CN207419247U - 一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于桥梁支座技术领域，具体的讲涉一种复合摩擦摆减隔震球型支座。其主要技术方案：包括上支座板、中间摆体和下支座板，上支座板与中间摆体之间设置球冠衬板，球冠衬板的顶面与上支座板之间设置平面摩擦副，中间摆体的顶面为与球冠衬板的球冠配合的第一凹球面，其与球冠衬板之间设置第一球面摩擦副；中间摆体的底面与下支座板的顶面之间设置第二球面摩擦副，下支座板的顶面为第二凹球面，其半径至少为第一凹球面的半径的10至30倍，中间摆体通过限位钢环安装在其边缘设置竖直环形围挡的下支座板内，限位钢环边缘通过多个剪力销固定在环形围挡上。该新型球型支座具有有效延长自振周期、摩擦摆限位结构稳定且减隔震效果突出的特点。

Description

一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座

技术领域

本实用新型属于桥梁支座技术领域，具体的讲涉一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座。

背景技术

减隔震支座是当前应用较新的桥梁抗震装置，所谓“减隔震”包括两层含义，一是减震，即利用耗能机构消耗地震输入的能量；二是隔震，即利用间隔连接机构将地震能量的输入路径隔断，减小对梁体的作用力。

专利CN204097869U公开了一种非等直径双球面滑动体系摩擦摆式减震支座，其结构包括减震顶板组件、上减震滑板、减震球摆衬板、下减震滑板 、减震底板组件、锚栓套筒组件、密封组件，其减震球摆衬板的上下曲面分别通过上减震滑板和下减震滑板形成双球面摩擦副，通过摩擦阻尼耗散地震能量实现减震目的，球摆衬板在减震顶板组件和减震底板组件之间滑动，有效隔断了地震能量的输入路径。但是，该减震支座存在以下不足：其一，摩擦摆动结构过于简单，内部组件缺乏配合，双球面摩擦副均直接设置在减震球摆的表面上，彼此缺乏独立性，易造成滑动卡滞问题；其二，减震球摆衬板在滑动过程中减震顶板会产生竖直方向的位移，使梁体有少量抬升，因此造成梁体的抖动，竖向高度频繁改变对静定结构的桥身产生次内力，长期作用对桥梁必将产生较大的疲劳损伤等影响；其三，该减震球摆衬板的上下球面的球心距不易调整，为争取结构稳定，上球面半径大于下球面的曲率半径，由于下球面采用了较小的半径圆弧，限制了其自振周期，不利于降低支座对地震的响应。

针对上述问题，专利CN204097869U做出了一定的改进，其公开了一种复合摩擦摆支座，结构包括顶板、底板以及设置于两者之间的滑动座，滑动座上下表面设置等径曲面分别与顶板和底板构成曲面摩擦副，滑动座由球座和球头铰接，该复合摩擦摆支座仍存在以下问题：其一，滑动座缺乏限位装置，正常使用状态下，桥面负载冲击很容易引起摩擦摆的运动造成桥面位移，且对曲面摩擦副的耗用较大，缩短了桥梁安全使用寿命；其二，等径复合摩擦摆支座通过设置的上下滑动面平均分担位移需求，结构紧凑，但结构自身使得密封很难实现对支座的长久保护，直接影响到支座的使用稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种能够有效延长自振周期、摩擦摆限位结构稳定且减隔震效果突出的新型复合摩擦摆减隔震球型支座。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，包括上支座板、中间摆体和下支座板，所述上支座板与中间摆体之间设置球冠衬板，所述球冠衬板的顶面与所述上支座板之间设置平面摩擦副，所述中间摆体的顶面为与所述球冠衬板的球冠配合的第一凹球面，其与所述球冠衬板之间设置第一球面摩擦副；所述中间摆体的底面为凸球面，其与所述下支座板的顶面之间设置第二球面摩擦副，其特征在于：所述下支座板的顶面为与所述中间摆体底面的凸球面配合的第二凹球面，所述第二凹球面的半径至少为所述第一凹球面的半径的10至30倍，所述中间摆体通过限位钢环安装在所述下支座板内，所述下支座板边缘设置竖直的环形围挡，所述限位钢环的边缘通过多个均匀布置的剪力销固定在所述环形围挡上。

构成上述一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座的附加技术特征还包括：

——位于所述环形围挡内侧，所述上支座板与限位钢环之间设置套装压缩密封套筒，所述压缩密封套筒由弹力橡胶制成；

——位于所述限位钢环下部，所述环形围挡与所述中间摆体之间设置密封缓冲机构；

——所述密封缓冲机构为填充在所述环形围挡与所述中间摆体之间的高弹阻尼橡胶体；

——所述平面摩擦副包括焊接在所述上支座板底面的不锈钢板，设置于所述球冠衬板顶面的平面滑板，所述平面滑板镶嵌于所述球冠衬板顶面的槽体内；

——所述平面摩擦副、第一球面摩擦副和第二球面摩擦副的接触面均设置聚四氟乙烯板；

——所述限位钢环设置于所述中间摆体的中部以下。

本实用新型所提供的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该新型球型支座的下支座板的顶面为与中间摆体底部凸球面配合的第二凹球面，第二凹球面的半径至少为位于中间摆体顶面的第一凹球面的半径的10至30倍，该复合摩擦摆可以实现转动球面和滑动球面之间较大的球心距，通过增大摆动半径有效延长摩擦摆的自振周期，使结构内力响应值趋于平缓，隔震效果更好；其二，由于中间摆体通过限位钢环安装在下支座板内，下支座板边缘设置竖直的环形围挡，限位钢环的边缘通过多个均匀布置的剪力销固定在环形围挡上，在正常使用状态下，可以约束中间摆体的摩擦摆动，减少摩擦副的摩擦损耗，延长支座的使用寿命；其三，由于该新型球型支座的球冠衬板的顶面与上支座板之间设置平面摩擦副，平面摩擦副包括焊接在上支座板底面的不锈钢板，设置于球冠衬板顶面的平面滑板，平面滑板镶嵌于球冠衬板顶面的槽体内，在平面摩擦副选择较大的摩擦系数，降低较大的球心距引起的位移响应值，以保证良好的减震效果；其四，由于位于限位钢环下部，环形围挡与中间摆体之间设置密封缓冲机构，密封缓冲机构为填充在环形围挡与中间摆体之间的高弹阻尼橡胶体，使中间摆体在滑动摩擦过程中，具有了很好的滞回耗能能力，同时也可以提高中间摆体的恢复力，避免出现较大的残余变形。

附图说明

图1为本实用新型一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座的结构和工作原理作进一步的详细说明。

如图1所示，为本实用新型所提供的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座的结构示意图。构成该新型复合摩擦摆减隔震球型支座的结构包括包括上支座板1、中间摆体2和下支座板3，上支座板1与中间摆体2之间设置球冠衬板20，球冠衬板20的顶面与上支座板1之间设置平面摩擦副201，中间摆体2的顶面为与球冠衬板20的球冠配合的第一凹球面21，其与球冠衬板20之间设置第一球面摩擦副211；中间摆体2的底面为凸球面22，其与下支座板3的顶面之间设置第二球面摩擦副221，下支座板3的顶面为与中间摆体2底面的凸球面22配合的第二凹球面31，第二凹球面31的半径至少为第一凹球面21的半径的10至30倍，中间摆体2通过限位钢环4安装在下支座板3内，下支座板3边缘设置竖直的环形围挡5，限位钢环4的边缘通过多个均匀布置的剪力销6固定在环形围挡5上。

其工作原理为：将该复合摩擦摆减隔震球形支座安装在桥墩和梁体之间，中间摆体2通过限位钢环4和剪力销6约束至下支座板3内，当地震水平冲击力超过剪力销6的设计剪断力后，剪力销6被剪断，限位钢环4被解除。球冠衬板20底部与中间摆体2之间的第一球面摩擦副211和中间摆体2配合下支座板3的第二球面摩擦副221能提供较大的位移，由于下支座板3顶部的第二凹球面31（滑动球面）的半径至少为中间摆体2顶部的第一凹球面21（转动球面）的半径的10至30倍，可以实现较大的球心距，延长自振周期，使大部分地震能量传递到墩台的路径被隔断，同时，中间摆体2摩擦摩擦摆动也可以消耗了一部分地震能量，起到减震的作用，下支座板3边缘的环形围挡5有效防止了中间摆体2的幅度，具有防落梁功能，提高支座的耐久度。

在构成上述一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座的结构中，

——为了提高球形支座的密封性，位于上述环形围挡5内侧，上支座板1与限位钢环4之间设置套装压缩密封套筒7，压缩密封套筒7由弹力橡胶制成，可以有效防止水分、灰尘等杂物进入中间摆体2内，弹力橡胶能够配合中间摆体2滑动发生压缩伸展，密封效果稳定；

——为了提高中间摆体2的阻尼摩擦系数，位于上述限位钢环4下部，环形围挡5与中间摆体2之间设置密封缓冲机构8，降低了中间摆体2的摆动幅度，防落梁效果更好；

——上述密封缓冲机构8为填充在环形围挡5与中间摆体2之间的高弹阻尼橡胶体，使中间摆体2在滑动摩擦过程中，具有了很好的滞回耗能能力，同时也可以提高中间摆体2的恢复力，避免出现较大的残余变形；

——为了防止转动球面和滑动球面之间的球心距较大引起了位移响应值升高问题，上述平面摩擦副201包括焊接在所述上支座板1底面的不锈钢板2011，设置于球冠衬板20顶面的平面滑板2012，平面滑板2012镶嵌于球冠衬板20顶面的槽体内，平面摩擦副201选择较大的摩擦系数，防止上支座板1出现偏大的位置变化，提高了球型支座的稳定性；

——优选地，上述平面摩擦副201、第一球面摩擦副211和第二球面摩擦副221的接触面均设置聚四氟乙烯板，采用聚四氟乙烯作为上述摩擦副的支承滑块，具有耐高低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、不粘附、无毒害等优良特性，提高了球型支座的使用安全性能，聚四氟乙烯板可以固定在摩擦副的安装槽内，为了方便加工，聚四氟乙烯材料也可以通过涂装或烧结至接触面；

——为了提高中间摆体对限位钢环的撞击力量（即提高其撞击动能和势能），限位钢环4设置于上述中间摆体2的中间线9以下。

Claims (7)

1.一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，包括上支座板、中间摆体和下支座板，所述上支座板与中间摆体之间设置球冠衬板，所述球冠衬板的顶面与所述上支座板之间设置平面摩擦副，所述中间摆体的顶面为与所述球冠衬板的球冠配合的第一凹球面，其与所述球冠衬板之间设置第一球面摩擦副；所述中间摆体的底面为凸球面，其与所述下支座板的顶面之间设置第二球面摩擦副，其特征在于：所述下支座板的顶面为与所述中间摆体底面的凸球面配合的第二凹球面，所述第二凹球面的半径至少为所述第一凹球面的半径的10至30倍，所述中间摆体通过限位钢环安装在所述下支座板内，所述下支座板边缘设置竖直的环形围挡，所述限位钢环的边缘通过多个均匀布置的剪力销固定在所述环形围挡上。

2.根据权利要求1所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：位于所述环形围挡内侧，所述上支座板与限位钢环之间设置套装压缩密封套筒，所述压缩密封套筒由弹力橡胶制成。

3.根据权利要求1所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：位于所述限位钢环下部，所述环形围挡与所述中间摆体之间设置密封缓冲机构。

4.根据权利要求3所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：所述密封缓冲机构为填充在所述环形围挡与所述中间摆体之间的高弹阻尼橡胶体。

5.根据权利要求1所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：所述平面摩擦副包括焊接在所述上支座板底面的不锈钢板，设置于所述球冠衬板顶面的平面滑板，所述平面滑板镶嵌于所述球冠衬板顶面的槽体内。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：所述平面摩擦副、第一球面摩擦副和第二球面摩擦副的接触面均设置聚四氟乙烯板。

7.根据权利要求1所述的一种新型复合摩擦摆减隔震球型支座，其特征在于：所述限位钢环设置于所述中间摆体的中部以下。