内，且沿纵桥方向，所述下座板3与滑动限位腔之间设有第一滑动间隙，所述下座板3底面与限位底板1之间设有滑板2，所述下座板3上还设有转动腔，该滑板2与所述限位底板1滑动连接，二者摩擦系数较小，用于实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营载荷下的变形需求；中间板5，设于所述转动腔内，且该中间板5与所述上座板8之间设有摩擦片6，所述摩擦片6与中间板5固定连接，与上座板8滑动连接，二者摩擦系数较大，即，摩擦片6与镜面散热板7之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。上述实施例中，限位底板1的顶面高度小于下座板3的顶面高度，下座板3的顶面高度小于中间板5的顶面高度。
基于上述任意实施例，所述上座板8底面设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有镜面散热板7，所述镜面散热板7与所述摩擦片6在指定范围内可水平相对运动，以此方式，使得所述镜面散热板7与所述摩擦片6之间形成平面移动副。所述摩擦片6与镜面散热板7之间的摩擦系数≥0.1；所述摩擦片6采用聚合物类材料、复合物摩擦材料、金属类摩擦材料中的任意一种材料制备而成。在该实施例中，摩擦板材料包含以下几种：①聚合物类材料：聚醚醚酮、聚酰亚胺等材料；②复合物摩擦材料：模压树脂基摩擦材料、橡胶基类摩擦材料、烧结金属类摩擦材料、纤维增强复合摩擦材料等材料；③金属类摩擦材料：固体润滑锡青铜材料。中间板5上设有第四凹槽，摩擦片6设于该第四凹槽内，且第四凹槽的深度小于所述摩擦片6的厚度。
在上述实施例中，镜面散热板与上座板固结为一体，固结方法可以为镶嵌固定或焊接。镜面散热板材料为硬质铝合金材料，具有较大的导热系数，摩擦片与镜面散热板接触摩擦产生的热量可均匀的分布在整个散热镜面板并传递至上座板和空气中，防止摩擦位置温度过高，有效避免摩擦片软化。
基于上述任意实施例，所述下座板3底面设有第三凹槽，所述滑板2固定设有该第三凹槽内，且所述滑板2的厚度大于所述第三凹槽的深度，即滑板固定在凹槽内有一定的厚度外露。所述滑板2采用聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯、改性超高分子量聚四氟乙烯、超高性能聚四氟乙烯中任意一种材料制备而成；所述滑板2与所述限位底板1之间的水平摩擦系数≤0.05，两者间的小摩擦系数可实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营载荷下的变形需求。
基于上述任意实施例，所述中间板5的底面为凸球形结构，相应的，所述下座板3上的转动腔与所述球形结构相凹球形结构；所述下座板3与中间板5之间设有中间板配合件4；所述下座板3上设有第二凹槽，所述中间板配合件4固定设于该第二凹槽内，且所述中间板配合件4的厚度大于所述第二凹槽的深度，以此方式，使得所述中间板5与中间板配合件4间形成转动副，满足桥梁转动位移。
基于上述任意实施例，所述中间板5的底面为矩形结构，相应的，所述下座板3上的转动腔与所述球形结构相适应的矩形结构，且中间板5的周向外壁面与转动腔的四周壁面见设有指定宽度的转动间隙；所述下座板3与中间板5之间设有中间板配合件4，所述中间板配合件4顶面与中间板5固定连接，底面与下座板3固定连接，且该中间板配合件4为弹性件，以此方式，使得所述中间板5与中间板配合件4间形成以所述转动间隙为约束的转动副，以满足桥梁转动位移。
本发明中，下座板下方安装滑板，滑板下表面与限位底板接触，滑板与限位底板可在一定范围内水平相对运动，且摩擦系数较小；所述中座板配合件设置在下座板、中座板之间，可实现下座板、中座板的相对转动；所述摩擦片固定在中座板上方，摩擦片上表面与镜面散热板接触，摩擦片、镜面散热板可在一定范围内水平相对运动，且摩擦系数较大；所述镜面散热板与上座板固结为一体。限位底板主体包含承载底板、不锈钢镜面板、限位挡板；所述不锈钢镜面板固结在承载底板上方；所述限位挡板固结在承载底板四周。下座板上侧设置凹槽，该凹槽内设置中座板配合件，中座板位于中座板配合件上侧，中座板配合件可实现下座板与中座板的相对转动。中座板上侧设置凹槽，该凹槽的平面尺寸与所述摩擦片平面尺寸一致，可将摩擦片安装固定在凹槽内；该凹槽的深度小于摩擦片厚度，摩擦片固定在凹槽内有一定的厚度外露，摩擦片上表面与镜面散热板接触。
当然了，基于上述任意实施例，为了防止上座板8的脱落，上座板8纵向两侧面还设有缓冲限位件(图中未示意)，该缓冲限位件包括与上座板8一体成形的限位板以及缓冲部件，限位板设置有两块，分别设于上座板8纵向两侧面，缓冲部件设于限位板内壁上，用于在上座板8滑动至指定阈值时，缓冲限制上座板8继续滑动，同时提供上座板8回位的弹力。更具体的，当上座板8滑动至指定阈值时，缓冲部件抵止在下座板3的外壁上，由于此时已经进入了大位移阶段，下座板3已经被限位底板1限位，因此，下座板3能提供缓冲部件一个反向作用力，以缓冲并限制上座板8继续滑动脱落。
总而言之，本发明支座小摩擦系数运动阶段可满足桥梁温度作用下自由变形需求；大摩擦系数运动阶段可满足地震作用下减震消能的需求。具体的，限位底板与桥梁下部结构连接，上座板与桥梁上部结构连接，当桥梁上部结构、下部结构发生相对位移时，摩擦消能型桥梁支座的运动分为两个阶段，两个阶段分别如下：
①第一运动阶段：限位底板与滑板发生相对滑动，该运动阶段的摩擦系数较小，可满足桥梁上部结构在温度作用、车辆荷载作用下自由变形的需求；
①第二运动阶段：当下座板外侧壁与限位挡板接触后，限位底板与滑板的相对运动受到限制，此时摩擦片与镜面散热板之间相对运动，该阶段摩擦系数较大，运动过程中消耗较多能量，降低上部结构、下部结构的相对位移，可满足地震作用下减震消能，保障结构安全的需求。
相应的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种多级摩擦消能型桥梁支座的消能方法，包括以下步骤：
步骤一，自由变形阶段：当主梁在温度作用、车辆荷载作用下产生小位移自由形变，所述：限位底板1与滑板2发生相对滑动，实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营荷载下的变形需求；
S2减震消能阶段：当限位底板1限制下座板3继续滑动时，主梁与垫石之间仍然存在相对运动，限位底板1与滑板2的相对运动受到限制，摩擦片6与镜面散热板7之间开始相对运动，所述摩擦片6与镜面散热板7之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。
在上述减震消能过程中，若主梁产生非水平面内的位移，支座同时进行三级减震消能：中间板5与中间板配合件4间产生相对转动，并产生转动摩擦力，满足桥梁转动位移；或者中间板5与下座板3间产生相对转动，同时，中间板配合件4在中间板5的挤压或拉伸下发生形变，以满足桥梁转动位移。
更具体的，上述方法中，支座包含两对水平滑动副，其中限位底板1与滑板2之间摩擦系数不大于0.05，摩擦片6、镜面散热板7之间摩擦系数大于0.1。因此当发生水平运动时，限位底板1与滑板2组成的滑动副首先发生相对滑动，摩擦片6、镜面散热板7组成的滑动副之间保持相对静止。当限位底板1与滑板2滑动使得下座板外3的侧壁与限位挡板1接触后，限位底板1与滑板2的相对运动受到限制，此时摩擦片6与镜面散热板7发生相对运动。
在第一阶段的小摩擦系数工况条件下，该阶段摩擦系数低，主要适用于温度变化引起的位移(Δlt)、混凝土收缩引起的位移(Δls)、混凝土徐变引起的位移(Δlc)、车辆荷载引起的梁端位移(R)等，各个位移可通过桥梁所处环境条件、结构尺寸、荷载参数等计算得到，位移量小计为：Δl0＝Δlt+Δls+Δlc+R。
在第二阶段的大摩擦系数运动阶段工况条件下，当小摩擦系数的位移受到限制时，大摩擦系数的滑动副开始发生相对运动，消耗地震能量，防止支座位移过大，地震作用下的位移量(Δle)可由桥梁的结构参数、地震动参数等计算得到。
实施实例一
提供一种摩擦消能型桥梁支座，如图1所示，其主要包括：限位底板1、滑板2、下座板3、中座板配合件4、中座板5、摩擦片6、镜面散热板7、上座板8等组成。所述下座板3下方安装滑板2，滑板2下表面与限位底板1接触，滑板2与限位底板1可在一定范围内水平相对运动，且摩擦系数较小；所述中座板配合件4设置在下座板3、中座板5之间，可实现下座板3、中座板5的相对转动；所述摩擦片6固定在中座板5上方，摩擦片6上表面与镜面散热板7接触，摩擦片6、镜面散热板7可在一定范围内水平相对运动，且摩擦系数较大；所述镜面散热板7与上座板8固结为一体。
所述限位底板1结构示意图如2所示，包含承载底板11、不锈钢镜面板12、限位挡板13；所述不锈钢镜面板12固结在承载底板11上方；所述限位挡板13设置在承载底板1的四周。
所述滑板2为聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯、改性超高分子量聚四氟乙烯、超高性能聚四氟乙烯等低摩擦系数材料，滑板2下侧面与所述不锈钢镜面12接触的水平摩擦系数≤0.05。
所述下座板3如图3所示，其下侧设置凹槽31，凹槽31的平面尺寸与滑板2平面尺寸一致，可将滑板2安装固定在凹槽31内；凹槽31的深度小于滑板2厚度，滑板2固定在凹槽31内有一定的厚度外露。
所述下座板3上侧设置球面形凹槽32，凹槽32内设置球面形中座板配合件4，如图4所示，球面形中座板配合件4的材料可为聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯、改性超高分子量聚四氟乙烯、超高性能聚四氟乙烯等低摩擦系数材料；中座板5如图5所示，中座板5下侧为球面结构，中座板5位于中座板配合件4上侧，二者之间摩擦系数≤0.05，中座板配合件4与中座板5之间可沿着接触球面发生滑动，以实现转动功能，如图6所示。
所述中座板5上侧设置凹槽51，凹槽51的平面尺寸与所述摩擦片6平面尺寸一致，可将摩擦片6安装固定在凹槽51；凹槽51的深度小于摩擦片6厚度，摩擦片6固定在凹槽51内有一定的厚度外露，摩擦片6上表面与镜面散热板7接触。
所述摩擦片6与镜面散热板7的摩擦系数≥0.1，摩擦板6材料包含以下几种：
①聚合物类材料：聚醚醚酮、聚酰亚胺等材料；
②复合物摩擦材料：模压树脂基摩擦材料、橡胶基类摩擦材料、烧结金属类摩擦材料、纤维增强复合摩擦材料等材料；
③金属类摩擦材料：固体润滑锡青铜材料。
所述镜面散热板7与上座板8固结为一体，固结方法可以为镶嵌固定或焊接，如图7、图8所示。
所述镜面散热板7材料为硬质铝合金材料，具有较好的导热性，摩擦片6与镜面散热板7接触摩擦产生的热量可均匀传递在整个散热镜面板并进一步传递至上座板8和空气中，防止摩擦位置温度过高，有效避免摩擦片6过热软化。
所述限位底板1与桥梁下部结构连接，上座板8与桥梁上部结构连接，当桥梁上部结构、下部结构发生相对位移时，摩擦消能型桥梁支座的运动分为两个阶段，两个阶段分别如下：
①第一运动阶段：限位底板1与滑板2发生相对滑动，如图9，该运动阶段的摩擦系数较小，可满足桥梁上部结构在温度作用、车辆荷载作用下自由变形的需求；
①第二运动阶段：当下座板外侧壁与限位挡板13接触后，限位底板11与滑板2的相对运动受到限制，如图10所示，此时摩擦片6与镜面散热板7之间相对运动，如图11所示，该阶段摩擦系数较大，运动过程中消耗较多能量，降低桥梁上部结构、下部结构的相对位移，满足地震作用下减震消能，保障结构安全的需求。
实施实例二
实施实例二与实施实例一主要差异在下座板3、中座板配合件4、中座板5，主要结构示意图如图12所示。
所述下座板3如图13所示，下座板3下侧设置凹槽31，凹槽31的平面尺寸与滑板2平面尺寸一致，可将滑板2安装固定在凹槽31内；凹槽31的深度小于滑板2厚度，滑板2固定在凹槽31内有一定的厚度外露。
所述下座板3上侧设置平面形凹槽32，凹槽32内设置平面形中座板配合件4，中座板配件4为圆形橡胶板，如图14所示，中座板5为圆形钢板，如图15所示，中座板5位于中座板配合件4上侧，中座板配合件4具备较好的弹性变形能力，使得中座板5具备转动功能，如图16所示。
所述中座板5上侧设置凹槽51，凹槽51的平面尺寸与所述摩擦片6平面尺寸一致，可将摩擦片6安装固定在凹槽51；凹槽51的深度小于摩擦片6厚度，摩擦片6固定在凹槽51内有一定的厚度外露，摩擦片6上表面与镜面散热板7接触。
如图17-19所示，当下座板外侧壁与限位挡板13接触后，限位底板11与滑板2的相对运动受到限制，此时摩擦片6与镜面散热板7之间相对运动，该阶段摩擦系数较大，运动过程中消耗较多能量，降低桥梁上部结构、下部结构的相对位移，满足地震作用下减震消能，保障结构安全的需求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，包括：
上座板(8)，设于主梁下；
限位底板(1)，设于垫石上，该限位底板(1)上设有滑动限位腔；
下座板(3)，设于所述滑动限位腔内，且沿纵桥方向，所述下座板(3)与滑动限位腔之间设有第一滑动间隙，所述下座板(3)底面与限位底板(1)之间设有滑板(2)，所述下座板(3)上还设有转动腔，该滑板(2)与所述限位底板(1)滑动连接，用于实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营载荷下的变形需求；
中间板(5)，设于所述转动腔内，且该中间板(5)与所述上座板(8)之间设有摩擦片(6)，所述摩擦片(6)与中间板(5)固定连接，与上座板(8)滑动连接，所述摩擦片(6)与镜面散热板(7)之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。
2.根据权利要求1所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述上座板(8)底面设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有镜面散热板(7)，所述镜面散热板(7)与所述摩擦片(6)在指定范围内可水平相对运动，以此方式，使得所述镜面散热板(7)与所述摩擦片(6)之间形成平面移动副。
3.根据权利要求2所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述摩擦片(6)采用聚合物类材料、复合物摩擦材料、金属类摩擦材料中的任意一种材料制备而成。
4.根据权利要求2所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述镜面散热板(7)与上座板(8)采用镶嵌或焊接的方式固结为一体；
所述镜面散热板(7)采用硬质铝合金材料制备而成，用于将其与摩擦片(6)摩擦产生的热量均匀传递至上座板(8)和空气中。
5.根据权利要求1所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述下座板(3)底面设有第三凹槽，所述滑板(2)固定设有该第三凹槽内，且所述滑板(2)的厚度大于所述第三凹槽的深度。
6.根据权利要求1所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述滑板(2)采用聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯、改性超高分子量聚四氟乙烯、超高性能聚四氟乙烯中任意一种材料制备而成；
所述滑板(2)与所述限位底板(1)之间的水平摩擦系数≤0.05。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述中间板(5)的底面为凸球形结构，相应的，所述下座板(3)上的转动腔与所述球形结构相凹球形结构；
所述下座板(3)与中间板(5)之间设有中间板配合件(4)；
所述下座板(3)上设有第二凹槽，所述中间板配合件(4)固定设于该第二凹槽内，且所述中间板配合件(4)的厚度大于所述第二凹槽的深度，以此方式，使得所述中间板(5)与中间板配合件(4)间形成转动副，以满足桥梁转动位移。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座，其特征在于，所述中间板(5)的底面为矩形结构，相应的，所述下座板(3)上的转动腔与所述球形结构相适应的矩形结构，且中间板(5)的周向外壁面与转动腔的四周壁面见设有指定宽度的转动间隙；
所述下座板(3)与中间板(5)之间设有中间板配合件(4)，所述中间板配合件(4)顶面与中间板(5)固定连接，底面与下座板(3)固定连接，且该中间板配合件(4)为弹性件，以此方式，使得所述中间板(5)与中间板配合件(4)间形成以所述转动间隙为约束的转动副，以满足桥梁转动位移。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的多级摩擦消能型桥梁支座的消能方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1自由变形阶段：当主梁在温度作用、车辆荷载作用下产生小位移自由形变，所述：限位底板(1)与滑板(2)发生相对滑动，实现桥梁沿纵桥方向的自由变形，满足桥梁运营荷载下的变形需求；
S2减震消能阶段：当限位底板(1)限制下座板(3)继续滑动时，主梁与垫石之间仍然存在相对运动，限位底板(1)与滑板(2)的相对运动受到限制，摩擦片(6)与镜面散热板(7)之间开始相对运动，所述摩擦片(6)与镜面散热板(7)之间的摩擦系数≥0.1，两者在滑动过程中通过摩擦消耗能量，以降低地震作用下主梁沿纵桥的大位移，实现桥梁减震消能需求。
10.根据权利要求9所述的一种多级摩擦消能型桥梁支座的消能方法，其特征在于，在服役过程中，所述桥梁支座可实现主梁转动位移的需求：
中间板(5)与中间板配合件(4)间产生相对转动，满足转动位移；或者
中间板(5)与下座板(3)间产生相对转动，同时，中间板配合件(4)在中间板(5)的挤压或拉伸下发生形变，以满足桥梁转动位移。
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| CN202310829906.3A CN117071415A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种多级摩擦消能型桥梁支座及消能方法 |
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2023
- 2023-07-07 CN CN202310829906.3A patent/CN117071415A/zh active Pending
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