專利名稱：自適應多球面摩擦滑動隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建筑、橋梁等構(gòu)筑物支座裝置，尤其是涉及一種應用于大跨度橋 梁及其它大型構(gòu)筑物的自適應多球面摩擦滑動隔震支座。
背景技術(shù)：
為了確保建筑以及橋梁等生命線工程在地震中發(fā)揮應有的功能，減小地震災害， 傳統(tǒng)的抗震設(shè)計思想以“小震不壞、設(shè)防烈度可修、大震不倒”三水準為設(shè)防目標，工程結(jié)構(gòu) 依靠結(jié)構(gòu)的變形來吸收并消耗地震能量。在結(jié)構(gòu)遭遇到中、小烈度地震時，依靠結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu) 構(gòu)件來吸收并消耗地震能量是可行的。然而，當構(gòu)筑物遭遇到大地震或特大罕遇地震時，完 全依靠結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件難以吸收并消耗巨大的地震能量。因此，雖然采用了嚴格的設(shè)計，在遇 到超過規(guī)范設(shè)計要求的大地震或特大地震時仍無法確保結(jié)構(gòu)的安全，于是工程減震控制體 系，工程結(jié)構(gòu)減震控制包括被動控制、主動控制及混合控制發(fā)展起來。隔震技術(shù)作為工程結(jié) 構(gòu)減震控制的一支重要分支，不需要外加能源，安全、經(jīng)濟，受到了工程和學術(shù)界的廣泛關(guān) 注，并在國內(nèi)外建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)抗震中得到廣泛的應用。隔震支座性能決定了體系的 隔震效果與抗震性能，因而研發(fā)出高性能的減隔震支座成了隔震技術(shù)中的關(guān)鍵問題。良好的隔震系統(tǒng)應滿足四項基本功能，⑴合理的柔度；(2)良好的耗能能力；(3) 初始的剛度、屈服力；(4)迅速復位能力。目前，用于橋梁及其它構(gòu)筑物的減隔震裝置主要 有疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺系統(tǒng)以及各種阻尼器等耗能裝 置。這些支座在應于大跨度橋梁及大型構(gòu)筑物時，均存在不足之處。各種橡膠支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨應用于上部結(jié)構(gòu)很重 的大跨度橋梁以及其它大型構(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，無自適應性。在強地震作用下，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。

實用新型內(nèi)容為了克服上述存在的缺陷，本實用新型提供了一種自適應多球面摩擦滑動隔震支 座，解決工程上亟待解決的承載能力高、耐久性能好，自適應性能強，在強震作用下水平位 移幅值大的減隔震支座，以滿足抗震要求高的大跨度橋梁及其它大型構(gòu)筑物。本實用新型的提供的一種自適應多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動 盤，上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座板凹球 面內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面 相接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽 中，上、下兩球缺分別具有凸球面。上支座板凹球面、下支座板凹球面、上滑動盤凹球面以及下滑動盤凹球面均鍍致 密鉻層不銹鋼板。[0009]上滑動盤凸球面、下滑動盤凸球面以及活動滑塊的上、下凸球面均鑲嵌聚四氟乙 烯滑板。上滑動盤凸球面的曲率半徑與上支座板凹球面曲率半徑相同，下滑動盤凸球面的 曲率半徑與下支座板凹球面曲率半徑相同，上、下球缺凸球面的曲率半徑分別與上、下滑動 盤凹球面曲率半徑相同，且上支座板凹球面的摩擦系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤凹球 面摩擦系數(shù)相同。本實用新型提供了一種自適應多球面摩擦滑動隔震支座，在正常使用狀況下，自 適應多球面摩擦滑動隔震支座將橋梁或其它構(gòu)筑物上部荷載均勻地傳遞到下部結(jié)構(gòu)，通過 滑塊的上、下球缺間轉(zhuǎn)動來適應橋梁上部結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)動 ，取到普通支座的作用；另一方面， 在地震時，通過滑塊在不同曲率半徑的球面上摩擦滑動，能自調(diào)節(jié)剛度和阻尼的變化，自適 應行為強，起到良好減隔震效果，進而減小或隔離地震對大跨度橋梁以及其它大型構(gòu)筑物 的影響。本實用新型在可計算和控制的位移范圍內(nèi)，滑塊通過多個球面自適應行為來改變 其自身的剛度和阻尼大小，對于多性能目標或多水準地震動，這種自適性有利于分別優(yōu)化 給定的隔震體系。該支座結(jié)構(gòu)簡單，豎向承載力大，耐久性好，減隔震機理明確，尤其對提高 大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物的抗震性能作用明顯。

圖1是本實用新型自適應多球面摩擦滑動隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-上支座板；2-鍍致密鉻層不銹鋼板；3-上滑動盤；4-聚四氟乙烯滑板；5-上球缺；6-下支座板；7-下滑動盤；8-下球缺。
具體實施方式
自適應多球面摩擦滑動隔震支座是在普通的球型支座基礎(chǔ)上，增加上、下兩個中 間滑動盤，從而形成多個摩擦滑動球面、自適應性能強的一種新型減隔震支座，主要用于抗 震性能要求高的大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物。圖1是自適應多球面摩擦滑動隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，自適應多球 面摩擦滑動隔震支座由上支座板1，上滑動盤3，上、下兩球缺5、8組成的活動滑塊，下滑動 盤 以及下支座板6組成，上支座板1凹球面內(nèi)連接上滑動盤3，上滑動盤3凹球面通過上、 下兩球缺5、8組成的活動滑塊和下滑動盤7凹球面相接，下滑動盤7的凸球面與下支座板8 凹球面相接，活動滑塊的上球缺5坐落于下球缺8的凹槽中，上、下兩球缺5、8分別具有凸 球面。上支座板1凹球面、下支座板6凹球面、上滑動盤3凹球面以及下滑動盤7凹球面均 鍍致密鉻層不銹鋼板2。上滑動盤3凸球面、下滑動盤7凸球面以及活動滑塊的上、下凸球 面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4。上滑動盤3凸球面的曲率半徑與上支座板1凹球面曲率半徑 相同，下滑動盤7凸球面的曲率半徑與下支座板6凹球面曲率半徑相同，上、下球缺5、8凸 球面的曲率半徑分別與上、下滑動盤3、7凹球面曲率半徑相同，且上支座板1凹球面的摩擦 系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤3、7凹球面摩擦系數(shù)相同。[0020]自適應多球面摩擦滑動隔震支座在普通的球型支座基礎(chǔ)上，增加上、下兩個中間滑動盤3、7，從而形成三個球面摩擦副?；顒踊瑝K上凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和上滑 動盤凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2，以及活動滑塊凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和下滑 動盤凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩擦系數(shù)小(摩擦系數(shù)μ =0.04)的第一摩擦副； 下滑動盤凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和下支座板凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩 擦系數(shù)較大(摩擦系數(shù)μ =0. 1)的第二摩擦副；上滑動盤凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板 4和上支座板凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩擦系數(shù)最大(摩擦系數(shù)μ = 0. 2)的第 三摩擦副。正常荷載使用或小震時，活動滑塊的上、下球缺間轉(zhuǎn)動來適應上部結(jié)構(gòu)引起的轉(zhuǎn) 動，以及摩擦系數(shù)小的第一摩擦副可動，摩擦系數(shù)較大的第二摩擦副和第三摩擦副保持不 動，此時的自適應多球面摩擦滑動隔震支座相當時普通球形支座工作狀態(tài)；在中震時，摩擦 系數(shù)小的第一摩擦副和摩擦系數(shù)較大的第二摩擦副可動，而第三摩擦副保持不動，這樣，通 過支座兩個摩擦面的運動耗散更大能量，以及橋梁的上下部結(jié)構(gòu)有相對較大的位移。當大 震發(fā)生時，三個摩擦副均可運動，盡可能多通過摩擦耗散能量，使得橋梁的上下部結(jié)構(gòu)有最 大可能的相對位移，同時，根據(jù)各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，具有良好的自適應能力，在上部結(jié)構(gòu)重力作用下，勢能形成恢復力，使得支座具有良好 的自復位性能。此外，本實施上、下支座板1、6凹球面均為鍍致密鉻層不銹鋼板2，活動滑塊上、下 凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4，上、下滑動盤3、7凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2且凸球面 鑲嵌聚四氟乙烯滑板4。鍍致密鉻層不銹鋼板2與聚四氟乙烯滑板4形成三個摩擦副，具有 智能型自變剛度和自變阻尼的能力，自適應性能強。且該支座易加工和成型控制，聚四氟乙 烯滑板價格便宜，安全可靠，對提高強震區(qū)大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物的抗震性能 效果明顯，具有廣泛推廣使用價值。
權(quán)利要求一種自適應多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動盤，上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座板凹球面內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面相接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽中，上、下兩球缺分別具有凸球面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上支座板凹 球面、下支座板凹球面、上滑動盤凹球面以及下滑動盤凹球面均鍍致密鉻層不銹鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上滑動盤凸 球面、下滑動盤凸球面以及活動滑塊的上、下凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上滑動盤凸 球面的曲率半徑與上支座板凹球面曲率半徑相同，下滑動盤凸球面的曲率半徑與下支座板 凹球面曲率半徑相同，上、下球缺凸球面的曲率半徑分別與上、下滑動盤凹球面曲率半徑相 同，且上支座板凹球面的摩擦系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤凹球面摩擦系數(shù)相同。
專利摘要本實用新型涉及建筑、橋梁工程等大型構(gòu)筑物的一種自適應多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動盤，上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，上支座板凹球面內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面相接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽中，上、下兩球缺分別具有凸球面。本支座根據(jù)不同球面的曲率半徑和摩擦系數(shù)的相同或相異，在可計算和控制的位移范圍內(nèi)，具有自動調(diào)節(jié)剛度和阻尼的自適應特性，且該支座結(jié)構(gòu)簡單，豎向承載力大，支座水平位移大，耐久性好，減隔震機理明確，適用于抗震性能要求高的大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物等。
文檔編號E01D19/04GK201560504SQ20092017836
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者亓路寬, 劉衛(wèi)剛, 杜修力, 王利輝, 韓強 申請人:北京工業(yè)大學