本實(shí)用新型屬于橋梁、房屋建筑、核電站、機(jī)械工程抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)向鋼絲繩-曲面鋼盆復(fù)合阻尼支座。

背景技術(shù)：

地震是頻發(fā)的自然災(zāi)害之一，長期以來，人類在這一自然災(zāi)害面前“無能為力”。地震造成生命和財(cái)產(chǎn)損失的直接原因是建筑物的劇烈震動(dòng)、破壞和倒塌。自二十世紀(jì)以來，人類對建筑物的抗震、消能、減震的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)進(jìn)行不斷的探索，先后實(shí)用新型和創(chuàng)造了如下相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)。

鉛芯橡膠支座：通過鉛芯和橡膠的剪切變形吸收和耗散地震能量。

液壓粘滯阻尼器：通過液態(tài)或半固態(tài)的粘滯材料在缸體內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生阻尼力來耗散、吸收地震能量。

摩擦型阻尼支座：采用上下不同半徑的兩個(gè)球面與配合位形成兩個(gè)滑動(dòng)摩擦副，保證支座正常的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑移功能，當(dāng)?shù)卣鹚搅Τ^閾值時(shí)，支座摩擦副間克服摩擦力產(chǎn)生相對滑動(dòng)，由于有球面高差的存在，地震產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢能，起到了“減震”作用。同時(shí)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。

上述鉛芯橡膠支座和摩擦型阻尼支座雖然能起到環(huán)向減隔震的作用，但水平剛度過低，對軟弱地基或者橋墩過柔時(shí)，減震效果降低，甚至?xí)哟蠼Y(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。而液壓粘滯阻尼器是一種桿式結(jié)構(gòu)，具有方向性，對減少軸向的地震作用效果明顯，但地震對橋梁的地震作用方向事先是無法預(yù)知的，因而它的設(shè)置帶有一定的盲目性，通常的做法是在橋梁的順橋向和橫橋向都安裝液壓阻尼器，這樣一定程度上限制了其力學(xué)運(yùn)動(dòng)，降低了減震效果。

另外，現(xiàn)有的拉力支座大體上都是通過上支座板和下支座板之間直接或間接的凸凹連接抵抗拉力，其連接方式為剛性，當(dāng)拉力足夠大， 支座的破壞沒有任何預(yù)兆，需要更換時(shí)，只能整個(gè)支座更換，成本較高且周期長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種環(huán)向鋼絲繩-曲面鋼盆復(fù)合阻尼支座，其能夠吸收、耗散水平面內(nèi)各個(gè)方向的地震能量，回復(fù)力大。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種環(huán)向鋼絲繩-曲面鋼盆復(fù)合阻尼支座，包括上支座板和下支座板，所述上支座板與下支座板之間設(shè)有支承體、鋼盆和阻尼器，所述鋼盆的盆腔內(nèi)設(shè)置橡膠板，所述支承體支承于橡膠板頂部，支承體下端位于鋼盆的盆腔內(nèi)，支承體下端周面與鋼盆內(nèi)壁配合，所述鋼盆底面為球形面，鋼盆的球形面與下支座板的球形凹面相配合，所述鋼盆底部底部通過剪力釘與下支座板連接，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環(huán)狀布置在所述支承體和所述鋼盆的外圍。

進(jìn)一步地，所述支承體上端與上支座板底部一體化連接。

進(jìn)一步地，所述上支座板底部設(shè)有環(huán)形的盆腔構(gòu)造，所述支承體上端位于盆腔構(gòu)造的盆腔內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述支承體上端周面為圓柱面，所述盆腔構(gòu)造的內(nèi)壁為圓柱面，所述支承體上端周面貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁。

進(jìn)一步地，所述支承體上端周面為圓柱面，所述盆腔構(gòu)造的內(nèi)壁為圓柱面，所述支承體上端周面與盆腔構(gòu)造內(nèi)壁周面之間設(shè)置滑動(dòng)間隙。

進(jìn)一步地，所述盆腔構(gòu)造的內(nèi)壁包括平行且對稱設(shè)置的兩個(gè)平面和對稱設(shè)置的兩個(gè)圓弧面，所述兩個(gè)平面貼合支承體上端周面，所述兩個(gè)圓弧面與支承體上端周面之間設(shè)置滑動(dòng)間隙，所述支承體上端周面上貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁的兩個(gè)平面的位置設(shè)有滑條。

進(jìn)一步地，所述支承體上端周面包括平行且對稱設(shè)置的兩個(gè)平面和對稱設(shè)置的兩個(gè)圓弧面，兩個(gè)平面分別貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁的兩個(gè)平 面，兩個(gè)圓弧面與盆腔構(gòu)造內(nèi)壁的兩個(gè)圓弧面之間設(shè)置滑動(dòng)間隙。

進(jìn)一步地，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支座板上、下支座板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間；鋼絲繩為由多根鋼絲繩股繞制而成的環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；所述繩夾為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步地，還包括防塵罩，所述防塵罩上下兩端分別與所述上支座板與下支座板連接。

本實(shí)用新型可同時(shí)作為普通鋼盆式支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用：

支承體和鋼盆之間設(shè)置橡膠板，橡膠板上緣安裝有黃銅密封圈，支座工作時(shí)，支座需要的轉(zhuǎn)角變形通過橡膠板的非均勻壓縮變形實(shí)現(xiàn)。所以該支座具有普通鋼盆式支座需要具備的承重功能，即能當(dāng)普通鋼盆式支座使用。

由于鋼絲繩阻尼器固定在上、下支座板之間，為環(huán)狀構(gòu)造，能夠承受拉、壓、剪等力的作用，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變形。在荷載作用下，當(dāng)支座產(chǎn)生拉力，上、下支座板之間就會有分離的運(yùn)動(dòng)趨勢，但該運(yùn)動(dòng)趨勢受到鋼絲繩的約束，拉力由鋼絲繩承受，鋼絲繩產(chǎn)生了豎向變位。所以該支座能作為拉力支座使用。該支座克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩來承受拉力，在拉力作用下，能產(chǎn)生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時(shí)破壞之前能產(chǎn)生明顯的預(yù)兆，維修或更換都極為方便，成本較低。

由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，當(dāng)水平剪力達(dá)到剪力釘剪斷的閾值時(shí)，剪力釘被剪斷，不管這個(gè)力來自何方，墩、梁之間就會產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，也即下支座板和上支座板之間會產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，支承體在下支座板的曲面上滑動(dòng)，同時(shí)環(huán)狀鋼絲繩阻尼器受到剪切和拉伸，產(chǎn)生剪切變形和拉伸變形，內(nèi)部鋼絲繩的鋼絲之間產(chǎn)生干摩擦，從而耗散、吸收地震能量。

本實(shí)用新型兼具普通鋼盆式支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面內(nèi)來自各個(gè)方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，且具有較大的回復(fù)力，震后較容易復(fù)位，能吸收、耗散水平面內(nèi)各個(gè)方向的地震能量，適用于各類橋梁、房屋建筑結(jié)構(gòu)、核電站結(jié)構(gòu)等，具有廣闊的市場前景及良好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型固定型支座的一種剖面示意圖。

圖2為本實(shí)用新型固定型支座的另一種剖面示意圖。

圖3為圖2中固定型支座的俯視圖。

圖4為本實(shí)用新型單向滑動(dòng)支座的滑動(dòng)側(cè)剖面示意圖。

圖5為本實(shí)用新型單向滑動(dòng)支座的固定側(cè)剖面示意圖。

圖6為本實(shí)用新型單向滑動(dòng)支座的俯視圖。

圖7為本實(shí)用新型鋼絲繩阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖7的俯視圖。

圖9為本實(shí)用新型繩夾的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為圖9的俯視圖。

圖中：1-上支座板；2-下支座板；2.1-球形凹面；3-支承體；3.1-圓柱面；3.2-平面；3.3-圓弧面；4-鋼盆；4.1-球形面；5-橡膠板；6-鋼絲繩阻尼器；7-滑板；8-盆腔構(gòu)造；8.1-圓柱面；8.2-平面；8.3-圓弧面；9-滑動(dòng)間隙；10-剪力釘；11-滑條；12-不銹鋼板；13-防塵圈；14-鋼絲繩；15-繩夾；16-環(huán)形鋼板；17-繩夾孔；18-防塵罩；19-黃銅密封圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本實(shí)用新型，但它們不對本實(shí)用新型構(gòu)成限定。

如圖1-10所示，本實(shí)用新型包括上支座板1和下支座板2，所述上支座板1與下支座板2之間設(shè)有支承體3、鋼盆4和阻尼器，所述 鋼盆4的盆腔內(nèi)設(shè)置橡膠板5，所述支承體3支承于橡膠板5頂部，支承體3底部與橡膠板5頂部之間設(shè)有黃銅密封圈19，支承體下端位于鋼盆的盆腔內(nèi)，支承體3下端周面與鋼盆4內(nèi)壁配合，鋼盆4頂部與上支座板1之間設(shè)置防塵圈13，所述鋼盆4底面為球形面4.1，鋼盆4的球形面與下支座板2的球形凹面2.1相配合，所述鋼盆4底部通過剪力釘10與下支座板2連接，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器6，所述鋼絲繩阻尼器6呈環(huán)狀布置在所述支承體3和所述鋼盆4的外圍。

本實(shí)用新型根據(jù)上述支承體3與上支座板1的固定方式的不同，可以分為單向滑動(dòng)支座、固定支座和多向滑動(dòng)支座。

如圖1所示，支承體3上端與上支座板1底部一體化連接，該支座為固定型支座，即支座不具備滑動(dòng)功能，只有在地震力作用下，剪力釘10被剪斷后，鋼盆4才能在下支座板2的凹球面上滑動(dòng)，消耗地震能量。

如圖2、圖3所示，是固定型支座的另一種形式，上支座板1底部設(shè)有環(huán)形的盆腔構(gòu)造8，盆腔構(gòu)造8的內(nèi)壁為圓柱面8.1，所述支承體3上端周面為圓柱面3.1，所述支承體3上端周面貼合盆腔構(gòu)造8內(nèi)壁。其也不具備滑動(dòng)功能，上支座板1的盆腔構(gòu)造8限制了支承體3的滑動(dòng)。但是，在地震力作用下，剪力釘10被剪斷時(shí)，鋼盆4能在下支座板2的凹球面上滑動(dòng)，消耗地震能量。

如圖4、圖5所示，為單向滑動(dòng)型的支座形式，支承體3上端位于上支座板1底部的盆腔構(gòu)造8的盆腔內(nèi)部，盆腔構(gòu)造8的內(nèi)壁包括平行且對稱設(shè)置的兩個(gè)平面8.2和對稱設(shè)置的兩個(gè)圓弧面8.3，所述兩個(gè)平面8.2貼合支承體3上端周面，所述兩個(gè)圓弧面8.3與支承體3上端周面之間設(shè)置滑動(dòng)間隙9，所述支承體3上端周面上貼合盆腔構(gòu)造8內(nèi)壁的兩個(gè)平面的位置設(shè)有滑條11；所述鋼盆4底部通過剪力釘10固定于下支座板2上。該種形式支承體3只能在上支座板的盆腔構(gòu)造8內(nèi)沿單一方向滑動(dòng)，另一方向通過設(shè)置的平面與支承體貼合限制住。

單向型滑動(dòng)時(shí)，其俯視圖如圖6所示，支承體3上端周面包括平 行且對稱設(shè)置的兩個(gè)平面3.2和對稱設(shè)置的兩個(gè)圓弧面3.3，支承體的兩個(gè)平面3.2分別貼合盆腔構(gòu)造內(nèi)壁的兩個(gè)平面8.2，支承體的兩個(gè)圓弧面3.3與盆腔構(gòu)造內(nèi)壁的兩個(gè)圓弧面8.3之間設(shè)置滑動(dòng)間隙9。

多向滑動(dòng)型的支座的形式為：支承體3上端位于上支座板1底部的盆腔構(gòu)造8的盆腔內(nèi)部，盆腔構(gòu)造8的內(nèi)壁為圓柱面8.1，支承體3上端周面也為圓柱面3.1，盆腔構(gòu)造8的周邊內(nèi)壁與支承體3上端周面之間設(shè)置滑動(dòng)間隙9，且在各方向上的滑動(dòng)間隙均相等。該種形式的縱向剖面圖與單向滑動(dòng)支座滑動(dòng)側(cè)的剖面圖(即圖4)相同，俯視圖未在圖中顯示。支承體3能在上支座板的盆腔構(gòu)造8內(nèi)沿任意方向滑動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)幅度比較大，支承體滑動(dòng)位移超過滑動(dòng)間隙時(shí)，底部的剪力釘10被剪斷，可以加大滑動(dòng)位移，消耗地震能量。

如圖7-10所示，鋼絲繩阻尼器6為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)繞在所述支承體3和所述鋼盆4的外圍。所述鋼絲繩阻尼器6包括鋼絲繩14和分別固定在所述上支座板1、下支座板2的兩套繩夾15，所述鋼絲繩14固定在所述兩套繩夾15之間，鋼絲繩14由多根鋼絲繩股繞制而成，成型后再盤成環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)。所述鋼絲繩14為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

上述繩夾15由兩塊環(huán)形鋼板16組成，所述兩塊環(huán)形鋼板16通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板相對的兩個(gè)面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板上對應(yīng)位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔17。所述繩夾15為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾15為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，做成不封閉結(jié)構(gòu)，即環(huán)狀繩夾如果由三節(jié)段組成，而這三段又不連續(xù)，則節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的鋼絲繩也為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述兩套繩夾分別為頂點(diǎn)繩夾和底點(diǎn)繩夾，所述頂點(diǎn)繩夾通過螺栓固定在所述上支座板上，所述底點(diǎn)繩夾通過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之間還安裝有防塵罩18，所述防塵罩18上下兩端分別與所述上支座板1與下支座板2連接，將所述鋼絲繩阻尼器6罩住。

本實(shí)用新型阻尼支座能在水平面內(nèi)的各個(gè)方向?qū)Φ卣鹱饔锰峁┩瑯哟笮〉淖枘崃?，依靠鋼絲繩阻尼器的剪切變形吸收、耗散地震能量，同時(shí)兼具普通鋼盆式支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。

對單向滑動(dòng)型阻尼支座，本實(shí)用新型在上支座板1與支承體3之間構(gòu)造了滑動(dòng)面，在上支座板1盆腔構(gòu)造內(nèi)側(cè)敷設(shè)不銹鋼板12，支承體3上面內(nèi)嵌滑板7(滑板可以是聚四氟乙烯板)，不銹鋼板與滑板配對形成滑動(dòng)摩擦副。單向滑動(dòng)支座通過盆腔構(gòu)造8內(nèi)壁設(shè)置的平面8.2貼合支承體3周面，從而限制支承體3只能在該盆腔內(nèi)單向滑動(dòng)。盆腔構(gòu)造同時(shí)起導(dǎo)向和限位作用，在平面上設(shè)置有不銹鋼板，在支承體與盆腔構(gòu)造的平面接觸的位置安裝有SF-1滑條11，不銹鋼板和SF-1滑條配對構(gòu)成滑動(dòng)摩擦面，該摩擦面起導(dǎo)向作用。

無論是單向滑動(dòng)支座、多向滑動(dòng)支座還是固定支座，支承體和鋼盆之間均設(shè)置橡膠板，橡膠板上緣安裝有黃銅密封圈，支座工作時(shí)，支座需要的轉(zhuǎn)角變形通過橡膠板的非均勻壓縮變形實(shí)現(xiàn)。由于鋼盆與下支座板之間通過剪力釘固定連接，鋼盆底部與下支座板之間構(gòu)造了滑動(dòng)摩擦副。鋼盆底部內(nèi)滑板(嵌聚四氟乙烯板)，在剪力釘剪斷之后，鋼盆能在下支承板上滑動(dòng)。

本實(shí)用新型的鋼絲繩阻尼器固定在上、下支座板之間，為環(huán)狀構(gòu)造，能夠承受拉、壓、剪等力的作用，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變形。在荷載作用下，當(dāng)支座產(chǎn)生拉力，上、下支座板之間就會有分離的運(yùn)動(dòng)趨勢，但該運(yùn)動(dòng)趨勢受到鋼絲繩的約束，拉力由鋼絲繩承受，鋼絲繩產(chǎn)生了豎向變位。所以該支座能作為拉力支座使用。該支座克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩來承受拉力，在拉力作用下，能產(chǎn)生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時(shí)結(jié)構(gòu)破壞之前能產(chǎn)生明顯的預(yù)兆，維修或更換都極為方便，成本較低。

由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，不管這個(gè)力來自何方，墩、梁之間就會產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，如果有剪力釘約束，則剪力釘被剪斷，也即下支座板和上支座板之間會產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。由于下支座板設(shè)置的凹球面的特殊構(gòu)造，這個(gè)運(yùn)動(dòng)除了平動(dòng)之外，還有相對轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致環(huán)狀鋼絲繩阻尼器產(chǎn)生剪切變形之外，還有拉壓變形，相互纏繞的鋼絲之間產(chǎn)生干摩擦，從而耗散、吸收地震能量。同時(shí)，鋼盆在下支座板的凹球面內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，有一部分地震動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，還有動(dòng)能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

本實(shí)用新型的安裝方法如下：

在工廠預(yù)制鋼盆式抗震支座：1)先預(yù)制鋼絲繩阻尼器節(jié)段，將一定規(guī)格的鋼絲繩繞成環(huán)狀，用頂點(diǎn)、底點(diǎn)繩夾夾緊，且用繩夾螺栓固定；2)加工下支座板，將鋼絲繩阻尼器節(jié)段用連接螺栓固定在下支座板上；3)將鋼盆(如果有，連同滑動(dòng)面構(gòu)件)安裝在下支座板上，用剪力釘固定；4)在鋼盆內(nèi)安裝橡膠塊和黃銅密封圈；5)安裝支承體及防塵圈(如果有)；6)安裝上支座板，用連接螺栓將鋼絲繩阻尼器和上支座板固定；7)安裝防塵罩。

將整個(gè)鋼球型抗震支座運(yùn)抵現(xiàn)場，用螺栓將上支座板固定在梁底，下支座板固定在墩頂。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。