摩擦摆式隔震装置的制作方法

本发明属于桥梁减隔震技术领域，具体涉及一种即具有耗能减震功能又可防止落梁现象发生的摩擦摆式隔震装置。

背景技术：

在地震作用下，桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因之一。为了解决桥梁上部结构易落梁问题，在桥梁的上、下部结构之间设置减隔震支座是最简单、经济、有效的措施。现有的摩擦摆式隔震支座可以分成两类：一类是固定支座，一类是活动支座。在地震作用下，固定支座中只有少数支座能够立即启动减隔震机制，传递整垮桥的大部分地震水平荷载，但设计计算困难；而活动支座由于摩擦系数较小，大多数支座在较大地震水平荷载作用下作水平滑动，无法立即启动减隔震机制，致使梁和桥墩产生较大的相对位移，易出现落梁危害。

申请号为201410247967.X，名称为《一种装有环形钢板的摩擦摆支座》的中国发明专利申请，公开了一种装有环形钢板的摩擦摆支座，包括上锚固棒、上支座板、高强螺栓、球冠、上耐磨板、环形钢板、下耐磨板、下支座板、下锚固棒和滑动面 ；所述上支座板与上耐磨板之间为柱面接触，下支座板与下耐磨板之间为柱面接触，所述球冠与上支座板、下支座板之间接触为球面接触，球冠上部与上耐磨板之间为铰接，上支座板和下支座板之间安装有环形钢板，环形钢板上端通过高强螺栓锚固在上支座板底部，环形钢板下端通过高强螺栓锚固在下支座板顶部。上述的专利申请通过在上支座板和下支座板之间安装环形钢板，在地震时，环形钢板能够通过自身的塑性变形消耗能量，在被拉直后对上部结构起到限位作用。环形钢板安装在支座外围其空间占用率较大，再者环形钢板的半圆形结构 ,在支座正常使用状态下，环形钢板受到扭力可能导致环形钢板过早发生塑性变形，消能效率被降低，当发生地震时，再通过自身的塑性变形来消耗的能量较少。在正常使用的状态下，如发生环形钢板受扭发生塑性变形时，应及时更换环形钢板，因些环形钢板在使用寿命和消能可靠性受到其形状和结构的限制。

申请号为201220418050.8，名称为《一种 ε 型钢阻尼消能球型钢桥梁支座》的中国实用新专利，公开了一种 ε 型钢阻尼消能球型钢桥梁支座，包括球型钢桥梁支座本体和用来阻尼消能的 ε 型钢阻尼元件。所述 ε 型钢阻尼元件包括并排设置且开口方向一致的二个弧段，二个弧段的一端相交成为一体式结构、另一端和相交端形成 ε 型钢阻尼元件的三只脚，三只脚上均设有安装孔。支座本体包括上锚固件、上座板、活塞、球冠衬板、底盆、下座板和下锚固件。支座本体在阻尼方向设有滑动面和导轨、导轨槽，支座能够沿导轨槽滑动。上述的专利中，ε 型钢阻尼元件装在支座的两侧，地震时，通过ε型钢阻尼元件塑性变形吸收地震能量。ε 型钢阻尼元件的尺寸较大，空间占用率大，再者ε 型钢阻尼元件的中间的只脚装在活塞上，两边的只脚装在上座板上，三个只脚不在同一高度平面上，当活塞与上座板发生水平相对滑动时，ε 型钢阻尼元件水平方向和垂直方向均为发生变形，ε 型钢阻尼元件只脚上的安装孔在ε 型钢阻尼元件的变形过程中也会发生变形，无法保障ε 型钢阻尼元件与支座连接的结构稳定性。

综上所述，现有技术中带有阻尼耗能装置的支座的缺点在于：

其一，阻尼耗能装置装在支座上，占用空间大，阻尼耗能装置与支座的连接结构稳定性不强。其二，阻尼耗能装置与直接与支座的上、下结构连接，在减隔消能过程中阻尼耗能装置的变形过程复杂，与支座水平滑动的方向不一致，与支座连接的结构紧凑性不高，阻尼耗能装置在支座正常使用状态下存在阻尼耗能效率降低甚至失效的风险，可靠性不高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中阻尼耗能装置空间占用率大、支座结构稳定性不强和阻尼耗能装置可靠性不高的技术问题，提供了一种摩擦摆式隔震装置，在摩擦摆式隔震支座上安装制动消能组件，制动消能组件的空间占用率低、结构紧凑稳定、减隔震机理简单可有效的限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动位移，防止桥梁落梁现象的发生。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：摩擦摆式隔震装置，包括摩擦摆式隔震支座和制动消能组件，摩擦摆式隔震支座包括从上至下依次叠置的上座板、双球面中座板、下座板和底板，双球面中座板分别与上座板和下座板之间形成滑动球面摩擦副和转动球面摩擦副，下座板与底板之间形成平面滑动摩擦副，所述的底板的顶面中心处开有沿摩擦摆式隔震支座前后方向设置的滑槽，下座板底面具有与滑槽滑移配合的导轨；

其特征在于所述的制动消能组件包括制动挡动和弹塑性消能件，两个所述的弹塑性消能件对称的设置在下座板的左右侧与滑槽平行，弹塑性消能件与底板沿滑槽方向的中间位置固接 ，所述的制动挡板设置在下座板的外侧且固定在两个所述的弹塑性消能件之间，所述的制动挡板与滑槽滑移配合置于底板上；

下座板沿滑槽滑动推动制动挡板沿滑槽滑动对弹塑性消能件产生沿滑槽方向的拉力。

优选的，所述的底板上表面具有对称分布在滑槽左右侧的耳板，所述的耳板位于底板左右水平中线上，所述的弹塑性消能件由两块弹塑性消能板沿滑槽方向对齐组成，所述的弹塑性消能板的一端与耳板固接且连接力大于弹塑性消能板的最大约束力，所述的上座板的前后两侧均设有制动挡板，两个所述的制动挡板前后对称设置，所述的弹塑性消能板的另一端与制动挡板固定，在弹塑性消能板发生塑性变形时，其自身产生的最大约束力，不会破环弹塑性消能板与底板的连接，弹塑性消能板在塑性状态下始终与底板保持固接状态。

优选的，所述的制动挡板为两端具有连接耳板，所述的连接耳板与弹塑性消能板端部固接且连接力大于弹塑性消能板的最大约束力，在弹塑性消能板发生塑性变形时，其自身产生的最大约束力，不会破环弹塑性消能板与制动档动板的连接，制动挡动在弹塑性消能板的塑性状态下始终与弹塑性消能板固接成整体对摩擦摆式隔震支座的水平滑动进行限制。

优选的，所述的下座板沿滑槽方向的边长、两个制动挡板沿滑槽方向的边长和两个弹塑性消能板的塑性变形最大位移量之和小于滑槽的长度，保证当弹塑性消能板发生最大塑性变形时，制动挡板依然与滑槽保持滑移配合，限制下座板的水平滑动。

优选的，所述的弹塑性消能板为两端大中间小的弹塑性阻尼钢板且强度大于所述的摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，保证弹塑性消能板在摩擦摆式隔震支座正常使用状态下不会发生屈服。

优选的，所述的制动挡板与所述的下座板的侧面贴合或间隔，所述的制动挡板的强度大于所述的摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，保证制动挡板在摩擦摆式隔震正常使用状态下不会发生屈服。

优选的，所述的耳板与弹塑性消能板的端部通过四个矩形排列的抗剪螺栓连接，所述的连接耳板与弹塑性消能板的端部通过四个矩形排列的抗剪螺栓连接，保证底板与弹塑性消能板以及制动挡动与弹塑性消能板的连接强度。

本发明的摩擦摆式隔震装置的工作原理是：在正常状态下，本发明的摩擦摆式隔震装置提供摩擦摆式隔震支座的所有功能，弹塑性消能件处于弹性状态，可承受摩擦摆式隔震支座的水平载荷，对下座板与底板之间的相对滑动不会产生约束力，制动挡动不会限制摩擦摆式隔震支座的水平滑动；在地震状态下，摩擦摆式隔震支座受到的水平载荷大于其正常状态下的最大水平载荷时，制动挡板进行工作状态，拉动弹塑性消能件进入塑性状态，通过塑性变形过程消耗地震能量，弹塑性消能件通过塑性变形产生约束力，与制动挡板共同限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，从而立即启动摩擦摆式隔震支座的减隔震机制，防止桥梁落梁。

本发明的有益效果是：本发明的摩擦摆式隔震装置中制动消能组件包括制动挡动和弹塑性消能件，弹塑性消能件设置在下座板的左右侧且与底板固定，制动挡板与滑槽滑移配合置于底板上，制动消能组件设置在底板上，其空间占用率低，制动挡板固定在两个弹塑性消能件之间，下座板相对于底板的水平滑动对制动挡板产生推力，制动挡板沿滑槽滑动对弹塑性消能件产生拉力，弹塑性消能件的变形方向与摩擦摆式隔震支座的水平滑动方向一致，摩擦摆式隔震装置在减隔震过程中的结构紧凑稳定。通过制动消能组件限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，弹塑性消能件的塑性变形消耗地震能量，减隔震机理简单。在正常状态下，具有普通摩擦摆式隔震支座的全部功能，在地震状态下，可立即起到减隔震机制，限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，防止桥梁落梁现象的发生。

附图说明

图1为实施例中摩擦摆式隔震装置的立体结构示意图。

图2为实施例中摩擦摆式隔震装置的平面结构示意图。

图3 为实施例中摩擦摆式隔震装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。

如图1至图3所示，摩擦摆式隔震装置，包括摩擦摆式隔震支座和制动消能组件，摩擦摆式隔震支座包括从上至下依次叠置的上座板31、双球面中座板32、下座板33和底板34，双球面中座板32分别与上座板31和下座板33之间形成滑动球面摩擦副和转动球面摩擦副，下座板33与底板34之间形成平面滑动摩擦副，所述的底板34的顶面中心处开有沿摩擦摆式隔震支座前后方向设置的滑槽35，下座板33底面具有与滑槽35滑移配合的导轨；

所述的制动消能组件包括制动挡动1和弹塑性消能件2，两个所述的弹塑性消能件2对称的设置在下座板33的左右侧与滑槽35平行，所述的底板34上表面具有对称分布在滑槽35左右侧的耳板34.1，所述的耳板34.1位于底板34左右水平中线上，所述的弹塑性消能件1由两块弹塑性消能板2.1沿滑槽35方向对齐组成，所述的弹塑性消能板2.1的一端与耳板34.1固接，连接力大于弹塑性消能板2的最大约束力，保证在弹塑性消能板2.1发生塑性变形时，其自身产生的最大约束力，不会破环弹塑性消能板2.1与底板34的连接。所述的上座板33的前后两侧均设有制动挡板1，两个所述的制动挡板1前后对称设置，所述的制动挡板1为两端具有连接耳板11，所述的连接耳板11与弹塑性消能板2.1另一端固接且连接力大于弹塑性消能板2.1的最大约束力。保证在弹塑性消能板2.1发生塑性变形时，其自身产生的最大约束力，不会破环弹塑性消能板2.1与制动档动板1的连接，所述的制动挡板1与滑槽35滑移配合置于底板34上。下座板33沿滑槽 35滑动推动制动挡板1沿滑槽35滑动对弹塑性消能件2产生沿滑槽35方向的拉力。所述的制动挡板1的强度大于所述的摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，保证制动挡板1在摩擦摆式隔震正常使用状态下，不会发生屈服。

所述的下座板33沿滑槽35方向的边长、两个制动挡板1沿滑槽35方向的边长和两个弹塑性消能板2.1的塑性变形最大位移量之和小于滑槽35的长度，保证当弹塑性消能板21发生最大塑性变形时，制动挡板1依然与滑槽35保持滑移配合，限制下座板的水平滑动。所述的弹塑性消能板2.1为两端大中间小的弹塑性阻尼钢板且强度大于所述的摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，保证弹塑性消能板2.1在摩擦摆式隔震支座使用状态下不会发生屈服。为保证底板34与弹塑性消能板2.1以及制动挡动1与弹塑性消能板2.1的连接强度，耳板34.1与弹塑性消能板2.1的端部通过四个矩形排列的抗剪螺栓连接，连接耳板11与弹塑性消能板2.1的端部通过四个矩形排列的抗剪螺栓连接。

在以上所述的摩擦摆式隔震装置中，制动挡板1可以与下座板33的侧面间形成间隔，这种间隔可以满足摩擦摆式隔震支座在正常使用状态下，摩擦摆式隔震支座承受正常水平载荷时的水平滑动；制动挡板1也可以与下座板33的侧面相贴合，弹塑性消能板2.1可承受摩擦摆式隔震支座的水平载荷，在正常状态下，弹塑性消能板2.1处于弹性状态，不会对摩擦摆式隔震支座的水平滑动进行约束。在设计弹塑性消能板2.1时，要符合摩擦摆式隔震支座的水平受力要求，具体来说是指，当弹塑性消能板2.1承受的拉力小于正常状态下摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，弹塑性消能板2.1处于弹性状态，对摩擦摆式隔震支座的水平滑动不产生约束。当弹塑性消能板2.1承受的拉力大于正常状态下摩擦摆式隔震支座的最大水平载荷，弹塑性消能板2.1处于塑性状态，发生塑性变性消耗摩擦摆式隔震支座的水平滑动动能，限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动。

以上所述的摩擦摆式隔震装置，在正常状态下，摩擦摆式隔震装置提供摩擦摆式隔震支座的所有功能，弹塑性消能件2处于弹性状态，可承受摩擦摆式隔震支座的水平载荷，对下座板33与底板34之间的相对滑动不会产生约束力，制动挡动1不会限制摩擦摆式隔震支座的水平滑动；在地震状态下，摩擦摆式隔震支座受到的水平载荷大于其正常状态下的最大水平载荷时，制动挡板1进行工作状态，拉动弹塑性消能件2进入塑性状态，通过塑性变形过程消耗地震能量，弹塑性消能件2通过塑性变形产生约束力，与制动挡板1共同限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，从而立即启动摩擦摆式隔震支座的减隔震机制，防止桥梁落梁。

上述的摩擦摆式隔震装置中制动消能组件包括制动挡动1和弹塑性消能件2，弹塑性消能件2设置在下座板33的左右侧且与底板34固定，制动挡板1与滑槽滑35移配合置于底板34上，制动消能组件设置在底板34上，其空间占用率低，制动挡板1固定在两个弹塑性消能件2之间，下座板33相对于底板34的水平滑动对制动挡板1产生推力，制动挡板1沿滑槽滑动对弹塑性消能件2产生拉力，弹塑性消能件2的变形方向与摩擦摆式隔震支座的水平滑动方向一致，摩擦摆式隔震装置在减隔震过程中的结构紧凑稳定。通过制动消能组件限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，弹塑性消能件2的塑性变形消耗地震能量，减隔震机理简单。在正常状态下，具有普通摩擦摆式隔震支座的全部功能，在地震状态下，可立即起到减隔震机制，限定摩擦摆式隔震支座的水平滑动，防止桥梁落梁现象的发生。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。例如，可在耳板34.1上仅连接一块弹塑性消能板2.1，并在下座板33的前后侧仅一侧中设置制动挡板1，弹塑性消能板2.1的一端与耳板34.1连接，另一端与制动挡板1连接， 使用时将两个摩擦摆式隔震支座在没有设置制动挡板1的侧面贴合，两个所述的底板34贴合，两个滑槽35对齐连通。地震状态下，贴合的两个摩擦摆式隔震支座沿前后两侧的水平滑动被限位定。需要说明的是，本发明中的制动消能组件不仅可以装在摩擦摆式隔震支座上，也可以装在球型支座或盆式支座上限定支座的水平滑动。