CN205152778U - 一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，包括上座板、中间滑块和下座板，其中：上座板的平面投影为矩形，其顶面为平面，下部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；下座板的平面投影为矩形，其底面为平面，上部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；中间滑块平面投影为方形，设置于上座板与下座板之间，且中间滑块上下表面均为凸形双曲面。上座板、中间滑块和下座板依次面面接触，且上座板与下座板呈十字正交形，构成十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座。通过上座板和下座板双曲面凹槽的曲率半径、长度、摩擦系数等不同设置，为桥梁纵桥向和横桥向提供不同的减隔震刚度、位移、阻尼等。本实用新型相对于普通摩擦摆支座更节省材料，经济好。

Description

一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座

技术领域

本实用新型涉及桥梁结构的摩擦摆支座设计技术领域，尤其涉及一种桥梁结构十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座。

背景技术

随着经济全球化和区域经济一体化进程的加速发展，以及近些年大地震频发，桥梁结构毁坏严重，因此，对新建长大型桥梁的抗震性能提出了更高的要求，尤其是位于地震较活跃地区的长大型桥梁，对桥梁结构的减隔震装置及整体抗震性能也提出了更高的要求。

基于性能的抗震设计思想是美国学者在上世纪80年代初率先提出，其主要思想是，针对不同的设防水准、不同的结构，制定相应的性能目标，通过设计，使结构在不同水准地震作用下的响应满足预期的抗震性能指标。但由于桥梁结构装置，如支座、阻尼器等装置功能的限制，以及传统抗震设计方法的约束，使得基于性能的抗震设计在实际应用中受到了极大的限制。

摩擦摆支座是对长大型桥梁进行减隔震设计的重要措施之一，其原理是将桥梁等结构物本身与地面隔离，利用摩擦单摆的设计周期来延长结构的自振周期，减少地震引起的动力放大效应，将动能转化为势能与热能，有效地转移和消耗地震能量。但是，对于传统的摩擦摆支座，在进行桥梁减隔震设计时，无法真正实现基于性能的减隔震设计。具体来讲，传统的减隔震设计方法及摩擦摆支座无法根据桥梁结构不同减隔震方向(包括纵桥向和横桥向)的自振特性进行基于性能的减隔震设计，仅能根据桥梁结构某一方向(如纵桥向或横桥向)的减隔震需求进行减隔震设计，从而也同时确定了平面内所有方向的减隔震设计参数。因此，其它方向只能被动地接受所确立的减隔震性能参数。例如，桥梁结构减隔震设计时，根据纵桥向隔震周期确定了摩擦摆支座的曲率半径，由于传统摩擦摆支座为圆形，因此，摩擦摆支座在横桥向的曲率半径与纵桥向相同，进而隔震周期也相同，所以横桥向减隔震性能只能被动接受，且仅能通过抗震验算确定是否合理。同时，传统的摩擦摆支座上、下座板面积较大，成本较高，不经济。

为适应长大跨桥梁建设的发展，更好的实现桥梁基于性能的减隔震设计，应使摩擦摆支座地震作用下对桥梁纵桥向和横桥向同时具有适应自身减隔震性能需求(纵桥向隔震需求、横桥向隔震需求，以及其它方向的隔震需求)的减隔震参数，并具有良好的滞回耗能特性，实现桥梁各向异性减隔震设计，且降低传统摩擦摆支座体积，减小工程造价。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

针对现有摩擦摆支座的不足，本实用新型提供一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，以分别对桥梁纵桥向和横桥向进行减隔震设计，在减隔震功能实现的过程中，能够对任意方向地震动输入所产生的支座水平力及位移进行正交分解，实现桥梁任意方向的减隔震设计，且在功能相同的情况下，相对于普通摩擦摆支座更节省材料，降低成本。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供了一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，该支座包括上座板1、中间滑块2和下座板3，其中：上座板1的平面投影为矩形，其顶面为平面，下部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；下座板3的平面投影为矩形，其底面为平面，上部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；中间滑块2的平面投影为方形，设置于上座板1与下座板3之间，且中间滑块2上下表面均为凸形双曲面，上座板1、中间滑块2和下座板3依次面面接触；上座板1与下座板3呈十字正交形。

上述方案中，该支座还包括上耐磨板4和下耐磨板5，其中，上耐磨板4贴于中间滑块2的上表面，下耐磨板5贴于中间滑块2的下表面。

上述方案中，该支座在上座板1下部双曲面凹槽四周设置的挡块或下座板3上部双曲面凹槽四周设置的挡块均包括长边挡块6和短边挡块7，其中，长边挡块6主要是实现对中间滑块2的滑动导向，长边挡块6和短边挡块7均能防止中间滑块2滑落。

上述方案中，该支座在中间滑块2与上座板1的短边方向两侧及中间滑块2与下座板3的短边方向两侧均设置滑块间隙8，通过上座板1、下座板3的凹槽短边方向曲面及中间滑块曲面的相对滑动，实现支座竖向转动。

上述方案中，该支座的外侧还设置有防尘罩，并通过螺栓与十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座固定。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型的特点在于：

1、本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，支座上座板与下座板呈十字正交形，可根据桥梁结构纵桥向和横桥向不同的减隔震性能需求，分别进行减隔震参数设计。

2、本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，双曲面凹槽曲率半径、长度、摩擦系数等参数分别根据桥梁结构纵桥向和横桥向的减隔震性能需求进行设置，实现桥梁结构纵桥向和横桥向基于性能的减隔震设计，同时，能实现竖向转动，使得桥梁结构减隔震设计更加安全、可靠、经济、适用。

3、本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，支座在减隔震实现过程中对任意方向地震动输入所产生的支座水平力及位移进行正交分解，实现桥梁平面内任意方向基于性能的减隔震设计与自复位功能。

4、本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，相对于普通摩擦摆支座更节省材料，经济好。

附图说明

图1为本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座的正视图。

图2为本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座的侧视图。

图3为本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座的俯视图。

图中，上座板1、中间滑块2、下座板3、上耐磨板4、下耐磨板5、长边挡块6、短边挡块7、滑块间隙8。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

请参照图1至图3，本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座包括上座板1、中间滑块2和下座板3，其中，上座板1的平面投影为矩形，其顶面为平面，下部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；下座板3的平面投影为矩形，其底面为平面，上部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；中间滑块2的平面投影为方形，设置于上座板1与下座板3之间，且中间滑块2上下表面均为凸形双曲面，上座板1、中间滑块2和下座板3依次面面接触；上座板1与下座板3呈十字正交形。

进一步地，为了提高上座板1与中间滑块2及中间滑块2与下座板3之间的耐磨性，本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座还包括上耐磨板4和下耐磨板5，其中，上耐磨板4贴于中间滑块2的上表面，下耐磨板5贴于中间滑块2的下表面。

进一步地，为了实现对中间滑块2的滑动导向，防止中间滑块2从上座板1与下座板3之间滑落，本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，在上座板1下部双曲面凹槽四周设置的挡块或下座板3上部双曲面凹槽四周设置的挡块均包括长边挡块6和短边挡块7，其中，长边挡块6主要是实现对中间滑块2的滑动导向，长边挡块6和短边挡块7均能防止中间滑块2滑落。

进一步地，在实际应用中，上座板1与下座板3的双曲面凹槽的曲率半径、长度、摩擦系数等分别根据桥梁结构纵桥向和横桥向的减隔震性能需求进行设置。例如：纵桥向减隔震刚度需求较小，而横桥向减隔震刚度需求较大，则上座板1与下座板3的双曲面凹槽的曲率半径可根据纵桥向与横桥向的隔震需求分别设置，因此，两者的曲率半径可相同，也可不同；纵桥向减隔震位移需求较大，而横桥向减隔震位移需求较小，则上座板1的长度较下座板3的长度大；纵桥向与横桥向的双曲面凹槽摩擦系数可根据双向的耗能需求取不同的摩擦系数，取值介于0.03-0.05之间。

进一步地，为了实现支座竖向转动，本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，在中间滑块2与上座板1的短边方向两侧及中间滑块2与下座板3的短边方向两侧均设置滑块间隙8，通过上座板1、下座板3的凹槽短边方向曲面及中间滑块曲面的相对滑动，实现支座竖向转动。

进一步地，本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，外侧还设置有防尘罩，并通过螺栓与十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座固定。

本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，各构件可以根据承载吨位、减隔震刚度、位移、阻尼等分别设计。当支座部分构件需要更换时，可进行单独构件设计，只需满足以下两个条件：(1)贴于中间滑块2的上耐磨板4曲面与上座板1的凹槽曲面相适应；(2)贴于中间滑块2的下耐磨板5曲面与下座板3的凹槽曲面相适应。在满足以上两个条件的情况下，上座板1、下座板3的凹槽曲率半径、长度及摩擦系数，以及中间滑块2的承载力大小等均可根据减隔震需求进行分别设计，然后进行组装，形成十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座。在支座部分损坏或者分部分设计更改时，可对相应的构件进行更换即可，实现十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座的可拼装性，且在功能相同的情况下，相对于普通摩擦摆支座更节省材料，降低成本。

本实用新型提供的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，支座在减隔震实现过程中，可对任意方向地震动输入所产生的支座水平力及位移进行正交分解，并通过上座板1、下座板3分别进行减隔震，实现对桥梁平面内任意方向的基于性能的减隔震设计与自复位功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例。可根据桥梁地震设防等级及抗震需求，设计双曲面凹槽的曲率半径、长度及摩擦系数等。因此，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含在本实用新型的范围内。

Claims (5)

1.一种十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，其特征在于，该支座包括上座板(1)、中间滑块(2)和下座板(3)，其中：

上座板(1)的平面投影为矩形，其顶面为平面，下部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；

下座板(3)的平面投影为矩形，其底面为平面，上部为四周设置有挡块的双曲面凹槽；

中间滑块(2)的平面投影为方形，设置于上座板(1)与下座板(3)之间，且中间滑块(2)上下表面均为凸形双曲面，上座板(1)、中间滑块(2)和下座板(3)依次面面接触；

上座板(1)与下座板(3)呈十字正交形。

2.根据权利要求1所述的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，其特征在于，该支座还包括上耐磨板(4)和下耐磨板(5)，其中，上耐磨板(4)贴于中间滑块(2)的上表面，下耐磨板(5)贴于中间滑块(2)的下表面。

3.根据权利要求1所述的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，其特征在于，该支座在上座板(1)下部双曲面凹槽四周设置的挡块或下座板(3)上部双曲面凹槽四周设置的挡块均包括长边挡块(6)和短边挡块(7)，其中，长边挡块(6)主要是实现对中间滑块(2)的滑动导向，长边挡块(6)和短边挡块(7)均能防止中间滑块(2)滑落。

4.根据权利要求1所述的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，其特征在于，该支座在中间滑块(2)与上座板(1)的短边方向两侧及中间滑块(2)与下座板(3)的短边方向两侧均设置滑块间隙(8)，通过上座板(1)、下座板(3)的凹槽短边方向曲面及中间滑块曲面的相对滑动，实现支座竖向转动。

5.根据权利要求1所述的十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座，其特征在于，该支座的外侧还设置有防尘罩，并通过螺栓与十字正交双曲面摩擦摆减隔震支座固定。