專利名稱：抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁支座裝置，是一種應(yīng)用于橋梁工程領(lǐng)域的可以滿足抗拉拔要求，并具有變剛度和變阻尼特性的抗拉拔橋梁摩擦隔震支座。
背景技術(shù)：
我國地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，國土的大部分地區(qū)為地震區(qū)，特別是我國的西部地區(qū)多為強(qiáng)震區(qū)，地震活動(dòng)頻繁，我國如此量大面廣的橋梁建設(shè)必然給橋梁設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。為了減輕潛在的地震威脅，必須對建造在強(qiáng)震區(qū)的橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，其中，采取隔震設(shè)計(jì)是減小橋梁地震損傷破壞的有效方式之一。在大多數(shù)情況下，可以通過延長橋梁的振動(dòng)周期，減小橋梁上層結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)。在近斷層或近地震作用下，地震豎向分量大，容易導(dǎo)致橋梁上部結(jié)構(gòu)落梁等震害發(fā)生，而且對曲線橋梁、斜交橋梁或者是上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與橋梁軸線距離相差較大的不規(guī)則橋梁，地震作用下在支座處容易脫空，或者產(chǎn)生拉力。對于隔震系統(tǒng)一般具有以下特征:首先，延長結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期，錯(cuò)開地震能量集中的頻段，達(dá)到隔離水平向地震作用；其次，能夠利用自身的阻尼特性來耗散部分能量來減少上部結(jié)構(gòu)的位移量。從而達(dá)到減小上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)以及橋墩的基底剪力，并實(shí)現(xiàn)相鄰墩之間力的重分配。目前采用的減隔震支座主要有以下兩類:第一類是橡膠類支座，主要包括鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座等，另一類是摩擦支座，包括摩擦擺支座、平面滑動(dòng)支座等。第一類支座有較好的減隔震性能，但是其承載能力不夠強(qiáng)，受環(huán)境影響較大，耐久性能差，水平位移小，且難以滿足抗拉拔的要求。第二類支座受地面運(yùn)動(dòng)頻率特性的影響很小，不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，而且具有承載力大、耐久性好，并能夠提供可靠的自復(fù)位能力的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了研究人員和橋梁工程師的廣泛關(guān)注。但是現(xiàn)有的摩擦擺支座，目前大多只具有單一摩擦面，支座在運(yùn)動(dòng)過程中，位移能力較小，曲率半徑、摩擦系數(shù)較為單一，不具備剛度和阻尼的自適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，解決了工程上亟待解決的承載能力高、耐久性能好，剛度和阻尼具有一定的自適應(yīng)能力，特別是抗拉拔能力強(qiáng)，在強(qiáng)震作用下水平位移幅值大的減隔震支座，以滿足對抗震性要求高的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。本發(fā)明的提供的一種抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，其特征在于:該支座包括上支座板、上滑動(dòng)體、滑子、下滑動(dòng)體、抗拉拔外殼及下支座板；上支座板凹曲面與上滑動(dòng)體上凸曲面相接觸，二者的曲率半徑相同，上滑動(dòng)體上凸曲面可在上支座板凹曲面上滑動(dòng)，上支座板凹曲面為金屬板，上滑動(dòng)體上凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板；上滑動(dòng)體形狀描述如下，長方體下表面附有部分圓柱體，該部分圓柱體為沿軸向切開的圓柱體的一部分，切面與長方體下表面相接，切面大小與長方體底面大小相同，長方體下底面成為曲面，再將部分實(shí)心球體放在與該曲面相對的長方體上表面之上，所得形狀為上滑動(dòng)體形狀；上滑動(dòng)體放置方向?yàn)榍嫦蛏?，部分?shí)心球體向下；下滑動(dòng)體形狀與上滑動(dòng)體形狀相同，放置方向?yàn)椴糠謱?shí)心球體向上，曲面向下，與上滑動(dòng)體放置方向相反；上滑動(dòng)體與下滑動(dòng)體之間為滑子，滑子形狀描述如下，在立方體的上、下表面各挖去大小相同，球心所連直線與上、下表面相垂直的部分球體，得到兩個(gè)相對的凹面曲率半徑與上、下滑動(dòng)體中的部分實(shí)心球體相同，立方體挖去部分球體后所得形狀為滑子形狀；上、下滑動(dòng)體部分實(shí)心球體與滑子凹面相接觸，均可在與滑子相接的凹面上轉(zhuǎn)動(dòng)；下支座板凹曲面與下滑動(dòng)體下凸曲面相接，二者的曲率半徑相同，下滑動(dòng)體下凸曲面在下支座板凹曲面上滑動(dòng)，與上支座板的滑動(dòng)方向相垂直，下支座板凹曲面為金屬板，下滑動(dòng)體下凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板；上滑動(dòng)體、滑子和下滑動(dòng)體置于抗拉拔外殼內(nèi)；上、下滑動(dòng)體側(cè)面與抗拉拔外殼內(nèi)壁相接，當(dāng)支座發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上、下滑動(dòng)體兩個(gè)側(cè)面可在抗拉拔外殼內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦；上、下支座板在側(cè)面具有U型槽，U型槽曲率半徑與上、下支座板曲率半徑相同。所述抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，其特征在于:所述的金屬板為不銹鋼板，有機(jī)滑板為聚四氟乙烯滑板。本發(fā)明提供了一種抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，在正常使用狀況下或小震時(shí)，抗拉拔橋梁摩擦隔震支座將橋梁上部荷載均勻地傳遞到下部結(jié)構(gòu)，通過滑子與上、下滑動(dòng)體間的自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及滑動(dòng)體與抗拔外殼之間的摩擦，來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)因徐變、溫度變化和小地震等引起的轉(zhuǎn)動(dòng)，起到普通支座的作用；另一方面，在大、中地震時(shí)，通過滑動(dòng)體在支座板曲面之間的滑動(dòng)摩擦，來延長結(jié)構(gòu)的自振周期并通過摩擦來耗散地震能量，自適應(yīng)能力強(qiáng)，起到良好減隔震效果，進(jìn)而減小或隔離地震對橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。本發(fā)明設(shè)有具有抗拉拔用作的抗拉拔板外殼，把上、下支座板連接起來，而且上支座板與下支座板在側(cè)面具有U型槽，抗拉拔外殼的端部伸入U(xiǎn)型槽內(nèi)。在拉力的作用下，抗拉拔外殼限制支座的豎向位移，但并不影響支座在相垂直的兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明在可設(shè)計(jì)和控制的位移范圍內(nèi)，滑塊通過各個(gè)球面的自適應(yīng)行為來自動(dòng)的改變支座的剛度和阻尼，對于多性能目標(biāo)或多水準(zhǔn)地震動(dòng)，這種自適性有利于分別優(yōu)化給定的隔震橋梁體系，適用于基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)。而且該支座構(gòu)造較為簡單，豎向承載力大，耐久性好，減隔震機(jī)理明確，適于對抗震性能要求高的橋梁抗震設(shè)計(jì)?？估螛蛄耗Σ粮粽鹬ё鶎儆谀Σ翑[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(dòng)摩擦系數(shù)為:0.03 0.2,支座最大承載力為15000t，抗拉荷載為1000t。對于該類支座，如果地震動(dòng)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(dòng)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是抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的結(jié)構(gòu)A-A剖視圖。圖2是抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的結(jié)構(gòu)B-B剖視圖。圖3是抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖4是抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的抗拉拔外殼側(cè)視圖。附圖標(biāo)記說明:
I一上支座板；2—金屬板；3—有機(jī)滑板；4一抗拉拔外殼；5—上滑動(dòng)體；6—下滑動(dòng)體；7—U形槽；8—下支座板；9一滑子；IO—支座限位板。
具體實(shí)施例方式抗拉拔橋梁摩擦隔震支座是在球形滑動(dòng)支座基礎(chǔ)上，增加了滑動(dòng)摩擦面、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、抗拔外殼的一種自適應(yīng)性能強(qiáng)的新型減隔震支座，主要用于近場地震和近斷層區(qū)豎向地震分量較大的橋梁抗震設(shè)計(jì)。圖1是抗拉拔橋梁摩擦隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，上支座板1、上滑動(dòng)體5、滑子9、下滑動(dòng)體6、抗拉拔外殼4、下支座板8以及支座限位板10組成。上支座板凹曲面金屬板2，上滑動(dòng)體上凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板3，下支座板凹曲面為金屬板2，下滑動(dòng)體下凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板3，上、下滑動(dòng)體分別有兩個(gè)側(cè)面鑲嵌有機(jī)滑板3?？估螛蛄耗Σ粮粽鹬ё谇蛐沃ёA(chǔ)上，增加了滑動(dòng)摩擦面，形成了兩對摩擦副。上、下滑動(dòng)體兩個(gè)側(cè)面分別鑲嵌有機(jī)滑板3，并與抗拉拔外殼內(nèi)壁相接，抗拉拔外殼內(nèi)側(cè)為金屬板，構(gòu)成摩擦系數(shù)小(摩擦系數(shù)μ =0.04)的第一摩擦副；下支座板凹曲面金屬板與鑲嵌有機(jī)滑板的下滑動(dòng)體下凸曲面，以及上支座板凹曲面金屬板與鑲嵌有機(jī)滑板的上滑動(dòng)體上凸曲面構(gòu)成摩擦系數(shù)較大(摩擦系數(shù)μ=0.1)的第二摩擦副；正常荷載使用或小震時(shí)，通過上、下滑動(dòng)體在滑子上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及第一摩擦副滑動(dòng)，來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)因徐變、溫度變化以及車輛運(yùn)動(dòng)等所起的變位，摩擦系數(shù)較大的第二摩擦副保持不動(dòng)，此時(shí)的抗拉拔橋梁摩擦隔震支座相當(dāng)于普通球形支座工作狀態(tài)。在強(qiáng)震作用下，兩個(gè)摩擦副在順橋向和橫橋向均發(fā)生滑動(dòng)，盡可能多的耗散能量，這種滑動(dòng)大位移可適應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)最大可能的相對位移。同時(shí)，根據(jù)各球面曲率半徑的不同，抗拉拔橋梁摩擦隔震支座具有良好的自動(dòng)變剛度和阻尼的能力，而且上部結(jié)構(gòu)自重作用下，勢能形成恢復(fù)力，使得隔震支座具有良好的自復(fù)位性能。此外，本實(shí)施上、下支座板均具有U型槽，抗拉拔外殼的端部伸入U(xiǎn)型槽內(nèi)，能夠抵抗豎直方向上的拉拔力作用。該支座易加工和成型控制，結(jié)構(gòu)較為簡單，豎向承載力強(qiáng)，水平位移大、耐久性好，隔震效果明顯，在高烈度區(qū)橋梁建造中具有廣泛推廣使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，其特征在于:該支座包括上支座板、上滑動(dòng)體、滑子、下滑動(dòng)體、抗拉拔外殼及下支座板；上支座板凹曲面與上滑動(dòng)體上凸曲面相接觸，二者的曲率半徑相同，上滑動(dòng)體上凸曲面可在上支座板凹曲面上滑動(dòng)，上支座板凹曲面為金屬板，上滑動(dòng)體上凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板；上滑動(dòng)體形狀描述如下，長方體下表面附有部分圓柱體，該部分圓柱體為沿軸向切開的圓柱體的一部分，截面與長方體下表面相接，截面大小與長方體底面大小相同，長方體下底面成為曲面，再將部分實(shí)心球體放在與該曲面相對的長方體上表面之上，所得形狀為上滑動(dòng)體形狀； 上滑動(dòng)體放置方向?yàn)榍嫦蛏?，部分?shí)心球體向下；下滑動(dòng)體形狀與上滑動(dòng)體形狀相同，放置方向?yàn)椴糠謱?shí)心球體向上，曲面向下，與上滑動(dòng)體放置方向相反；上滑動(dòng)體與下滑動(dòng)體之間為滑子，滑子形狀描述如下，在立方體的上、下表面各挖去大小相同，球心所連直線與上、下表面相垂直的部分球體，得到兩個(gè)相對的凹面曲率半徑與上、下滑動(dòng)體中的部分實(shí)心球體相同，立方體挖去部分球體后所得形狀為滑子形狀； 上、下滑動(dòng)體部分實(shí)心球體與滑子凹面相接觸，均可在與滑子相接的凹面上轉(zhuǎn)動(dòng)；下支座板凹曲面與下滑動(dòng)體下凸曲面相接，二者的曲率半徑相同，下滑動(dòng)體下凸曲面在下支座板凹曲面上滑動(dòng)，與上支座板的滑動(dòng)方向相垂直，下支座板凹曲面為金屬板，下滑動(dòng)體下凸曲面鑲嵌有機(jī)滑板；上滑動(dòng)體、滑子和下滑動(dòng)體置于抗拉拔外殼內(nèi)；上、下滑動(dòng)體側(cè)面與抗拉拔外殼內(nèi)壁相接，當(dāng)支座發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),上、下滑動(dòng)體兩個(gè)側(cè)面可在抗拉拔外殼內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦；上、下支座板在側(cè)面具有U型槽，U型槽曲率半徑與上、下支座板曲率半徑相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，其特征在于:所述的金屬板為不銹鋼板，有機(jī)滑板為聚四氟乙烯滑板。
全文摘要
本發(fā)明涉及橋梁工程領(lǐng)域一種抗拉拔摩擦隔震支座，該隔震支座由上、下支座板、上、下滑動(dòng)體、滑子及抗拉拔外殼組成。上支座板凹曲面與上滑動(dòng)體上凸曲面相接，下支座板凹曲面為金屬板，下支座板凹曲面與下滑動(dòng)體下凸曲面相接，上、下滑動(dòng)體通過中間的滑子相接，上滑動(dòng)體、滑子和下滑動(dòng)體置于抗拉拔外殼內(nèi)，且上、下滑動(dòng)體兩個(gè)側(cè)面與抗拉拔外殼內(nèi)壁相接。該抗拉拔橋梁摩擦隔震支座，適應(yīng)橋梁在正常荷載作用下變形要求，具有剛度和阻尼自適應(yīng)性，而且豎向抗拉拔能力強(qiáng)，滿足不同設(shè)防水準(zhǔn)下橋梁抗震性能需求。該支座結(jié)構(gòu)較為簡單，豎向承載力強(qiáng)，水平位移大、耐久性好，抗拉拔性能好，適用于抗震性能要求高的橋梁。
文檔編號E01D19/04GK103147393SQ20131007526
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(qiáng), 溫佳年, 杜修力 申請人:北京工業(yè)大學(xué)