專利名稱：抗拔雙向滑動摩擦支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁、渡槽，建筑以及其它構(gòu)筑物的減隔震支座裝置，尤其是涉及抗拔雙向滑動摩擦支座。
背景技術(shù)：
在地震區(qū)修建橋梁、渡槽、建筑以及其它大型構(gòu)筑物時，為了減輕潛在地震威脅，必須對這類構(gòu)筑物進行抗震設(shè)計，其中，采取隔震設(shè)計是減小構(gòu)筑物地震損傷破壞的有效方式之一，隔震技術(shù)就是通過在構(gòu)筑物底部和基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置剛度較小的隔震層，以降低結(jié)構(gòu)的基本頻率，延長其振動周期，從而避開地震動的主要能量頻帶，使上部結(jié)構(gòu)與地震振動隔離開來，減小上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，從而達到保護主體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部設(shè)施不受破壞的目的。隔震技術(shù)作為一種安全、經(jīng)濟的工程結(jié)構(gòu)減震控制措施，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中。對于近斷層地震和近場地震，豎向地震動分量對橋梁結(jié)構(gòu)的地震損傷破壞起著控制作用。在結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計中，一般只考慮隔震支座水平向剪切剛度和強度對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，而很少考慮支座豎向特性對結(jié)構(gòu)的影響。但是，由于存在較大豎向地震動分量，支座受拉狀態(tài)，引起支座破壞或過大變形，從而引起上部結(jié)構(gòu)落梁或傾覆等嚴重震害發(fā)生。在現(xiàn)有的滑動摩擦支座中，為了滿足支座在正常荷載作用下各個方向轉(zhuǎn)動順暢，很難能夠滿足豎向地震作用下對抗拔的要求?，F(xiàn)有的城市高架和立交橋梁中，曲線橋梁橋梁日趨增多，扭轉(zhuǎn)作用明顯，對支座各方向轉(zhuǎn)動性能要求高。此外，的支座反力容易出現(xiàn)負反力，并且曲線半徑越小這種現(xiàn)象越明顯。所以滿足支座的抗拔能力是曲線橋梁使用中的主要問題。目前，用于建筑、橋梁及其它構(gòu)筑物的減隔震裝置主要有鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座等橡膠類支座、摩擦擺系統(tǒng)以及輔助各種阻尼器等耗能裝置。這些支座在應(yīng)于曲線橋梁、大跨度橋梁、跨海橋梁以及其它大型構(gòu)筑物時，均存在不足之處。橡膠類支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨應(yīng)用于上部結(jié)構(gòu)很重的大跨度橋梁、跨海大橋以及大型構(gòu)筑物中。摩擦擺系統(tǒng)對中小跨徑橋梁有較好的使用效果，但是由于單一摩擦面，在支座運動過程中，其剛度和阻尼特性不能改變，不能抵抗拉力，無自適應(yīng)性，適用范圍受到一定限制。特別是強地震作用下，水平位移幅值受到限制，難以保證在強震作用下大跨度橋梁結(jié)構(gòu)大位移的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種抗拔雙向滑動摩擦支座，解決工程上亟待解決的抗拔能力強、隔震性能好、承載能力高、耐久性能好，既能耗散能量又能在強震作用下位移幅值大的減隔震支座，以滿足抗震要求高的橋梁、渡槽、建筑以及等大型構(gòu)筑物。該支座包括上支座板、凹球面上滑塊、凸球面下滑塊、抗拔系統(tǒng)、下支座板以及限位抗拔裝置，其中上支座板與下支座板內(nèi)側(cè)底板具有滑道。凹球面上滑塊上凸曲面的曲率半徑與上支座板滑道曲面的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凹球面上滑塊能夠在上支座板滑道方向上移動，上支座板滑道曲面為金屬板，凹球面上滑塊上凸曲面鑲嵌有機滑板?？拱螆A盤為凹球面上滑塊底部的一部分，其形狀為“碟狀”，放置的方向為凹面朝下?？拱螆A盤嵌入抗拔球缺，抗拔球缺為凸球面下滑塊上部的一部分，抗拔球缺形狀描述如下，在半球頂端表面，挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同的碟狀表層球殼，再在新露出來的表面上挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同，但是較大的碟狀球殼，所得形狀即為抗拔球缺形狀。抗拔球缺挖去部分比抗拔圓盤大，具有轉(zhuǎn)動間隙，但是曲率半徑相同，因此二者在接觸面上，可以沿任意方向轉(zhuǎn)動。凸球面下滑塊的下凸曲面的曲率半徑與下支座板滑道的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凸球面下滑塊能夠在下支座板滑道方向上移動。下支座板滑道曲面為金屬板，凸球面下滑塊的下凸曲面鑲嵌有機滑板。上、下支座板的兩端具有限位抗拔裝置。所述的抗拔雙向滑動摩擦支座，其特征在于:所述的金屬板為不銹鋼板，有機滑板為聚四氟乙烯滑板。本發(fā)明提供了一種抗拔雙向滑動摩擦支座，在正常使用或小震情況下，抗拔雙向滑動摩擦支座將橋梁上部荷載均勻地傳遞到下部結(jié)構(gòu)，通過凹球面上滑塊和凸球面下滑塊間轉(zhuǎn)動來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)徐變和溫度變化等所引起的轉(zhuǎn)動，起到普通支座的作用；在大、中震時，通過上支座板與凹球面上滑塊之間的摩擦滑動和凸球面下滑塊與下支座板之間的摩擦滑動，來延長結(jié)構(gòu)的自振周期并通過摩擦來耗散部分地震能量，減小或隔離地震對橋梁、渡槽、建筑等構(gòu)筑物地震反應(yīng)。本發(fā)明具有滿足支座的抗拔要求的抗拔系統(tǒng)。抗拔圓盤嵌入抗拔球缺之中，且抗拔圓盤與抗拔球缺之間存在空隙即轉(zhuǎn)動間隙。在拉力的作用下，抗拔球缺限制抗拔圓盤的豎向位移，并且能夠同時滿足支座各個方向的轉(zhuǎn)動。本發(fā)明利用抗拔雙向滑動摩擦支座改變結(jié)構(gòu)自振周期、通過摩擦滑動來消耗地震能量，并利用凹球面上滑動塊嵌入凸球面下滑動塊來滿足抗拔能力。該支座結(jié)構(gòu)簡單、豎向承載能力大、減隔震機理明確、抗拔能力強、滿足各個方向的轉(zhuǎn)動、耐久性好，適用于抗震性能要求高的橋梁、渡槽、建筑以及其它的構(gòu)筑物。抗拉拔橋梁摩擦隔震支座屬于摩擦擺隔震裝置，對于該裝置預(yù)期性能如下所述:自振周期為:1 5s，最大位移值為2.0m，動摩擦系數(shù)為:0.02 0.2，支座最大承載力為20000t，抗拉荷載為lOOOt。對于該類支座，如果地震動的峰值加速度超過了 l.0Og，上部結(jié)構(gòu)的峰值加速度只有地震動峰值加速度的18% 25%。各參數(shù)較其他類型的隔震支座均有明顯的提聞。


圖1抗拔雙向滑動摩擦支座A-A剖視圖。圖2抗拔雙向滑動摩擦支座B-B剖視圖。圖3抗拔雙向滑動摩擦支座三維視圖。圖4抗拔圓盤三維視圖。圖5抗拔球缺及凸球面下滑塊三維視圖。
附圖標記說明:I一上支座板；2—金屬板；3—有機滑板；4一凹球面上滑塊；5—凸球面下滑塊；6一抗拔系統(tǒng)；6_1—轉(zhuǎn)動間隙；6_2—抗拔圓盤；6_3—抗拔球缺；7—上支座板滑動滑道；8一下支座板滑動滑道；9一下支座板；10—限位抗拔裝置。
具體實施例方式圖1是抗拔雙向滑動摩擦支座的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,抗拔雙向滑動摩擦支座包括上支座板1、凹球面上滑塊4、凸球面下滑塊5、抗拔系統(tǒng)6、下支座板9、限位抗拔裝置10組成,其中上支座板I和下支座板9具有滑道。上支座板滑道金屬板2，凹球面上滑塊上凸曲面鑲嵌有機滑板3、凸球面下滑塊5的下凸曲面鑲嵌有機滑板3，下支座板滑道金屬板2。凹球面上滑塊上曲面鑲嵌的有機滑板3和上支座板曲面金屬板2構(gòu)成系數(shù)較小(摩擦系數(shù)μ =0.05)第一摩擦副，凸球面下滑塊下凸曲面鑲嵌的有機滑板I和下支座板9滑道金屬板2構(gòu)成摩擦系數(shù)較大(摩擦系數(shù)μ=0.1)第二摩擦副。在正常荷載作用時，凹球面上滑塊4和凸球面下滑塊5間轉(zhuǎn)動來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)徐變和溫度變化等所起的轉(zhuǎn)動，以及凹球面上滑塊上曲面鑲嵌的有機滑板3和上支座板曲面金屬板的微小滑動來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的正常荷載下的變形。在達到設(shè)防烈度之后，第一和第二摩擦副分別沿順橋向和橫橋向滑動，滑動耗散更多的能量，以及滿足橋梁結(jié)構(gòu)有相對較大的位移，使得橋梁的上下部結(jié)構(gòu)有最大可能的相對位移。在達到設(shè)計最大位移時，可以通過限位抗拔裝置10限制支座的位移，同時根據(jù)兩球面曲率半徑的不同，能夠自動調(diào)節(jié)支座剛度和阻尼的變化。抗拔系統(tǒng)6是由三部分組成的，分別為上滑塊下凹球面抗拔圓盤6-2、抗拔球缺6-3、轉(zhuǎn)動間隙6-1?？拱吻蛉?-3為限制抗拔圓盤6-2豎向位移的裝置。轉(zhuǎn)動間隙6_1是為了滿足支座在各個方向轉(zhuǎn)動而設(shè)置的圓環(huán)形間隙。凹球面上滑塊下凹球面與凸球面下滑塊上凸球面的曲率半徑相同，且均為金屬板，僅起到滿足支座轉(zhuǎn)動的作用。該抗拔系統(tǒng)在通常情況下不僅能滿足支座的各個方向轉(zhuǎn)動，而且在豎向地震作用或者在曲線橋梁和斜橋等特殊情況下，也能夠滿足抗拔要求。該支座易加工和成型控制，耐久性能強，既能雙向滑動，又具有抗能力，安全可靠，對提高強震區(qū)橋梁、渡槽、建筑以及其它的構(gòu)筑物的抗震性能效果明顯，值得廣泛推廣使用。
權(quán)利要求
1.一種抗拔雙向滑動摩擦支座，其特征在于:該隔震支座包括上支座板、凹球面上滑塊、凸球面下滑塊、抗拔系統(tǒng)、下支座板以及限位抗拔裝置，其中上支座板與下支座板內(nèi)側(cè)底板具有滑道；凹球面上滑塊上凸曲面的曲率半徑與上支座板滑道曲面的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凹球面上滑塊能夠在上支座板滑道方向上移動，上支座板滑道曲面為金屬板，凹球面上滑塊上凸曲面鑲嵌有機滑板； 抗拔圓盤為凹球面上滑塊底部的一部分，其形狀為“碟狀”，放置的方向為凹面朝下；抗拔圓盤嵌入抗拔球缺，抗拔球缺為凸球面下滑塊上部的一部分，抗拔球缺形狀描述如下，在半球頂端表面，挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同的碟狀表層球殼，再在新露出來的表面上挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同，但是較大的碟狀球殼，所得形狀即為抗拔球缺形狀；抗拔球缺挖去部分比抗拔圓盤大，具有轉(zhuǎn)動間隙，但是曲率半徑相同； 凸球面下滑塊的下凸曲面的曲率半徑與下支座板滑道的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凸球面下滑塊能夠在下支座板滑道方向上移動；下支座板滑道曲面為金屬板，凸球面下滑塊的下凸曲面鑲嵌有機滑板；上、下支座板的兩端具有限位抗拔裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗拔雙向滑動摩擦支座，其特征在于:所述的金屬板為不銹鋼板，有機滑板為聚四氟乙烯滑板。
全文摘要
本發(fā)明主要是應(yīng)用于橋梁、渡槽和建筑工程領(lǐng)域的一種抗拔雙向滑動摩擦支座。該支座包括上、下支座板、上、下滑塊、抗拔系統(tǒng)、和限位抗拔裝置。上、下滑塊分別可在上、下支座板水平滑動，抗拔圓盤嵌入抗拔球缺，在正常使用荷載和小震時，通過支座抗拔圓盤和抗拔球缺之間的轉(zhuǎn)動適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)在溫度和正常使用荷載下的轉(zhuǎn)動。在大震時，可以通過滑塊的滑動改變結(jié)構(gòu)體系的振動周期并耗散部分地震能量，減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)?？拱蜗到y(tǒng)可以避免近場和近斷層地震作用下，較大豎向地震動分量引起的拉力起控制作用，而引發(fā)的上部結(jié)構(gòu)傾覆或倒塌。該支座抗拔能力強，耐久性好，減隔震機理明確，適用于抗震性能要求高的橋梁、渡槽和建筑等各類構(gòu)筑物。
文檔編號E04B1/98GK103147394SQ201310075269
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月9日
發(fā)明者韓強, 溫佳年, 杜修力 申請人:北京工業(yè)大學(xué)