CN211113145U - 一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座 - Google Patents
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Abstract
一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,主要包括上座板、中座板、下座板、上球面摩擦副、下球面摩擦副、限位剪板和导向摩擦副,支座还包括锁定复位机构,锁定复位机构包括弹性元件和锁定元件,在中座板的底面中心开设有安装空腔,在下座板的顶面中心开设有球面凹槽,锁定元件的上部与弹性元件连接并竖向预压紧设置在安装空腔内,锁定元件的下部与凹槽相配合,并卡设在凹槽内。在常规工况可实现平动和转动,同时在震中实现减隔震在震后可自行复位。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程结构减隔震控制技术领域,具体说的是一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座。
背景技术
减隔震支座是一种桥梁、建筑领域常用的支撑部件,具有隔振与耗能双重功能。减隔震支座利用单摆实现隔振功能,利用接触面的相互摩擦实现耗能。地震运动是不断衰减的振动过程,当地震能量不断衰减,支座及相关结构逐步从受迫振动为主的状态转为自由振动为主的状态。进入自由振动状态后,减隔震本身具有一定的自复位功能,可向初始平衡位置复位,但是由于摩擦力的存在,支座不能实现震后完全复位功能。
综上所述,有必要开发一种具有减隔震效果,同时可以实现震后完全复位功能的新型减隔震支座。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,在常规工况可实现平动和转动,同时在震中实现减隔震在震后可自行复位。
为实现上述技术目的,所采用的技术方案是:一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,主要包括上座板、中座板、下座板、上球面摩擦副、下球面摩擦副、限位剪板和导向摩擦副,上座板、中座板、下座板从上至下轴向对称设置,上座板的底面为球面,中座板的顶面是与上座板的底面相匹配的球面,在上座板的底面与中座板的顶面之间设有上球面摩擦副,中座板的底面为球面,下座板的顶面是与中座板的下表面相匹配的球面,在中座板的底面与上座板的顶面之间设有下球面摩擦副,支座还包括锁定复位机构,锁定复位机构包括弹性元件和锁定元件,在中座板的底面中心开设有安装空腔,在下座板的顶面中心开设有球面凹槽,锁定元件的上部与弹性元件连接并竖向预压紧设置在安装空腔内,锁定元件的下部与凹槽相配合,并卡设在凹槽内。
锁定元件的下部底面与凹槽的槽底之间设有空隙。
锁定元件的下部底面为平面或曲面。
锁定元件的上部的尺寸从上至下逐渐减小,锁定元件的上部外侧套设有卡箍,卡箍固定安装在安装空腔内并对锁定元件进行预压紧限位。
在下座板的横桥向或/和纵桥向两侧固定有震后被剪断的限位剪板,限位剪板的内侧面对应上座板的外侧面设置,在限位剪板的内侧面与上座板的外侧面之间设有导向摩擦副。
本实用新型的益效果是:锁定元件下表面卡设于下座板的凹槽内,构成锁定复位结构。由于锁定元件具有预压力,下座板必须提供足够大的启动外力将锁定元件抬升并压入中座板的安装空腔内,才使下球面摩擦副产生相对滑动,地震运动是不断衰减的振动过程,当地震能量不断衰减,支座及相关结构逐步从受迫振动为主状态转为自由振动为主的状态。通过合理锁定力设计,可使支座下座板与中座板构成的锁定结构在地震大能量前期解除,当地震能量减小到一定程度时,锁定结构再次启动,将中座板与下座板锁定为一体,在受迫振动状态下将支座复位,解决减隔震支座震后无法完全复位的问题。
附图说明
图1为一种具有完全自复位功能的双曲面单向活动减隔震支座的纵桥向剖面图;
图2为一种具有完全自复位功能的双曲面单向活动减隔震支座的横桥向剖面图;
图3为下座板横桥向剖面图;
图4为中座板组合剖面图;
图5为一种具有完全自复位功能的双曲面多向活动减隔震支座的纵桥向剖面图;
图6为一种具有完全自复位功能的双曲面多向活动减隔震支座的横桥向剖面图;
图7为一种具有完全自复位功能的双曲面固定减隔震支座的纵桥向剖面图;
图8为一种具有完全自复位功能的双曲面固定减隔震支座的横桥向剖面图。
具体实施方式
一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,主要包括上座板1、中座板4、下座板10、上球面摩擦副、下球面摩擦副、限位剪板13和导向摩擦副,上座板1、中座板4、下座板10从上至下轴向对称设置,上座板1的上方可加设顶座板,下座板10的下方可根据需要增设底座板,设置上座板1的底面为球面,中座板4的顶面是与上座板1的底面相匹配的球面,在上座板1的底面与中座板4的顶面之间设有上球面摩擦副,中座板4的底面为球面,下座板10的顶面是与中座板4的下表面相匹配的球面,在中座板4的底面与上座板1的顶面之间设有下球面摩擦副。
中座板4的上、下表面有球面凹槽,凹槽内安装有上球面非金属滑板3和下球面非金属滑板6,分别与上球面不锈钢板2和下球面不锈钢板9组成上球面摩擦副和下球面摩擦副。
如上座板1上无其它部件,则上座板1的上表面为平面与梁体连接,下表面为球面与上球面不锈钢板2焊接为一体,构成上球面摩擦副的硬质对磨面。如下座板10的下方无其它部件,下座板10的下表面为平面与墩顶连接,上表面为球面与下球面不锈钢板9焊接为一体,构成下球面摩擦副的硬质对磨面。
支座还包括锁定复位机构,锁定复位机构包括弹性元件5和锁定元件8,在中座板4的底面中心开设有安装空腔14,安装空腔14有大小与锁定复位机构的大小有关,应不影响弹性元件的变形,同时保证能完全安装弹性元件以及大部分的锁定元件,在下座板10的顶面中心开设有球面凹槽15,锁定元件8的上部与弹性元件5连接并竖向预压紧设置在安装空腔14内,锁定元件8的下部与凹槽15相配合,并卡设在凹槽内。
锁定元件8下表面镶嵌于下座板10凹槽内,构成锁定复位结构。由于锁定元件8具有预压力,下座板10必须提供足够大的启动外力将锁定元件8抬升并压入中座板内,才使下球面摩擦副产生相对滑动,所以地震工况下,中座板4与下座板10之间产生相对运动必须要克服下球面摩擦副的摩阻力和锁定元件8与下座板10的锁定力。
锁定元件8的下部底面与凹槽15的槽底之间设有空隙,该空隙的存大方便在震中锁定元件8脱离凹槽,防止因与凹槽接触面过大,摩擦力过大,不易脱离凹槽。
锁定元件8的下部底面为平面或曲面,该种设置可以使锁定元件便于在下座板的下球面不锈钢板9上滑动。锁定元件8最优采用非金属滑板相同的材质,防止锁定元件在下球面不锈钢板9上滑动时摩擦力过大。
锁定元件8的上部的尺寸从上至下逐渐减小,最优可采用半球型,球底切出平面,也可上部采用多面体下部采用球面体,锁定元件8的上部外侧套设有卡箍7,卡箍7固定安装在安装空腔14内并对锁定元件8进行预压紧限位,通过增加卡箍方便锁定元件进行预压力安装,该种结构使锁定元件8只能继续向安装空腔内压紧,但不能释放预压力。
在下座板10的横桥向或/纵桥向两侧固定有震后被剪断的限位剪板13,限位剪板13的内侧面对应上座板1的外侧面设置,在限位剪板13的内侧面与上座板1的外侧面之间设有导向摩擦副。增加限位剪板13将多向活动双曲面减隔震支座变为单向活动双曲面减隔震支座或固定双曲面减隔震支座,此时单向活动双曲面减隔震支座的上座板的横桥向两侧面为平面,限位剪板的内侧面为对应的平面,此种设置不影响上座板在纵桥向的水平移动与竖向转动。
锁定元件8必须放置在中座板下部,使得上座板1与限位剪板13的传力路径明确,当地震力到达时,锁定元件8不干涉上座板1与限位剪板13的碰撞过程,限位剪板13受力简单明确,便于剪断力的设计与检测。
下面结合实施例对实用新型做进一步说明,但本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例1
给出的一种具有震后完全复位功能的单向活动双曲面减隔震支座,常规工况下属于单向活动支座,如图1和图2所示,主要由上座板1、上球面不锈钢板2、上球面非金属滑板3、中座板4、弹性元件5、下球面非金属滑板6、卡箍7、锁定元件8,下球面不锈钢板9、下座板10、导向非金属滑板11、导向不锈钢板12,限位剪板13。
中座板4的上、下表面有球面凹槽,凹槽内安装有上球面非金属滑板3和下球面非金属滑板6,分别与上球面不锈钢板2和下球面不锈钢板9组成上球面摩擦副和下球面摩擦副;中座板4下部开有安装空腔,安装空腔的形状主要由弹性元件5和锁定元件8的形状决定,通过卡箍7可将将弹性元件5、锁定元件8封装在安装空腔内,并锁定元件8施加一定的预压力。
上座板1的上表面为平面与梁体连接,下表面为球面与上球面不锈钢板2焊接为一体,构成上球面摩擦副的硬质对磨面。下座板10的下表面为平面与墩顶连接,上表面为球面与下球面不锈钢板9焊接为一体,构成下球面摩擦副的硬质对磨面。下座板10限位侧安装有限位剪板13,限位剪板13内侧面焊接有导向不锈钢12。常规工况下,导向不锈钢12与安装在上座板1上的导向非金属滑板11构成导向摩擦副。地震工况下,限位剪板13剪断,支座可以发挥减隔震功能。
锁定元件8下表面镶嵌于下座板10凹槽内,构成锁定复位结构。地震工况下,中座板4与下座板10之间产生相对运动须克服下球面摩擦副的摩阻力和锁定元件8与下座板10间的锁定力,锁定力的大小决定于弹性元件提供的预压力。
通过设计锁定力大小,地震前期锁定结构解除,当地震能量减小到一定程度时,锁定元件复位,将中座板4与下座板10锁定为一体,解决减隔震支座震后无法完全复位的问题。
实施例2
给出的具有震后完全复位功能的多向活动双曲面减隔震支座,常规工况下属于单向活动支座,如图5和图6所示,主要由上座板1、上球面不锈钢板2、上球面非金属滑板3、中座板4、弹性元件5、下球面非金属滑板6、卡箍7、锁定元件8,下球面不锈钢板9、下座板10。
中座板4的上、下表面有球面凹槽,凹槽内安装有上球面非金属滑板3和下球面非金属滑板6,分别与上球面不锈钢板2和下球面不锈钢板9组成上球面摩擦副和下球面摩擦副;中座板4下部开有安装空腔,安装空腔形状主要由弹性元件5和锁定元件8的形状决定,通过卡箍7可将将弹性元件5、锁定元件8封装在空腔内,并向锁定元件8施加一定的预压力。
上座板1的上表面为平面与梁体连接,下表面为球面与上球面不锈钢板2焊接为一体,构成上球面摩擦副的硬质对磨面。下座板10的下表面为平面与墩顶连接,上表面为球面与下球面不锈钢板9焊接为一体,构成下球面摩擦副的硬质对磨面。
锁定元件8下表面镶嵌于下座板10的凹槽内,构成锁定复位结构。地震工况下,中座板4与下座板10之间产生相对运动须克服下球面摩擦副的摩阻力和锁定元件8与下座板10间的锁定力。
通过设计锁定力大小,地震前期锁定结构解除,当地震能量减小到一定程度时,锁定元件复位,将中座板4与下座板10锁定为一体,解决减隔震支座震后无法完全复位的问题。
实施例3
给出的具有震后完全复位功能的固定双曲面减隔震支座,常规工况下属于固定支座,如图7和图8所示,主要由上座板1、上球面不锈钢板2、上球面非金属滑板3、中座板4、弹性元件5、横向导向非金属滑板6、横向导向不锈钢板7,纵向限位剪板8、下球面非金属滑板9、卡箍10、锁定元件11,下球面不锈钢板12、下座板13、纵向导向非金属滑板14、纵向导向不锈钢板15,横向限位剪板16。
中座板4的上、下表面有球面凹槽,凹槽内安装有上球面非金属滑板3和下球面非金属滑板9,分别与上球面不锈钢板2和下球面不锈钢板12组成上球面摩擦副和下球面摩擦副;中座板4下部开有安装空腔,安装空腔形状主要由弹性元件5和锁定元件11的形状决定,通过卡箍10可将将弹性元件5、锁定元件11封装在空腔内,并向锁定元件11施加一定的预压力。
上座板1的上表面为平面与梁体连接,下表面为球面与上球面不锈钢板2焊接为一体,构成上球面摩擦副的硬质对磨面。下座板13的下表面为平面与墩顶连接,上表面为球面与下球面不锈钢板12焊接为一体,构成下球面摩擦副的硬质对磨面。
下座板13纵、横向两侧安装有纵向限位剪板8和横向限位剪板16,纵向限位剪板8和横向限位剪板16内侧面分别焊接有横向导向不锈钢7和纵向导向不锈钢15。常规工况下,纵向限位剪板8和横向限位剪板16限制中座板4的纵横向位移,但是允许其在有限的空间内转动。地震工况下,纵向限位剪板8、横向限位剪板16剪断,中座板4的纵横向限位解除,支座可以发挥减隔震功能。
锁定元件8下表面镶嵌于下座板13的凹槽内,构成锁定复位结构。地震工况下,中座板4与下座板10之间产生相对运动须克服下球面摩擦副的摩阻力和锁定元件11与下座板13间的锁定力。
通过设计锁定力大小,地震前期锁定结构解除,当地震能量减小到一定程度时,锁定元件复位,将中座板4与下座板13锁定为一体,解决减隔震支座震后无法完全复位的问题。
Claims (5)
1.一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,主要包括上座板(1)、中座板(4)、下座板(10)、上球面摩擦副、下球面摩擦副、限位剪板(13)和导向摩擦副,上座板(1)、中座板(4)、下座板(10)从上至下轴向对称设置,上座板(1)的底面为球面,中座板(4)的顶面是与上座板(1)的底面相匹配的球面,在上座板(1)的底面与中座板(4)的顶面之间设有上球面摩擦副,中座板(4)的底面为球面,下座板(10)的顶面是与中座板(4)的下表面相匹配的球面,在中座板(4)的底面与上座板(1)的顶面之间设有下球面摩擦副,其特征在于:支座还包括锁定复位机构,锁定复位机构包括弹性元件(5)和锁定元件(8),在中座板(4)的底面中心开设有安装空腔(14),在下座板(10)的顶面中心开设有球面凹槽(15),锁定元件(8)的上部与弹性元件(5)连接并竖向预压紧设置在安装空腔(14)内,锁定元件(8)的下部与凹槽(15)相配合,并卡设在凹槽内。
2.如权利要求1所述的一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,其特征在于:锁定元件(8)的下部底面与凹槽(15)的槽底之间设有空隙。
3.如权利要求2所述的一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,其特征在于:锁定元件(8)的下部底面为平面或曲面。
4.如权利要求1所述的一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,其特征在于:锁定元件(8)的上部的尺寸从上至下逐渐减小,锁定元件(8)的上部外侧套设有卡箍(7),卡箍(7)固定安装在安装空腔(14)内并对锁定元件(8)进行预压紧限位。
5.如权利要求1所述的一种具有完全自复位功能的双曲面减隔震支座,其特征在于:在下座板(10)的横桥向或/和纵桥向两侧固定有震后被剪断的限位剪板(13),限位剪板(13)的内侧面对应上座板(1)的外侧面设置,在限位剪板(13)的内侧面与上座板(1)的外侧面之间设有导向摩擦副。
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Cited By (2)
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