CN202227259U - 自复位-拉索减震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自复位-拉索减震支座。包括上、下座板、挡块、缓冲板、中间板、减磨板、拉索、抗剪螺栓、复位弹簧和螺栓自动脱位装置。抗剪螺栓穿置在下座板、第一缓冲板、中间板、减磨板、第二缓冲板和上座板上，上端探出上座板与一螺栓自动脱位装置联结，下端探出下座板与另一螺栓自动脱位装置联结，复位弹簧两端分别与上座板、下座板联结，拉索两端分别联结上座板和下座板。本实用新型能消耗地震发生时对桥梁所产生的作用能量，在发生较大纵向水平位移超过限制时，拉索、挡块与复位弹簧共同受力，避免挡块、复位弹簧或拉索单独承受冲击受剪作用，增强了抗震能力；复位弹簧依靠自身特性，使上下座板朝着中心平衡位置移动，达到自复位功能。

Description

自复位-拉索减震支座

技术领域

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种将拉、剪效应结合起来的新型减隔震支座：特别涉及一种自复位-拉索减震支座。

背景技术

近几十年来，减隔震支座作为桥梁减隔震的重要措施，获得了越来越多的重视，并取得了重大的发展。盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、FPS（摩擦摆锤体系）逐步得到了广泛的应用，并成为了国内外桥梁支座的主流。在几种减隔震支座中，盆式橡胶支座在遭遇地震或重大的振动性冲击时，上、下座板之间的水平位移得不到有效的缓冲；铅芯橡胶支座耗能能力强，温度、徐变等蠕变变形引起的支座次内力较小，但支座的剪切性能受竖向荷载的影响较大，且随着铅芯的增加，支座自恢复能力逐渐减弱，不能在具有多频谱效应的地震动中有效的减隔震；FPS（摩擦摆锤体系）的自恢复能力强、摩擦耗能性能稳定，但是在摩擦耗能的过程中会导致梁端的竖向位移而产生次内力。

鉴于上述不同类型支座存在的种种不足，我们在普通球钢支座、盆式抗震支座的基础上，结合目前在大型桥梁抗震设计中经常采用的一种在上部梁体与下部桥墩之间的弹性索装置，设计形成了一种拉索减震支座。

中国实用新型专利CN201530991U公告了一种拉索减震支座。该技术方案一方面采用了抗剪螺栓，使得支座在一般使用情况下变现为固定支座的结构形式，在发生地震时，当上下座板间的水平力大于抗剪螺栓的剪切强度时，抗剪螺栓的剪切口断裂，在消耗部分地震能量的同时，支座形式变为活动支座；另一方面则在上、下座板之间锚固以钢绞线拉索，当抗剪螺栓断裂后，在上、下座板移位时起到缓冲限位作用，限制支座上下座板之间的相对位移在一个可控的范围之内。

但是，上述方案均仍然存在一些不足，拉索有一定的自由松弛量，在强地震发生时，抗剪螺栓被剪断，支座上下座板开始发生相对位移，当位移超过拉索自由程后，拉索开始发挥作用，限制支座上下座板之间的相对位移过大；在此种情况下，支座在大地震后会残留一定的残余位移，即支座上下座板中心不在一条垂线上，因此在震后修复时，必须使用其他方法将支座调整到中心垂线上。因此，有必要对已有技术中的支座作进一步的改进。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能有效地缓冲并限制强震作用下支座上、下座板之间的水平位移且具有自复位功能的自复位-拉索减震支座。

为达到以上目的，本实用新型采用的解决方案是：吸收之前拉索减震支座的优点的同时，在支座上下座板两侧分别设置若干组复位弹簧。弹簧可以采用多种布置形式，目的是使支座上下座板发生相对水平位移时，弹簧的刚弹性为上部梁体结构的复位提供回复力。

如此既能够保证之前的所有性能目标，又避免了震后花费人力物力去调整上下部结构之间的偏差。

据此，本实用新型提出的自复位-拉索减震支座，包括具有座体并且座体具有座腔的下座板、上座板和依次叠置于所述座腔内的第一缓冲板、中间板、减磨板以及第二缓冲板，还包括有抗剪螺栓、拉索、复位弹簧、挡块和两个螺栓自动脱位装置，所述上座板的纵向两侧下方各锚固有一组纵向设置的挡块，其高度应能保证当减震支座移位时能够与下座板有合适的接触；所述抗剪螺栓依次穿过下座板、第一缓冲板、中间板、减磨板、第二缓冲板和上座板，其上端探出上座板上的第六螺栓孔与其中一个螺栓自动脱位装置联结，下端探出下座板上的第一螺栓孔与另一个螺栓自动脱位装置联结，并且在抗剪螺栓的中部构成有剪切口，所述拉索的一端与上座板联结，另一端与下座板联结；所述所述复位弹簧的一端与上座板联结，另一端与下座板联结。

本实用新型中，所述抗剪螺栓的两端均具有联结螺纹，螺栓自动脱位装置通过该联结螺纹与抗剪螺栓联结。

本实用新型中，所述螺栓自动脱位装置包括螺母、弹簧和垫圈，弹簧和垫圈套置在抗剪螺栓上，螺母与联结螺纹旋接配合，弹簧位于螺母与垫圈之间。

本实用新型中，所述拉索为四组，每组拉索的根数为2-19根，每根拉索由钢绞线、高强度钢丝束或碳纤维构成。

本实用新型中，所述上座板、下座板、挡块的形状均为矩形体，上座板的四个角部各开设有一组第二拉索孔，相应的，下座板的四个角部各开设有一组第一拉索孔。四组拉索的上端各与相应的第二拉索孔连接，下端各与相应的第一拉索孔连接。所述第一拉索孔、第二拉索孔的数量与拉索的数量相等。

本实用新型中，所述四组拉索上每根拉索的一端配有第一定位帽，另一端配有第二定位帽，第一定位帽容纳与第一拉索孔内，而第二定位帽则容纳与第二拉索孔内。

本实用新型中，所述第一拉索孔、第二拉索孔均为变径孔。

本实用新型中，挡板内侧粘结有第三缓冲板，第三缓冲板为橡胶板，通过高分子聚合材料分别粘结在挡块内侧。

本实用新型中，所述复位弹簧为圆柱弹簧，由碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铜合金或镍合金中任一种制成。

本实用新型中，所述上座板下部的四角各锚固有一个弹簧固定件，下座板上部的四角各锚固有一个弹簧固定件，每根复位弹簧上端与相应的上座板下的弹簧固定件联结，下端与斜对的下座板上部的弹簧固定件联结。

本实用新型中，所述第一缓冲板与中间板之间设有密封圈，所述第一缓冲板为橡胶板，所述中间板面向所述减磨板的一个表面构成有一滑板腔，中间板为钢板。

本实用新型中，所述减磨板设在所述的滑板腔内，减磨板为聚四氟乙烯板或高分子耐磨板。

本实用新型中，所述第二缓冲板为不锈钢板。

本实用新型中，使用时，本自复位-拉索减震支座由穿过下座板四个角部螺栓孔的螺栓与桥墩上的预埋件固定。

本实用新型提供的技术方案的优点：

1) 充分发挥了实用新型专利CN201530991U公开的一种拉索减震支座的优点，通过在横向两侧设置复位弹簧，使得支座在正常使用情况下表现为固定支座的结构形式，然而当发生地震，当上座板或下座板的水平力大于抗剪螺栓的剪切强度时，抗剪螺栓在剪切口处剪断，一方面得以消耗部分地震能量而保护桥体，另一方面使支座发生转型，由固定支座变为活动支座，减小支座受力。

2) 同时，由于支座上下座板开始发生水平方向的相对滑动，设置在横向两侧的复位弹簧变进入拉伸状态，为支座回到中心位置提供附加的拉力，可以保证震后支座上下座板的中心线在竖直方向上，避免了震后对支座进行维修和复位，大大节省了时间及造价。

3) 当支座纵向移位超过预定允许值时，四组拉索、前后纵向挡块以及两侧复位弹簧均参与限制支座纵向移位。通过合理设计前后纵向挡块的位置和拉索的长度和刚度，将上下部分结构的相对水平位移控制在一个合理、可控的限度内，既避免了由于水平力太大而导致弹簧被无限制拉伸导致失效的情况，又提高了支座的限位能力，增强了抗震能力。

4) 由于弹簧的张力与变形量呈线性变化，不存在其他不确定的因素，因此设计计算方便，且容易使理论计算与实际效果一致。

5) 能有效控制三向位移，特别能改善有竖向组合振动可能引起的纵横向限位失效的现象。

总之，本实用新型适用于城市高架桥、公路桥、铁路桥以及各种大型悬架结构之类的建筑物上，起减震作用。

附图说明

图1、2分别为本实用新型的实施组装结构图的横向和纵向。

图3为结构的剖视图。

图中标号：1为下座板，2为上座板，3为第一缓冲板，4为中间板，5为减磨板，6为第二缓冲板，7为抗剪螺栓，8为挡块，9为螺栓自动脱位装置，10为滑板腔，11为第三缓冲板，12为联结螺纹，13为拉索，14为第一定位帽、15为第一拉索孔，16为第二定位帽、17为第二拉索孔，18为密封圈，19为剪切口，20为座腔，21为第一螺栓孔，22为第二螺栓孔，23为第三螺栓孔，24为第四螺栓孔，25为第五螺栓孔，26为第六螺栓孔，27为上座板螺栓孔，28为上座板螺栓，29为下座板螺栓孔，30为下座板螺栓，31为螺母，32为弹簧，33为垫圈，34为复位弹簧，35为弹簧固定件。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明。

实施例1：请见图1、图2和图3，一矩形的下座板1，在使用状态下与桥梁的桥墩固定，为此在下座板1的四个角部各开设有一下座板螺栓孔29，用下座板螺栓30将下座板1与桥墩上的预埋件固定。在下座板1朝向上的一侧的中央挖空形成有一环状的座腔20，在该座腔20内自下而上地依次设置第一缓冲板3、中间板4、减磨板5和第二缓冲板6。第一缓冲板3为橡胶板，中间板4为钢板，减磨板5为聚四氟乙烯板或高分子耐磨板，第二缓冲板6为不锈钢板。其中，在第一缓冲板3与中间板4之间设置有密封圈18，以及，中间板4形成有一滑板腔10，减磨板5位于该滑板腔10内。

一矩形的上座板2，在使用状态下与桥梁的主梁底面（也称桥梁的梁体）固定，为此在上座板2的四个角部各开设有一上座板螺栓孔27，用上座板螺栓28将上座板2与主梁底面固定。

由图1和图2共同示意，在下座板1的中央开有一第一螺栓孔21（图3示），在第一缓冲板3的中央开设有一第二螺栓孔22（图3示），在中间板4的中央开设有一第三螺栓孔23，在减磨板5的中央开设有一第四螺栓孔24，在第二缓冲板6的中央开设第五螺栓孔25以及在上座板2的中央开设第六螺栓孔26，前述的第一螺栓孔21、第二螺栓孔22、第三螺栓孔23、第四螺栓孔24、第五螺栓孔25和第六螺栓孔26均彼此对应。作为本实用新型的技术要点之一的抗剪螺栓7穿设在前述的第一至第六螺栓孔上，其中，抗剪螺栓7的上端在探出第六螺栓孔26后用一对螺栓自动脱位装置9中的其中一个螺栓自动脱位装置9与其联结，具体是：将垫圈33和弹簧32依次套置到抗剪螺栓7上，用螺母31与抗剪螺栓7端部的联结螺纹12旋固，前述的垫圈33与上座板2接触；抗剪螺栓7的下端在探出第一螺栓孔21后用另一个螺栓自动脱位装置9与其联结，联结方式如同对抗剪螺栓7的上端的联结的描述，具体还可通过图2的示意得到充分理解；抗剪螺栓7的中部以颈缩状态地构成有一剪切口19，剪切口19的位置大体上与前述的第四螺栓孔24、第五螺栓孔25相对应。

请继续见图1、图2和图3，本实用新型的技术方案的另一个技术要点是采用四组拉索，由于四组拉索13与上座板2、下座板1的联结方式均相同，因此择其一进行说明。在本实施例中，就一组拉索13而言，其由2-19根钢绞线、高强度钢丝束或碳纤维组成。每组拉索下端分别通过第一定位帽14、第一拉索孔15与下座板1相联结，上端分别通过第二定位帽16、第二拉索孔17与上座板2相联结。

挡块8锚固于上座板2上，其高度应能保证在支座纵向移位时能够与下座板1有合适的接触，以便能成功限位。第三缓冲板11以有机高分子粘结材料粘结于挡块8内侧。挡块8的位置和拉索13的长度应该按照支座上、下座板设计允许的最大纵向水平位移来确定，并使得在拉索13和挡块8能够共同发挥作用。

在地震发生之前的正常状态下，由于抗剪螺栓7的作用，使上座板2、下座板1联结为一体，因而使本实用新型结构的自复位-拉索减震支座表现为固定支座的形式，即由抗剪螺栓7约束上、下座板2、上座板1之间的水平位移。然而，当地震发生时，前述的水平力大于抗剪螺栓7的剪切口19的抗剪强度时，抗剪螺栓7便被剪断，并且由两端的螺栓自动脱位装置9弹脱，可见，抗剪螺栓7起到两个方面的作用，一是能够消耗地震所造成的导致上座板2、下座板1水平位移的部分能量，从而保护桥梁；二是由于抗剪螺栓7断开，解除了对上座板2、下座板1的约束,使支座的性质从先前的固定支座转型为多向活动支座。当然，抗剪螺栓7的剪切口19耐受断裂的力是依据力学原理通过设计计算而得到的。此外，在抗剪螺栓7断开后，支座向一侧运动，复位弹簧34被拉伸，位移值超过一定设计值时，四组拉索13开始承受拉力，进而挡块8与下座板接触开始限位，此时复位弹簧34、拉索13挡块8共同受力，即使得支座两侧挡块与拉索、复位弹簧联合限位，避免钢挡块单独承受冲击受剪作用，增强了抗震能力，与此同时，复位弹簧依靠自身的回复特性，使上下座板朝着中心平衡位置移动，如此便达到了自复位的功能。

作为本发明实施例的一种变换，与复位弹簧装置配合的支座可以采用盆式支座、球型支座，也可以采用其他类型和指标。

作为本发明实施例的又一种变换，所述复位弹簧可以在平面内横向两侧布置，也可以在纵向两侧布置。

作为本发明实施例的又一种变换，所述设置在每侧作为复位弹簧的弹簧数量依据力学需要可以是1-10根弹簧，其分布形式应根据设计进行布置。

作为本发明实施例的又一种变换，作为复位弹簧的弹簧以及固定件的尺寸、材料强度、弹性模量等均可根据需要进行设计调整。

上述的对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，因此，本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自复位-拉索减震支座，包括具有座腔(20)的下座板(1)、上座板(2)和依次叠置于所述座腔(20)内的第一缓冲板(3)、中间板(4)、减磨板(5)以及第二缓冲板(6)，其特征在于：还包括有抗剪螺栓(7)、拉索(13)、挡块(8)和两个螺栓自动脱位装置(9)；所述上座板(2)的纵向两侧下方各锚固有一组纵向设置的挡块(8)，其高度应能保证当减震支座移位时能够与下座板(1)有合适的接触；所述抗剪螺栓(7)依次穿过下座板(1)、第一缓冲板(3)、中间板(4)、减磨板(5)、第二缓冲板(6)和上座板(2)，其上端探出上座板(2)上的第六螺栓孔(26)与其中一个螺栓自动脱位装置(9)联结，下端探出下座板(1)上的第一螺栓孔(21)与另一个螺栓自动脱位装置(9)联结，并且在抗剪螺栓(7)的中部构成有剪切口(19)；所述拉索(13)的一端与上座板(2)联结，另一端与下座板(1)联结；所述复位弹簧(34)的一端与上座板(2)联结，另一端与下座板(1)联结。

2.根据权利要求1所述自复位-拉索减震支座，其特征在于所述抗剪螺栓(7)的两端均具有联结螺纹(12)，螺栓自动脱位装置(9)通过该联结螺纹(12)与抗剪螺栓(7)联结。

3.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述螺栓自动脱位装置(9)包括螺母(31)、弹簧(32)和垫圈(33)，弹簧(32)和垫圈(33)套置在抗剪螺栓(7)上，螺母(31)与联结螺纹(12旋接配合，弹簧(32)位于螺母(31)与垫圈(33)之间。

4.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述拉索(13)为四组，每组拉索(13)由2-19根钢绞线、高强度钢丝束或碳纤维组成。

5.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述上座板(2)的四个角部各设有一第二拉索孔(17)，相应的，下座板(1)的四个角部各设有一第一拉索孔(15)，每组拉索(13)的上端各与相应的第二拉索孔(17)联结，下端各与相应的第一拉索孔(15)联结。

6.根据权利要求5所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述的每组拉索(13)的上端通过第二定位帽(16)固定于第二拉索孔(17)内，下端通过第一定位帽(14)固定于第一拉索孔(15)内。

7.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于挡块(8)内侧粘结有第三缓冲板(11)。

8.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述复位弹簧(34)为圆柱弹簧，由碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铜合金或镍合金中任一种制成。

9.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述上座板(2)下部的四角各锚固有一个弹簧固定件(35)，下座板(1)上部的四角各锚固有一个弹簧固定件(35)，每根复位弹簧(34)上端与相应的上座板(2)下的弹簧固定件(35)联结，下端与斜对的下座板(1)上部的弹簧固定件(35)联结。

10.根据权利要求1所述的自复位-拉索减震支座，其特征在于所述第一缓冲板(3)与中间板(4)之间设有密封圈(18)，所述中间板(4)面向所述减磨板(5)的一个表面构成有一滑板腔(10)。

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