一种多功能复合支座的制作方法

本实用新型涉及一种抗震支座，属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震技术领域，具体涉及一种多功能复合支座。

背景技术：

地震是频发的自然灾害之一，长期以来，人类在这一自然灾害面前“无能为力”。地震造成生命和财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏和倒塌。自二十世纪以来，人类对建筑物的抗震、消能、减震的结构控制技术进行不断的探索，先后发明和创造了如下相应的产品和技术。

铅芯橡胶支座：通过铅芯和橡胶的剪切变形吸收和耗散地震能量。

液压粘滞阻尼器：通过液态或半固态的粘滞材料在缸体内的流动产生阻尼力来耗散、吸收地震能量。

摩擦型阻尼支座：采用上下不同半径的两个球面与配合位形成两个滑动摩擦副，保证支座正常的转动和滑移功能，当地震水平力超过阈值时，支座摩擦副间克服摩擦力产生相对滑动，由于有球面高差的存在，地震产生的动能转换为势能，起到了“减震”作用。同时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。

上述铅芯橡胶支座和摩擦型阻尼支座虽然能起到环向减隔震的 作用，但水平刚度过低，对软弱地基或者桥墩过柔时，减震效果降低，甚至会加大结构的地震响应。而液压粘滞阻尼器是一种杆式结构，具有方向性，对减少轴向的地震作用效果明显，但地震对桥梁的地震作用方向事先是无法预知的，因而它的设置带有一定的盲目性，通常的做法是在桥梁的顺桥向和横桥向都安装液压阻尼器，这样一定程度上限制了其力学运动，降低了减震效果。

另外，现有的拉力支座大体上都是通过上支座板和下支座板之间直接或间接的凸凹连接抵抗拉力，其连接方式为刚性，当拉力足够大，支座的破坏没有任何预兆，需要更换时，只能整个支座更换，成本较高且周期长。

在中国实用新型专利说明书CN205475715U中公开了一种基于环向钢丝绳的钢球型抗震支座，它包括上支承板和下支承板，所述上支承板与下支承板之间设有球冠体、支座承重体和阻尼器，所述球冠体的球形面与支座承重体的球形凹面相配合，所述球冠体与上支承板和支座承重体之间均通过滑板滑动接触，所述上支承板底部设有盆腔构造构造，所述支座承重体上端周面贴合盆腔构造构造内壁，所述支座承重体底部通过剪力钉固定于下支承板上。该实用新型可以兼具普通球型钢支座、拉力支座和阻尼器的功能。对于该支座，还有另外一种解决方案，即换掉对边的环向钢丝绳阻尼器节段，代之以本发明提到的杆式粘滞阻尼器、金属曲服阻尼器或挤压铅阻尼器等，对于纵横向力学特性要求不相同的桥梁，用本发明提供的多功能复合支座更为合适。

技术实现要素：

为了克服现有的临时支撑方式存在的不足,本实用新型提供了一种多功能复合支座，其不仅能够承重、抗拉和“防落梁”、而且还能消能减震。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了这样一种多功能复合支座，其包括上支座板和下支座板，所述上支座板与下支座板之间设有支座本体和钢丝绳阻尼器；所述支座本体可相对上支座板或下支座板沿单一方向滑动；所述上支座板和所述下支座板之间还设置有单向阻尼器；所述单向阻尼器一端与所述上支座板连接，另一端与所述下支座板连接；所述单向阻尼器产生的阻尼力方向与所述支座本体的滑动方向一致。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述单向阻尼装置至少包括一组单向阻尼器；每组单向阻尼器包括两个对称布置的单向阻尼器；所述两个单向阻尼器沿所述支座本体的滑动方向对称布置于所述支座本体的两侧。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述单向阻尼器为杆式阻尼器或者金属屈服阻尼器或者挤压铅阻尼器。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述单向阻尼器为杆式阻尼器；所述杆式阻尼器包括缸体和活塞杆，所述缸体两端设有端盖，所述活塞杆两端从端盖伸出，所述活塞杆中部固定有活塞体，活塞体位于缸体中将其分成第一腔室和第二腔室，活塞体上设有多个连通第 一腔室与第二腔室的阻尼孔，在缸体的第一腔室和第二腔室内填充有阻尼材料，所述活塞体在缸体内运动时，阻尼材料能够通过阻尼孔在第一腔室和第二腔室内相互流动；所述阻尼材料为粘滞液体或者金属球。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述钢丝绳阻尼器至少包括一组条状钢丝绳阻尼器；每组条状钢丝绳阻尼器包括两个对称布置的条状钢丝绳阻尼器；所述两个条状钢丝绳阻尼器沿垂直于所述支座本体滑动方向的方向对称布置于所述支座本体的两侧。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述钢丝绳阻尼器为环状钢丝绳阻尼器；所述环状钢丝绳阻尼器呈环状布置于所述支座本体的外围。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述钢丝绳阻尼器包括钢丝绳和分别固定在所述上支座板上、所述下支座板上的两套绳夹，所述钢丝绳固定在所述两套绳夹之间；所述绳夹为整体条状结构或者由多节段拼接成的条状结构或者整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述上支座板或/和所述下支座板上设置有用于限位所述支座本体并使其能够单向滑动的限位块；所述限位块围成一个盆腔构造；所述支座本体与所述盆腔构造滑动配合连接。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述盆腔构造的内壁包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，所述两个平面 贴合支座本体的周面，所述两个圆弧面与支座本体的周面之间设置滑动间隙。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述盆腔构造的平面内壁上设置有不锈钢板；所述支座本体上设置有与所述不锈钢板配合的滑条。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述支座本体的上端或/和下端周面包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，支座本体的两个平面分别贴合盆腔构造内壁的两个平面，支座本体的两个圆弧面与盆腔构造内壁的两个圆弧面之间设置滑动间隙。

本实用新型的有益效果是：本实用结构简单、使用方便，其兼具普通支座、阻尼抗震支座、防落梁装置的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，且具有较大的回复力，震后较容易复位，适用于各类桥梁、房屋建筑结构、核电站结构等，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。

本实用新型可同时作为普通支座、“防落梁”装置和阻尼抗震支座使用：

球冠体与支承体之间的接触面为球面，且通过四氟滑板或其它摩擦系数小的材料接触，球冠体可在支承体的凹表面上转动，支承体与上支座板的盆腔构造之间设置滑动间隙，当支座发生转动，球冠体与上部梁体之间产生相对线位移，该运动受到钢丝绳阻尼器有限度约束，所以该支座具有普通球型钢支座需要具备的承重和能转动的功能，即能当普通球型钢支座使用。

由于钢丝绳阻尼器固定在上、下支座板之间，能够承受拉、压、剪等力的作用，同时产生相应的变形。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下支座板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的约束，拉力由钢丝绳承受，钢丝绳产生了竖向变位。所以该支座能作为拉力支座使用。该支座克服了既有拉力支座通过上、下支座板之间凸凹刚性连接的缺陷，通过柔性的钢丝绳来承受拉力，在拉力作用下，能产生较明显的竖向变位，使部分拉力得到释放，同时破坏之前能产生明显的预兆，维修或更换都极为方便，成本较低。

由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，当水平剪力达到剪力钉剪断的阈值时，剪力钉被剪断，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，也即下支座板和上支座板之间会产生相对运动，支承体在下支座板上滑动，这时设置于上支座板和下支座板之间的单向阻尼器能够产生足够的阻尼力用来耗散、吸收地震能量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种多功能复合支座的沿顺桥向的剖面示意图；

图2是本实用新型实施例一种多功能复合支座的沿横桥方向的剖面示意图；

图3是本实用新型实施例一种多功能复合支座的上支座板剖视 图；

图4是本实用新型实施例一种多功能复合支座的下支座板剖面图；

图5是本实用新型实施例一种多功能复合支座的沿顺桥向的球型支座结构示意图；

图6是本实用新型实施例一种多功能复合支座的沿横桥向的球型支座结构示意图；

图7是本实用新型实施例一种多功能复合支座中上支座板限位块的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一种多功能复合支座中下支座板限位块的结构示意图；

图9是本实用新型实施例一种多功能复合支座中钢丝绳阻尼器的结构示意图；

图10是本实用新型实施例一种多功能复合支座中杆式阻尼器的结构示意图；

图11是本实用新型实施例一种多功能复合支座中杆式阻尼器的阻尼孔放大示意图；

图中：1-上支座板；2-下支座板；3-支座本体；4-钢丝绳阻尼器；5-单向阻尼装置；6-防尘罩；7-限位块；3.1-球冠体；3.2-支承体；4.1-钢丝绳；4.2-绳夹；5.1-缸体；5.2-活塞杆；5.3-端盖；5.4-活塞体；5.5-第一腔室；5.6-第二腔室；5.7-阻尼孔；5.9-连接筒；5.10-活塞杆 帽；5.11-连接头；5.12-连接座；5.7.1-正阻尼孔；5.7.2-反阻尼孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由本发明说明书附图1-4的一种实施例示意图可知，本实用新型上支座板1和下支座板2，上支座板1与下支座板2之间设有支座本体3和钢丝绳阻尼器4；支座本体3可相对于上支座板1或下支座板2沿单一方向滑动；上支座板1和下支座板2之间还设置有单向阻尼装置5；单向阻尼装置5一端与上支座板1连接，另一端与下支座板2连接；单向阻尼装置5产生的阻尼力方向与支座本体3的滑动方向一致；单向阻尼装置5至少包括一组单向阻尼器；每组单向阻尼器包括两个对称布置的单向阻尼器；两个单向阻尼器沿支座本体3的滑动方向对称布置于支座本体3的两侧，单向阻尼器为杆式阻尼器或者金属屈服阻尼器或者挤压铅阻尼器；单向阻尼装置5可沿顺桥方向布置或者横桥方向布置，钢丝绳阻尼器4为条状结构且沿横桥方向布置；支座本体3为具有单向滑动功能的球型支座；球型支座包括球冠体3.1和支承体3.2；球冠体3.1的上端面与上支座板1的下端面滑动配合；支承体3.2通过剪力钉与下支座板2连接；球冠体3.1的球形 面与支承体3.2的球形凹面相滑动配合；上支座板1的下端面和下支座板2的上端面均设置有分别用于导向球冠体3.1和支承体3.2滑动方向的限位块7，上、下支座板上的限位块7均围成了一个盆腔构造，支承体3.2只能在该盆腔构造内滑动。本实用新型的球型支座构造了三个滑动面。第一个滑动面是在上支座板1和球冠体3.1之间，在上支座板1钢盆内侧底板敷设有不锈钢板，球冠体3.1表面内嵌聚四氟乙烯板，不锈钢板和聚四氟乙烯板构成滑动面，该滑动面为平面。另外，球冠体3.1表面还设有防尘圈，以维护该滑动面清洁。第二个滑动面在球冠体3.1和支承体3.2之间，球冠体3.1的凸球面包覆镜面不锈钢板，支承体3.2的凹球面内嵌聚四氟乙烯板，该滑动面为曲面。当球型支座发生转动，转化为球冠体3.1在该曲面上滑动，同时球冠体3.1和上支座板1之间产生相对线位移，该线位移通过第一个滑动面实现。第三个滑动面则是在支承体3.2和下支座板2之间，在支承体3.2下端内嵌聚四氟乙烯板，该滑动面为平面。当发生地震，剪力钉剪断，则支承体3.2可在下支座板2的盆腔构造内滑动。需要说明的是，构造本支座滑动面的聚四氟乙烯板可用其它的高强度、摩擦系数小、耐久性好的材料代替，例如改性超高分子量聚乙烯板。

由图5和图6所示的支座本体结构示意图可知，由限位块7围成的盆腔构造的内壁包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，两个平面贴合支承体3.2上端或/和下端周面，两个圆弧面与支承体3.2上端或/和下端周面之间设置滑动间隙。支承体3.2上端或/和下端周面上贴合盆腔构造内壁的两个平面的位置设有滑条。 该种连接方式为单向滑动型支座，即支承体只能在上支座板的限位块内沿单一方向滑动，另一方向通过设置的平面与支承体贴合限制住。单向型滑动时，其示意图如图8和图9所示，支承体3.2上端或/和下端周面包括平行且对称设置的两个平面和对称设置的两个圆弧面，支承体的两个平面分别贴合限位块构成的盆腔构造内壁的两个平面，支承体的两个圆弧面与限位块构成的盆腔构造内壁的两个圆弧面之间设置滑动间隙9。

本实用新型中的支座本体3主要起承压作用，其结构形式并不局限于某一类特定的支座，它可以是其它类型的球型支座，如球型固定支座、球型多向滑动支座等，甚至可以是橡胶支座、钢盆式支座等，只有能满足桥梁结构要求的承重和变形要求就行。

在本实用新型中，为了有效地实现“防落梁”，上支座板1和下支座板2之间固定有钢丝绳阻尼器4，其能够承受拉、压、剪等力的作用，同时产生相应的变形。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下钢板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的约束，拉力由钢丝绳承受，该拉力随变形的增大而增大，即具有“刚度硬化”特征，该特征能够有效“防落梁”。该钢丝绳阻尼器4的结构如图10所示，钢丝绳阻尼器4包括钢丝绳4.1和分别固定在上支座板1、下支座板2的两套绳夹4.2，钢丝绳4.1固定在两套绳夹4.2之间，钢丝绳4.1由多根钢丝绳股绕制而成；绳夹4.2为整体条状结构或者由多节段拼接成的条状结构或者整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。上述绳夹4.2由两块环形钢板组成，两块环形钢板通过螺栓 连接，两块环形钢板相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔。绳夹为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或椭圆形的环状结构，也可为其它形状的环状结构。由多节段拼接成环状结构的绳夹为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙，做成不封闭结构，即环状绳夹如果由三节段组成，而这三段又不连续，则节段与节段之间留有空隙，为间断的环状结构，对应的钢丝绳也为间断的环状结构。两套绳夹分别为顶点绳夹和底点绳夹，顶点绳夹通过螺栓固定在上支座板上，底点绳夹通过螺栓固定在下支座板上。

本实用新型的主要创新点在于，对于在纵横向力学特性要求不一样的桥梁，可以在支座本体外围配置不同的阻尼器，以满足不同结构的具体要求，例如本发明在顺桥方向设置有杆式阻尼器，其结构如图11所示，杆式阻尼器包括缸体5.1和活塞杆5.2，缸体5.1两端设有端盖5.3，活塞杆5.2两端从端盖伸出，活塞杆5.2中部固定有活塞体5.4，活塞体5.4位于缸体5.1中将其分成第一腔室5.5和第二腔室5.6，活塞体5.4上设有多个连通第一腔室5.5与第二腔室5.6的阻尼孔5.7，在缸体的第一腔室5.5和第二腔室5.6内填充有阻尼材料，活塞体5.4在缸体5.1内运动时，阻尼材料能够通过阻尼孔5.7在第一腔室5.5和第二腔室5.6内相互流动；阻尼材料为粘滞液体或者金属球；上述方案中，多个阻尼孔5.7沿活塞体5.4圆周均匀间隔布置；阻尼孔5.7包括正阻尼孔5.7.1和反阻尼孔5.7.2，正阻尼孔 5.7.1和反阻尼孔5.7.2均为一端直径大、另一端直径小的锥形孔，正阻尼孔5.7.1直径大的一端与反阻尼孔5.7.2直径小的一端对应布置；该杆式阻尼器还包括一端开口的连接筒5.9，连接筒5.9开口的一端与缸体5.1一端固定连接，活塞杆5.2伸出缸体5.1端盖外的一端伸入到连接筒5.9内部，连接筒5.9另一端外侧设有连接头5.11。活塞杆5.2伸入到连接筒5.9内部的一端设有活塞杆帽5.10，活塞杆帽5.10侧壁贴合连接筒5.9内壁，活塞杆5.2另一端设有连接头5.11。通过设置连接筒5.9为活塞杆的提供运动空间，连接头5.11通过连接座5.12分别与结构或构件固定连接，活塞体5.2在缸体5.1内运动时，设有活塞杆帽的活塞杆的一端在连接筒内运动。通过使用该杆式阻尼器，阻尼材料在缸体的两个腔室内相互流动过程中，阻尼材料之间相互摩擦、阻尼材料与阻尼孔壁之间、阻尼材料与缸体壁之间也产生摩擦，从而提供阻尼力、消耗能量，结构简单，固体颗粒具有耐高、低温环境的特点，且不需要外加能源，特别是不存在“漏油”问题和老化问题，使用寿命长，安装及维护方便。而本发明中的杆式阻尼器是指一大类单向阻尼器，也可用其它类阻尼器代用，例如金属曲服阻尼器，挤压铅阻尼器等，只要能在上、下支座板之间安装，起阻尼作用就行。

本实用新型的核心在于在上支座板1和下支座板2之间设计安装了用于防落梁的钢丝绳阻尼器4和在顺桥向具有特殊要求的阻尼装置5，钢丝绳阻尼器4能够实现在水平和竖直方向产生拉力从而实现防落梁功能；同时其能在水平面内的各个方向对地震作用提供较大的 阻尼力，依靠钢丝绳8的剪切变形吸收、耗散地震能量的作用，而单向阻尼装置5可以带有速度锁定装置、力锁定装置或位移锁定装置等，可以满足不同桥梁的具体要求。1作为普通支座使用

如图所示，本支座中的支座本体由上下支座板、球冠体及支承体组成，基本功能是能够承重，同时能适应上下支座板之间的剪切变形和小幅相对转动的要求。

2作为“防落梁”装置使用

本支座中的钢丝绳阻尼器固定在上、下钢板之间，能够承受拉、压、剪等力的作用，同时产生相应的变形。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下钢板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的约束，拉力由钢丝绳承受，该拉力随变形的增大而增大，即具有“刚度硬化”特征，该特征能够有效“防落梁”。

3作为阻尼抗震支座使用

本支座中的钢丝绳阻尼器和杆式阻尼器都能提供阻尼力。由于上支座板固定在梁底、下支座板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，墩、梁之间就会产生相对运动，如果有剪力钉约束，则剪力钉被剪断，也即下支承钢板和上支承钢板之间会产生相对运动，钢丝绳阻尼器产生剪切变形，钢丝绳圈产生构型改变，相互缠绕的钢丝之间产生干摩擦，从而耗散、吸收地震能量。杆式阻尼器只能在杆轴方向提供阻尼力。本图中缸体内填充材料可以是粘滞液体或是金属球。当上、下支座板产生相对运动，活塞在缸体内运动，填充材料通过阻尼孔从一个缸筒到另一个缸筒，从而产生阻尼力。必须指出，本发明中的杆 式阻尼器是指一大类阻尼器，也可用其它类阻尼器代用，例如金属曲服阻尼器，挤压铅阻尼器等，只要能在上、下支座板之间安装，起阻尼作用就行。

本实用新型的安装方法如下：在工厂预制多功能复合支座：先预制钢丝绳阻尼器节段，将一定规格的钢丝绳绕成环状，用上、下绳夹夹紧，且用绳夹螺栓固定；加工下支座钢板，将钢丝绳阻尼器节段用连接螺栓固定在下支座钢板上；将支承体安装在下支座钢板上，用剪力钉固定；安装杆式阻尼器，安装与下支座钢板连接的底座，杆式阻尼器一端通过销钉与底座连接；安装球冠体及其组件；安装上支座钢板，在安装之前，先安装杆式阻尼器的上连接底座，用连接螺栓将钢丝绳阻尼器和上支座钢板固定；安装另一端杆式阻尼器的销钉；安装防尘罩。将整个多功能复合支座运抵现场，用螺栓将上支座板固定在梁底，下支座板固定在墩顶。

应当理解的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。