CN206319245U - 滑动型环向钢丝绳‑钢球型复合阻尼支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑动型环向钢丝绳‑钢球型复合阻尼支座。它包括上支座板和下支座板，所述上支座板与下支座板之间设有球冠体、支承体和阻尼器，所述上支座板底部设有环形的盆腔构造，所述支承体上端周面与盆腔构造内壁之间设有滑动间隙，所述支承体底部与下支座板连接；所述阻尼器为钢丝绳阻尼器，所述钢丝绳阻尼器呈环状布置在所述球冠体和所述支承体的外围。本实用新型兼具普通球型钢支座、拉力支座和阻尼器的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，且具有较大的回复力，震后较容易复位，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。

Description

滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座

技术领域

本实用新型属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震技术领域，具体涉及一种滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座。

背景技术

地震是频发的自然灾害之一，长期以来，人类在这一自然灾害面前“无能为力”。地震造成生命和财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏和倒塌。自二十世纪以来，人类对建筑物的抗震、消能、减震的结构控制技术进行不断的探索，先后发明和创造了如下相应的产品和技术。

铅芯橡胶支座：通过铅芯和橡胶的剪切变形吸收和耗散地震能量。

液压粘滞阻尼器：通过液态或半固态的粘滞材料在缸体内的流动产生阻尼力来耗散、吸收地震能量。

摩擦型阻尼支座：采用上下不同半径的两个球面与配合位形成两个滑动摩擦副，保证支座正常的转动和滑移功能，当地震水平力超过阀值时，支座摩擦副间克服摩擦力产生相对滑动，由于有球面高差的存在，地震产生的动能转换为势能，起到了“减震”作用。同时由于摩擦阻力的存在，起到了“阻尼”作用，消耗了一部分地震能量。

上述铅芯橡胶支座和摩擦型阻尼支座虽然能起到环向减隔震的作用，但水平刚度过低，对软弱地基或者桥墩过柔时，减震效果降低，甚至会加大结构的地震响应。而液压粘滞阻尼器是一种杆式结构，具有方向性，对减少轴向的地震作用效果明显，但地震对桥梁的地震作用方向事先是无法预知的，因而它的设置带有一定的盲目性，通常的做法是在桥梁的顺桥向和横桥向都安装液压阻尼器，这样一定程度上限制了其力学运动，降低了减震效果。

另外，现有的拉力支座大体上都是通过上支座板和下支座板之间直接或间接的凸凹连接抵抗拉力，其连接方式为刚性，当拉力足够大，支座的破坏没有任何预兆，需要更换时，只能整个支座更换，成本较高且周期长。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其能够吸收、耗散水平面内各个方向的地震能量，回复力大。

本实用新型采用的技术方案是：一种滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，包括上支座板和下支座板，所述上支座板与下支座板之间设有球冠体、支承体和阻尼器，所述球冠体的球形面与支承体的球形凹面相配合，所述球冠体与上支座板和支承体之间均通过滑板滑动接触，所述上支座板底部设有环形的盆腔构造，所述支承体上端周面与盆腔构造内壁之间设有滑动间隙，所述支承体底部与下支座板连接；所述阻尼器为钢丝绳阻尼器，所述钢丝绳阻尼器呈环状布置在所述球冠体和所述支承体的外围。

进一步地，所述支承体底部与下支座板一体化连接，所述盆腔构造的内壁为圆柱面，所述支承体上端周面为圆柱面，支承体上端周面与盆腔构造内壁之间设置滑动间隙。

进一步地，所述支承体底部通过剪力钉与下支座板连接，支承体底部与下支座板之间设置滑板。

进一步地，所述盆腔构造的内壁为圆柱面，所述支承体上端周面为圆柱面，支承体上端周面与盆腔构造内壁之间设置滑动间隙。

进一步地，所述盆腔构造的内壁包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，所述两个平面贴合支承体上端周面，所述两个圆弧面与支承体上端周面之间设置滑动间隙。

进一步地，所述支承体上端周面上贴合盆腔构造内壁的两个平面的位置设有滑条。

进一步地，所述支承体上端周面包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，支承体的两个平面分别贴合盆腔构造内壁的两个平面，支承体的两个圆弧面与盆腔构造内壁的两个圆弧面之间设置滑动间隙。

进一步地，所述钢丝绳阻尼器包括钢丝绳和分别固定在所述上支座板上、下支座板上的两套绳夹，所述钢丝绳固定在所述两套绳夹之间；钢丝绳为由多根钢丝绳股绕制而成的环状螺旋形结构，所述钢丝绳为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构；所述绳夹为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。

进一步地，所述绳夹包括两块环形钢板，所述两块环形钢板通过螺栓连接，所述两块环形钢板相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔。

更进一步地，还包括防尘罩，所述防尘罩上下两端分别与所述上支座板与下支座板连接。

本实用新型可同时作为普通球型钢支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用：

球冠体与支承体之间的接触面为球面，且通过四氟滑板(或其它摩擦系数小的材料)接触，球冠体可在支承体的凹表面上转动，支承体与上支座板的盆腔构造之间设置滑动间隙，当支座发生转动，球冠体与上部梁体之间产生相对线位移，该运动受到钢丝绳阻尼器有限度约束，所以该支座具有普通球型钢支座需要具备的承重和能转动的功能，即能当普通球型钢支座使用。

由于钢丝绳阻尼器固定在上、下支座板之间，为环状构造，能够承受拉、压、剪等力的作用，同时产生相应的变形。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下支座板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的约束，拉力由钢丝绳承受，钢丝绳产生了竖向变位。所以该支座能作为拉力支座使用。该支座克服了既有拉力支座通过上、下支座板之间凸凹刚性连接的缺陷，通过柔性的钢丝绳来承受拉力，在拉力作用下，能产生较明显的竖向变位，使部分拉力得到释放，同时破坏之前能产生明显的预兆，维修或更换都极为方便，成本较低。

由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，当水平剪力达到剪力钉剪断的阀值时，剪力钉被剪断，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，也即下支座板和上支座板之间会产生相对运动，支承体在下支座板上滑动，这时环状钢丝绳阻尼器受到剪切，产生剪切变形，内部钢丝绳的钢丝之间产生干摩擦，从而耗散、吸收地震能量。

本实用新型兼具普通球型钢支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，且具有较大的回复力，震后较容易复位，能吸收、耗散水平面内各个方向的地震能量，适用于各类桥梁、房屋建筑结构、核电站结构等，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型多向滑动支座的剖面示意图。

图2为本实用新型多向滑动支座的俯视图。

图3为本实用新型单向滑动支座的滑动侧剖面示意图。

图4为本实用新型单向滑动支座的固定侧剖面示意图。

图5为本实用新型单向滑动支座的俯视图。

图6为本实用新型球冠体的示意图。

图7为本实用新型钢丝绳阻尼器的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型绳夹的局部结构示意图。

图10为图9的俯视图。

图中：1-上支座板；2-下支座板；3-球冠体；4-支承体；4.1-圆柱面；4.2-平面；4.3-圆弧面；5-钢丝绳阻尼器；6-防尘罩；7-滑板；8-盆腔构造；8.1-圆柱面；8.2-平面；8.3-圆弧面；9-滑动间隙；10-剪力钉；11-滑条；12-不锈钢板；13-防尘圈；14-钢丝绳；15-绳夹；16-环形钢板；17-绳夹孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图1-10所示，本实用新型包括上支座板1和下支座板2，所述上支座板1与下支座板2之间设有球冠体3、支承体4和阻尼器，所述球冠体3的球形面与支承体4的球形凹面相配合，所述球冠体3与上支座板1和支承体4之间均通过滑板7滑动接触，所述上支座板1底部设有环形的盆腔构造8，支承体4上端位于盆腔构造8的盆腔内部，所述支承体4上端周面与盆腔构造8内壁之间设有滑动间隙9，所述支承体4底部与下支座板2连接；所述阻尼器为钢丝绳阻尼器5，所述钢丝绳阻尼器5呈环状布置在所述球冠体3和所述支承体4的外围。

本实用新型根据上述支承体4与下支座板2的固定方式的不同，可以分为单向滑动支座和多向滑动支座。

如图1、图2所示，支承体4底部与下支座板2一体化连接，所述盆腔构造8的内壁为圆柱面8.1，所述支承体4上端周面为圆柱面4.1，支承体4上端周面与盆腔构造8内壁之间设置滑动间隙9。该种连接方式为多向滑动型支座，即在支座运动时，中间的支承体4可以在上支座板1的盆腔构造8内沿任意方向滑动。

多向滑动型的支座还可以为另一种形式，即支承体4底部通过剪力钉10与下支座板2连接，所述盆腔构造8的内壁为圆柱面8.1，所述支承体4上端周面为圆柱面4.1，支承体4上端周面与盆腔构造8内壁之间设置滑动间隙9，且在各方向上的滑动间隙均相等。该种形式的纵向剖面图与单向滑动支座滑动侧的剖面图(即图3)相同，俯视图与上述多向滑动支座的俯视图(即图2)相同。在支座运动时，支承体4可以在上支座板1的盆腔构造8内沿任意方向滑动。当振动幅度比较大，支承体滑动位移超过滑动间隙时，底部的剪力钉10被剪断，可以加大滑动位移，消耗地震能量。

如图3、图4所示，支承体4底部通过剪力钉10与下支座板2连接，支承体4底面与下支座板2之间的配合面为平面，支承体4底部与下支座板2之间设置滑板7。此时盆腔构造8的内壁包括平行且对称设置的两个平面8.2和对称设置的两个圆弧面8.3，所述两个平面8.2贴合支承体4上端周面，所述两个圆弧面8.3与支承体4上端周面之间设置滑动间隙9。支承体4上端周面上贴合盆腔构造8内壁的两个平面8.2的位置设有滑条11。该种连接方式为单向滑动型支座，即支承体只能在上支座板的盆腔构造内沿单一方向滑动，另一方向通过设置的平面与支承体贴合限制住。

单向型滑动时，其俯视图如图5所示，支承体4上端周面包括平行且对称设置的两个平面4.2和对称设置的两个圆弧面4.3，支承体的两个平面4.2分别贴合盆腔构造内壁的两个平面8.2，支承体的两个圆弧面4.3与盆腔构造内壁的两个圆弧面8.3之间设置滑动间隙9。

如图7-10所示，钢丝绳阻尼器5为环状结构，环绕在所述球冠体3和所述支承体4的外围。所述钢丝绳阻尼器5包括钢丝绳14和分别固定在所述上支座板1、下支座板2的两套绳夹15，所述钢丝绳14固定在所述两套绳夹15之间，钢丝绳14由多根钢丝绳股绕制而成，成型后再盘成环状螺旋形结构。所述钢丝绳14为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或椭圆形的环状结构，也可为其它形状的环状结构。

上述绳夹15由两块环形钢板16组成，所述两块环形钢板16通过螺栓连接，所述两块环形钢板相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔17。所述绳夹15为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或椭圆形的环状结构，也可为其它形状的环状结构。由多节段拼接成环状结构的绳夹15为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙，做成不封闭结构，即环状绳夹如果由三节段组成，而这三段又不连续，则节段与节段之间留有空隙，为间断的环状结构，对应的钢丝绳也为间断的环状结构。所述两套绳夹分别为顶点绳夹和底点绳夹，所述顶点绳夹通过螺栓固定在所述上支座板上，所述底点绳夹通过螺栓固定在所述下支座板上。

上支座板1和所述下支座板2之间还安装有防尘罩6，所述防尘罩6上下两端分别与所述上支座板1与下支座板2连接，将所述钢丝绳阻尼器5罩住。

本实用新型阻尼支座能在水平面内的各个方向对地震作用提供同样大小的阻尼力，依靠钢丝绳阻尼器的剪切变形吸收、耗散地震能量，同时兼具普通滑动钢球型支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。

对单向滑动型阻尼支座，本实用新型构造了三个滑动面。第一个滑动面是在上支座板1和球冠体3之间，在上支座板1盆腔构造内侧底板敷设有不锈钢板，球冠体3表面内嵌滑板7(滑板可以由聚四氟乙烯板，不锈钢板和聚四氟乙烯板构成)，滑板与不锈钢板之间滑动面为平面。另外，在球冠体3表面还设有防尘圈13，如图6所示，以维护该滑动面清洁。第二个滑动面在球冠体3和支承体4之间，球冠体3的凸球面包覆镜面不锈钢板12，支承体4的凹球面内嵌聚四氟乙烯滑板，该滑动面为曲面。当支座发生转动，转化为球冠体3在该曲面上滑动，同时球冠体和上支座板之间产生相对线位移，该线位移通过第一个滑动面实现。第三个滑动面则是在中间支承体4和下支座板2之间，在支承体下端内嵌聚四氟乙烯滑板，该滑动面为平面。当发生地震，剪力钉10剪断，则中间支承体可在下支座板的盆腔内滑动。需要说明的是，构造本支座滑动面的滑板可用其它的高强度、摩擦系数小、耐久性好的材料代替，例如改性超高分子量聚乙烯板。

单向滑动支座通过盆腔构造8内壁设置的平面8.2贴合支承体4周面，从而限制支承体4只能在该盆腔内单向滑动。盆腔构造的平面的起导向和限位作用，在平面上设置有不锈钢板，在支承体与盆腔构造的平面接触的位置安装有SF-1滑条11，不锈钢板和SF-1滑条配对构成滑动摩擦面，该摩擦面起导向作用。

对多向滑动型阻尼支座，由于支承体4与下支座板2一体化连接成了一个整体，故仅仅只有两个滑动面实现滑动功能，分别在上支座板1和球冠体3之间、球冠体3和支承体4之间，支承体4上端周面与盆腔构造8内壁之间的滑动间隙均相等，故支承体可在上支座板盆腔范围内沿任意方向任意滑动。

本支座中的钢丝绳阻尼器固定在上、下支座板之间，为环状构造，能够承受拉、压、剪等力的作用，同时产生相应的变形。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下支座板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的约束，拉力由钢丝绳承受，钢丝绳产生了竖向变位。所以该支座能作为拉力支座使用。该支座克服了既有拉力支座通过上、下支座板之间凸凹刚性连接的缺陷，通过柔性的钢丝绳来承受拉力，在拉力作用下，能产生较明显的竖向变位，使部分拉力得到释放，同时破坏之前能产生明显的预兆，维修或更换都极为方便，成本较低。

由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，如果有剪力钉约束，则剪力钉被剪断，也即下支承钢板和上支承钢板之间会产生相对运动，环状钢丝绳阻尼器产生剪切变形，相互缠绕的钢丝之间产生干摩擦，从而耗散、吸收地震能量。

本实用新型的安装方法如下：

在工厂预制钢球型复合阻尼支座：1)先预制钢丝绳阻尼器节段，将一定规格的钢丝绳绕成环状，用上、下绳夹夹紧，且用绳夹螺栓固定；2)加工下支座板，将钢丝绳阻尼器节段用连接螺栓固定在下支座板上；3)将支承体(如果有，连同滑动面构件)安装在下支座板上，用剪力钉固定；4)安装球冠体及其组件；5)安装上支座板，用连接螺栓将钢丝绳阻尼器和上支座板固定；6)安装防尘罩。

需要指出的是：为施工方便，同时也是为了更换组件方便，环状钢丝绳阻尼器可分成多个节段(图中示意了4个节段)。

将整个钢球型复合阻尼支座运抵现场，用螺栓将上支座板固定在梁底，下支座板固定在墩顶。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，包括上支座板(1)和下支座板(2)，所述上支座板(1)与下支座板(2)之间设有球冠体(3)、支承体(4)和阻尼器，所述球冠体(3)的球形面与支承体(4)的球形凹面相配合，所述球冠体(3)与上支座板(1)和支承体(4)之间均通过滑板(7)滑动接触，所述上支座板(1)底部设有环形的盆腔构造(8)，其特征在于：所述支承体(4)上端周面与盆腔构造(8)内壁之间设有滑动间隙(9)，所述支承体(4)底部与下支座板(2)连接；所述阻尼器为钢丝绳阻尼器(5)，所述钢丝绳阻尼器(5)呈环状布置在所述球冠体(3)和所述支承体(4)的外围。

2.根据权利要求1所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述支承体(4)底部与下支座板(2)一体化连接，所述盆腔构造(8)的内壁为圆柱面，所述支承体(4)上端周面为圆柱面，支承体(4)上端周面与盆腔构造(8)内壁之间设置滑动间隙(9)。

3.根据权利要求1所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述支承体(4)底部通过剪力钉(10)与下支座板(2)连接，支承体(4)底部与下支座板(2)之间设置滑板(7)。

4.根据权利要求3所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述盆腔构造(8)的内壁为圆柱面，所述支承体(4)上端周面为圆柱面，支承体(4)上端周面与盆腔构造(8)内壁之间设置滑动间隙(9)。

5.根据权利要求3所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述盆腔构造(8)的内壁包括平行且对称设置的两个平面(8.2)和对称设置的两个圆弧面(8.3)，所述两个平面(8.2)贴合支承体(4)上端周面，所述两个圆弧面(8.3)与支承体(4)上端周面之间设置滑动间隙(9)。

6.根据权利要求5所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述支承体(4)上端周面上贴合盆腔构造内壁的两个平面的位置设有滑条(11)。

7.根据权利要求5所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述支承体(4)上端周面包括平行且对称设置的两个平面(4.2)和对称设置的两个圆弧面(4.3)，支承体的两个平面(4.2)分别贴合盆腔构造内壁的两个平面(8.2)，支承体的两个圆弧面(4.3)与盆腔构造内壁的两个圆弧面(8.3)之间设置滑动间隙(9)。

8.根据权利要求1所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述钢丝绳阻尼器(5)包括钢丝绳(14)和分别固定在所述上支座板上、下支座板上的两套绳夹(15)，所述钢丝绳(14)固定在所述两套绳夹(15)之间；钢丝绳为由多根钢丝绳股绕制而成的环状螺旋形结构，所述钢丝绳(14)为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构；所述绳夹(15)为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。

9.根据权利要求8所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述绳夹(15)包括两块环形钢板(16)，所述两块环形钢板通过螺栓连接，所述两块环形钢板相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔(17)。

10.根据权利要求1所述的滑动型环向钢丝绳-钢球型复合阻尼支座，其特征在于：还包括防尘罩(6)，所述防尘罩(6)上下两端分别与所述上支座板(1)与下支座板(2)连接。