CN220099635U - 一种摩擦摆减隔震支座及减隔震支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摩擦摆减隔震支座及减隔震支撑结构，属于桥梁支座技术领域，其包括依次设置的上支座板、球冠和下支座板，通过在上支座板与球冠之间设置第一球面滑板、在下支座板与球冠之间设置第二球面滑板，并优选球面滑板的材料为HSM滑动材料，并在下支座板的横向两侧分别设置以导向单元抵接所述上支座板横向两侧侧壁面的限位块，利用各部件的组合设置，有效提升支座的减隔震性能。本实用新型的支座，其结构简单，具有重量轻、成型精度高、耐腐蚀性强、工序独立性强、工作寿命长、抗震性能稳定、经济环保等优点，能够有效保证基于支座的支撑结构的抗震稳定性，保证桥梁、建筑等结构设施的安全性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。

Description

一种摩擦摆减隔震支座及减隔震支撑结构

技术领域

本实用新型属于桥梁支座技术领域，具体涉及一种摩擦摆减隔震支座及减隔震支撑结构。

背景技术

在桥梁领域，桥梁支座的应用十分普遍，对于保持桥梁结构的可靠性承担着十分重要的作用，尤其是在发生地震等灾害情况时。

通常情况下，在发生地震时，桥梁的上部结构相对于桥墩会有一定量的位移和速度，由此导致梁体对桥墩有力的作用。特别是地震等级较大时，桥梁支座如果没有很好的减隔震作用，极有可能造成墩底的断裂和落梁事故的发生。因此，在桥梁支撑结构上设置减隔震装置显得十分重要。

目前，应用较多的桥梁减隔震装置主要有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等橡胶类隔震支座，其虽然能够一定程度上满足桥梁的减隔震需求，但是，由于铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座的横向刚度较弱，使得其往往难以满足桥梁动力性能方面的要求。同时，由于橡胶的质量不易保证，支座的耐久性往往无法达到预期。而且，在实际高烈度地震工况下，铅芯橡胶隔震支座及高阻尼橡胶隔震支座内部铅芯温度会急速上升，对橡胶材料力学性能有巨大影响，会导致橡胶类隔震支座的滞回曲线退化，进而使得结构隔震率下降而使隔震失败。因此，橡胶类隔震支座不能满足、应对高速地震工况下隔震耗能的需求，无法使桥梁、建筑等具备抵抗强烈地震的作用。

正因如此，现有技术中设计了新型的摩擦摆式减隔震支座来解决桥梁的减隔震支撑问题，一定程度上改善了桥梁支座的支撑问题，这类减隔震支座主要以摩擦副为核心支撑部件，摩擦副的性能直接决定了桥梁支座的整体性能与使用寿命。然而，现有的摩擦副通常由支座滑板与不锈钢板组成，或由支座滑板与支座板镀铬面组成，但这两种摩擦副存在以下问题：1.支座滑板与不锈钢板组成的摩擦副，需要将不锈钢板经过切割或压制成型后焊接在钢材基体上，这种方式存在工艺复杂、表面轮廓精度不高、受焊接热变形影响、焊缝耐久性不足易脱焊、不锈钢板与钢基体容易脱空等问题。2.支座滑板与支座板镀铬面组成的摩擦副，需要将支座板经过镀铬工艺处理，这种方式存在工艺复杂、对环境保护不利、不耐腐蚀等问题。也正因如此，现有的摩擦摆式减隔震支座也无法有效满足实际应用的需求，存在一定的应用局限性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种摩擦摆减隔震支座及减隔震支撑结构，能够有效提升支座的抗震性能，更好地满足桥梁的减隔震需求。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供一种摩擦摆减隔震支座，包括上支座板、下支座板和夹设于两支座板之间的球冠；两支座板分别以球面与球冠的上下两侧端面配合；

在所述上支座板与所述球冠的上侧端面之间设置有第一球面滑板，并在所述下支座板与所述球冠的下侧端面之间设置有第二球面滑板；两球面滑板分别呈弧形板状结构，并分别由HSM滑动材料制成；且

所述下支座板的横向两侧分别设置有限位块，其一端通过若干剪力销与下支座板的顶面连接，另一端延伸正对所述上支座板的侧壁面，并在所述限位块的端面与所述上支座板的侧壁面之间抵紧设置有导向单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向单元包括彼此连接设置的导向耐磨条和导向滑块；

所述导向耐磨条与所述限位块的端部抵接，所述导向滑块与所述上支座板的侧壁面抵接。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向耐磨条包括厚度方向上依次设置的高密度铜合金板基层、青铜粉中间层和改性聚四氟乙烯面层。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向耐磨条的厚度为2.3～2.5mm，且所述高密度铜合金板基层的厚度为1.90～2.20mm、所述青铜粉中间层的厚度为0.25～0.4mm、所述改性聚四氟乙烯面层的厚度为0.08～0.12mm；

和/或

在所述限位块的端部对应所述导向耐磨条设置有导向不锈钢板，其与所述导向耐磨条抵接配合。

作为本实用新型的进一步改进，所述球冠的上下两端面为非对称设置，且所述球冠下侧端面的球面半径大于球冠上侧端面的球面半径。

作为本实用新型的进一步改进，所述球冠由不锈钢材料或者合金材料制成；

或者

所述球冠由铝合金或者镀镍-磷合金制成。

本实用新型的另一个方面，提供一种减隔震支撑结构，包括垫石和设置在该垫石上方的梁体，且在所述垫石与所述梁体之间还设置有所述的摩擦摆减隔震支座；

所述垫石通过多个锚固组件与所述上支座板连接，所述垫石通过多个锚固组件与所述下支座板连接，且所述垫石与所述下支座板之间设置有一定厚度的灌浆层。

作为本实用新型的进一步改进，连接所述梁体的锚固组件分设于所述支座的横向两侧，并为纵向间隔设置的多个。

作为本实用新型的进一步改进，连接所述垫石的锚固组件分设于所述支座的纵向两侧，并为横向间隔设置的多个。

作为本实用新型的进一步改进，所述锚固组件包括套筒、螺杆和锚固螺栓；

所述套筒与所述螺杆装配后预埋设置于所述垫石或者所述梁体内，并以锚杆的端部伸出相应的端面；所述锚固螺栓通过与所述螺杆的端部装配以实现所述支座与梁体或者垫石的连接。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本实用新型的摩擦摆减隔震支座，其包括依次设置的上支座板、球冠和下支座板，通过在上支座板与球冠之间设置第一球面滑板、在下支座板与球冠之间设置第二球面滑板，并优选球面滑板的材料为HSM滑动材料，并在下支座板的横向两侧分别设置以导向单元抵接所述上支座板横向两侧侧壁面的限位块，利用各部件的组合设置，有效提升支座的减隔震性能，满足支座在地震条件下的稳定使用需求，提升支座使用的可靠性和安全性，延长支座的使用寿命。

(2)本实用新型的摩擦摆减隔震支座，其通过限位组件中限位块、导向耐磨条、导向滑块、导向不锈钢板的组合设置，能够有效实现支座在设置使用时的横向限位，避免支座在正常使用过程中发生横向位移，进一步保证支座使用的可靠性和安全性。同时，通过剪力销的对应设置，使得限位块可在地震发生时通过剪力销的剪力切断解除与下支座板的连接，使得限位板脱落，支座发生水平(横向)的滑动，延长桥梁振动周期，降低桥梁受到的冲击力，滑移过程中将动能转化为势能，同时通过摩擦，逐步消耗地震能量。

(3)本实用新型的摩擦摆减隔震支座，其通过对球冠的材质进行优选，形成不锈钢或者合金材料与HSM滑动材料的摩擦副组合形式，摩擦副的结构简单、重量轻、成型精度高，耐腐蚀性强，工序独立性强，工作寿命长，抗震性能稳定，经济环保。

(4)本实用新型的减隔震支撑结构，其基于摩擦摆减震支座连接设置而成，结构连接，连接可靠性强，能够稳定实现梁体的支撑，减少地震情况下桥墩受地震力的影响，有效达到减震隔震的作用，保证整个支撑结构设置的可靠性。

(5)本实用新型的摩擦摆减隔震支座，其结构简单，具有重量轻、成型精度高、耐腐蚀性强、工序独立性强、工作寿命长、抗震性能稳定、经济环保等优点，能够有效保证基于支座的支撑结构的抗震稳定性，保证桥梁、建筑等结构设施的安全性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中摩擦摆减隔震支座在横桥向上的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中摩擦摆减隔震支座的局部I结构放大图；

图3是本实用新型实施例中摩擦摆减隔震支座在纵桥向上的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、上支座板；2、球冠；3、下支座板；4、第一球面滑板；5、第二球面滑板；6、限位块；7、导向耐磨条；8、导向滑块；9、梁体；10、垫石；11、灌浆层；12、套筒；13、螺杆；14、锚固螺栓；15、剪力销。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～图3，本实用新型优选实施例中的摩擦摆减隔震支座包括竖向依次设置的上支座板1、下支座板3和设置在两支座板之间的球冠2。其中，球冠2的上下两侧端面分别设置有球面，相应地，上支座板1的底面和下支座板3的顶面分别设置为与球冠2上下两侧球面相匹配的球面，使得优选实施例中的球冠2设置于两支座板之间时，其上下两侧端面分别与对应支座板的端面平行。

具体而言，在优选实施例中，球冠2的上下两端面为非对称设计，且球冠2下侧端面的球面半径大于球冠2上侧端面的球面半径，即前者的“坡度”明显小于后者的“坡度”，故通常将球冠2的上侧球面称为大球面，并将球冠2的下侧球面称为小球面。

更具体地，优选实施例中的上支座板1与球冠2之间设置有一定厚度的第一球面滑板4，其呈弧形板状结构，分别以两侧端面抵接上支座板1的下表面和球冠2的上表面。同时，在下支座板3与球冠2之间还设置有一定厚度的第二球面滑板5，其也呈弧形板状结构，分别以两侧端面抵接下支座板3的上表面和球冠2的下表面。

利用上述结构的组合设置，优选实施例中的摩擦摆减隔震支座形成由上至下依次设置的上支座板1、第一球面滑板4、球冠2、第二球面滑板5和下支座板3。

进一步地，优选实施例中的球冠2优选由不锈钢或者合金材料制成，进一步优选由Q355+不锈钢材料(钢材屈服强度大于355MPa)、铝合金或者镀镍-磷合金制成。

同时，优选实施例中的第一球面滑板4和第二球面滑板5分别由HSM滑动材料(改性高分子量达克纶)制成，且两球面滑板的线磨耗率不大于2μm/km，磨耗距离不小于40km。

更详细地，优选实施例中减隔震支座的横向两侧分别设置有限位组件，其包括限位块6和设置在限位块6与上支座板1之间的导向条单元，用于实现上支座板1与下支座板3之间的横向限位。

具体地，优选实施例中的限位块6通过若干剪力销15连接在下支座板3上，且剪力销15的剪力切断位置位于限位块6底面与下支座板3顶面的交界位置。利用剪力销15的设置，可以使得限位块6在支座正常使用时(未发生地震时)与下支座板3可靠连接，并在地震发生时自剪力销15的剪力切断位置断开，从而解除限位块6与下支座板3之间的连接，使得上支座板1与下支座板3之间可进行横向位移。

利用剪力销15的设置，可以在地震工况发生时延长桥梁振动周期，降低桥梁受到的冲击力。同时，横向滑移过程中将动能转化为势能，同时通过摩擦，逐步消耗地震能量。随着地震减弱，支座往复运动位移逐步减小，最终停留在初始位置附近。

更具体地，优选实施例中的限位块6一端连接下支座板3，另一端对正上支座板1的横向端面，并在限位块6与上支座板1的侧壁面之间抵紧设置有导向单元。在优选实施例中，上述导向单元包括彼此连接设置的导向耐磨条7和导向滑块8，两者之间的连接进一步优选为焊接，且导向耐磨条7与限位块6的端部接触，导向滑块8与上支座板1的侧壁面接触。

进一步优选地，对应导向耐磨条7的设置，在限位块6的端部设置有导向不锈钢板，其与导向耐磨条7抵接配合，组成滑动面。另外，在优选实施例中，导向耐磨条7优选为多层结构，包括厚度方向上依次设置的高密度铜合金板基层、青铜粉中间层和改性聚四氟乙烯面层，三者的厚度范围分别为：1.90～2.20mm；0.25～0.4mm；0.08～0.12mm，且导向耐磨条7的厚度优选为2.3～2.5mm。

在一个具体的优选实施例中，导向耐磨条7三层结构的厚度分别为2.05mm、0.25mm和0.10mm，且导向耐磨条7的总厚度为2.40mm。

利用减隔震支座横向两侧限位块6以及由导向耐磨条7、导向滑块8组成的导向组件的设置，可以有效实现支座在横向上的限位，避免支座在正常工作时发生上支座板1与下支座板3在横向上的相对位移。在实际设置时，优选实施例中的导向耐磨条7优选由耐磨橡胶制成，且优选实施例中的导向滑块8优选由HSM滑动材料制成。

进一步优选地，在实际设置时，优选在支座的外露表面上涂覆设置有防腐涂层，该防腐涂层重点涂覆在支座的钢件外露表面。

对于前述优选实施例中制成的减隔震支座而言，在完成设置后，其在正常情况下，其横向位移可忽略不计，纵向位移处于±100mm以内；而在地震情况下，其横向位移和纵向位移均可控制在±350mm以内，能够有效保证支座结构设置与使用的稳定性。

在实际设置时，根据优选实施例中的减隔震支座制成的减隔震支撑结构如图1、图3中所示。其中，减隔震支撑结构包括分设于支座上下两侧的梁体9和垫石10，且支座的上支座板1通过若干锚固组件与梁体9连接，且支座的下支座板3通过若干锚固组件与垫石10连接。

更详细地，下支座板3与垫石10之间设置有一定厚度的灌浆层11，其通过在下支座板3与垫石10以锚固组件连接后在两者之间灌注砂浆后形成。

在实际设置时，优选实施例中的锚固组件包括锚固螺栓14、螺杆13和套筒12，其中，套筒12和螺杆13匹配后预埋在垫石10或者梁体9中，并以端部突出相应的预埋端面，在支座完成设置后，通过锚固螺栓14与螺杆13的端部匹配，便可实现支座与梁体9或者垫石10连接。

更详细地，在实际设置时，支座与上支座板1连接的锚固组件分设于支座的横向两侧，并进一步优选为纵向间隔设置的多个，如图3中所示。相应地，支座与下支座板3连接的锚固组件分设于支座的纵向两侧，并进一步优选为横向间隔设置的多个，如图1中所示。

基于上述设置形式形成的减隔震支撑结构，其结构稳定性强，抗震性能稳定，能够有效延长地震作用下梁体9的震动周期，减少地震力对桥墩的作用力，起到隔震的作用；同时，通过合金球冠2与上下两球面滑板的配合，可以因摩擦力作用而产生热量，进而将地震能量消耗掉，达到减震的目的。

本实用新型中的摩擦摆减隔震支座，其结构简单，具有重量轻、成型精度高、耐腐蚀性强、工序独立性强、工作寿命长、抗震性能稳定、经济环保等优点，能够有效保证基于支座的支撑结构的抗震稳定性，保证桥梁、建筑等结构设置的安全性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摩擦摆减隔震支座，包括上支座板、下支座板和夹设于两支座板之间的球冠；两支座板分别以球面与球冠的上下两侧端面配合，其特征在于，

在所述上支座板与所述球冠的上侧端面之间设置有第一球面滑板，并在所述下支座板与所述球冠的下侧端面之间设置有第二球面滑板；两球面滑板分别呈弧形板状结构，并分别由HSM滑动材料制成；且

所述下支座板的横向两侧分别设置有限位块，其一端通过若干剪力销与下支座板的顶面连接，另一端延伸正对所述上支座板的侧壁面，并在所述限位块的端面与所述上支座板的侧壁面之间抵紧设置有导向单元。

2.根据权利要求1所述的摩擦摆减隔震支座，其特征在于，所述导向单元包括彼此连接设置的导向耐磨条和导向滑块；

所述导向耐磨条与所述限位块的端部抵接，所述导向滑块与所述上支座板的侧壁面抵接。

3.根据权利要求2所述的摩擦摆减隔震支座，其特征在于，所述导向耐磨条包括厚度方向上依次设置的高密度铜合金板基层、青铜粉中间层和改性聚四氟乙烯面层。

4.根据权利要求3所述的摩擦摆减隔震支座，其特征在于，所述导向耐磨条的厚度为2.3～2.5mm，且所述高密度铜合金板基层的厚度为1.90～2.20mm、所述青铜粉中间层的厚度为0.25～0.4mm、所述改性聚四氟乙烯面层的厚度为0.08～0.12mm；

和/或

在所述限位块的端部对应所述导向耐磨条设置有导向不锈钢板，其与所述导向耐磨条抵接配合。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的摩擦摆减隔震支座，其特征在于，所述球冠的上下两端面为非对称设置，且所述球冠下侧端面的球面半径大于球冠上侧端面的球面半径。

6.根据权利要求5所述的摩擦摆减隔震支座，其特征在于，所述球冠由不锈钢材料或者合金材料制成；

或者

所述球冠由铝合金或者镀镍-磷合金制成。

7.一种减隔震支撑结构，包括垫石和设置在该垫石上方的梁体，其特征在于，在所述垫石与所述梁体之间还设置有如权利要求1～6中任一项所述的摩擦摆减隔震支座；

所述垫石通过多个锚固组件与所述上支座板连接，所述垫石通过多个锚固组件与所述下支座板连接，且所述垫石与所述下支座板之间设置有一定厚度的灌浆层。

8.根据权利要求7所述的减隔震支撑结构，其特征在于，连接所述梁体的锚固组件分设于所述支座的横向两侧，并为纵向间隔设置的多个。

9.根据权利要求7所述的减隔震支撑结构，其特征在于，连接所述垫石的锚固组件分设于所述支座的纵向两侧，并为横向间隔设置的多个。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的减隔震支撑结构，其特征在于，所述锚固组件包括套筒、螺杆和锚固螺栓；

所述套筒与所述螺杆装配后预埋设置于所述垫石或者所述梁体内，并以锚杆的端部伸出相应的端面；所述锚固螺栓通过与所述螺杆的端部装配以实现所述支座与梁体或者垫石的连接。