一种分体式隔震桥梁支座的制作方法

本发明涉及桥梁领域，尤其涉及一种分体式隔震桥梁支座。

背景技术：

隔震支座的功能包括正常功能和地震时的附属功能。其中正常功能包含：1)竖向承载功能；2)转动功能；3)水平移动功能。地震时的附属功能包含：1)水平荷载承载功能；2)弹簧功能；3)抗拔功能；4)摩擦耗能功能；5)地震后的复位功能。

自从日本发生阪神大地震以后，国外桥梁开始采用橡胶支座来实现地震时分散地震力的设计增多，后又发展到采用橡胶以及金属隔震制作的隔震设计。2008年汶川大地震以后，国内桥梁的减隔振设计开始增多，市场上出现了铅芯、高阻尼等减隔震支座，产品参差不齐。

但是，不管是哪一类支座，现在通常都是将支座的正常使用功能与地震时的功能放在一个支座上来实现，导致以下问题：1)支座的尺寸过大；2)支座的水平方向的刚度设定困难；3)城市桥梁因为采用橡胶支座后由于竖向刚度导致交通振动的公害；4)一座桥梁某个墩或某几个墩受损严重，其他墩无损坏，不能协同受力。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种将隔震支座的正常功能与地震工况下的附加功能分离、可任意调整地震工况下的参数的隔震桥梁支座，解决了现有隔震支座尺寸过大且水平方向刚度难以设定的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种分体式隔震桥梁支座，包括从下到上依次设置的下底座板、转动板、上底座板，上底座板和下底座板上均连接有固定螺栓，下底座板和上底座板之间还安装有水平剪切单元。

作为本发明的优选方案，所述下底座板的前后两侧均设置有凹形座，转动板为两组，两组转动板的底面为弧形面，两组转动板分别设置于两个凹形座上，水平剪切单元位于下底座板的中部。

作为本发明的优选方案，所述下底座板和转动板之间还设置有摩擦板，摩擦板下表面为平面，摩擦板表面为凹球面，转动板地面为球面，水平剪切单元为四组，四组水平剪切单元分别位于下底座板四个角位置。

作为本发明的优选方案，所述水平剪切单元为铅芯支座、高阻尼支座、普通天然橡胶支座的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将支座的正常使用功能与地震附属功能分离开来，分别由正常功能支座与水平剪切单元承担，这样可以最大限度的降低减隔震支座的尺寸，降低成本。水平剪切单元的刚度可以做的较大，降低地震时的位移量，减少伸缩缝的尺寸。在减小隔震支座尺寸的情况下，相应减小桥墩尺寸，降低整体设计的造价。其更大的摩擦耗能，快速消耗地震能量，降低地震反应位移。本发明能使水平力分散，达到桥墩协同受力，同时桥墩可做成统一的外形，减少桥墩模板费用，增加整体桥梁的安全性。

2、水平剪切单元可任意设定水平刚度和阻尼比，而不影响桥梁的安全性。而普通的橡胶隔震支座的水平刚度与竖向受力成正比，无法满足大吨位支座竖向承载能力大而支座水平刚度要求比较小的工况。通过剪切单元任意设定的水平刚度，可使不同高度的桥墩协同受力，桥墩可做成统一的尺寸，减少桥墩模板费用。

3、本发明较摩擦摆式减隔震支座发生温度位移时无竖向位移的情况(梁底顶升)，并有自动复位的功能。地震后自动复位，无需顶升复位，减少修复费用。

附图说明

图1是本发明i型的主视图；

图2是本发明i型的左视图；

图3是本发明ii型的主视图；

图4是本发明ii型的左视图；

图5是桥梁的原理图的主视图；

图6是桥梁的原理图的左视图。

图中，1-下底座板，2-转动板，3-上底座板，4-水平剪切单元，5-摩擦板，11-凹形座。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1、图2所示，是本发明i型的结构形式。本发明包括从下到上依次设置的下底座板1、转动板2、上底座板3，上底座板3和下底座板1上均连接有固定螺栓，下底座板1和上底座板3之间还安装有水平剪切单元4。所述下底座板1的前后两侧均设置有凹形座11，转动板2为两组，两组转动板2的底面为弧形面，两组转动板2分别设置于两个凹形座11上，水平剪切单元4位于下底座板1的中部。

上底座板3与转动板2通过平面超高分子量聚乙烯板连接，实现支座正常功能的传递竖向力和释放温度位移。转动板2与下底座板1上的凹形座11通过曲面超高分子量聚乙烯板连接，实现支座正常功能的转动。水平剪切单元4与上底座板3和下底座板1分别相连，在地震工况提供水平向刚度和阻尼。水平剪切单元4可由一个或多个铅芯支座或高阻尼支座组成，通过调整橡胶的硬度、支座的直径和铅芯的直径，可提供从小到大的任意刚度和阻尼比。

实施例二

如图3、图4所示，是本发明ii型的结构形式。本发明包括从下到上依次设置的下底座板1、转动板2、上底座板3，上底座板3和下底座板1上均连接有固定螺栓，下底座板1和上底座板3之间还安装有水平剪切单元4。所述下底座板1和转动板2之间还设置有摩擦板5，摩擦板5下表面为平面，摩擦板5表面为凹球面，转动板2地面为球面，水平剪切单元4为四组，四组水平剪切单元4分别位于下底座板1四个角位置。

上底座板3实现支座正常功能的传递竖向力、释放温度位移和转动功能。下底座板1和摩擦板5之间的摩擦副可由钢与铅铜滑板、钢与钢、钢与不锈钢等材料组成，地震工况下可提供任意的摩擦系数。水平剪切单元4与上底座板3和下底座板1分别相连，在地震工况提供水平向刚度和阻尼。

实施例三

如图5和图6所示，通过一个简支梁和多跨连续梁阐述工作原理。桥墩刚度分别是k3、k4、k8、k9、k10，剪切支座水平向刚度分别是k1、k2、k5、k6、k7，通过公式1/k1+1/k3＝1/k1+1/k3和1/k5+1/k8＝1/k6+1/k9＝1/k7+1/k10，达到每个桥墩点刚度大致相同，平均抵抗梁体的惯性力，达到水平力分散的目的。而桥墩可做成统一的外形，不同的高度有不同的刚度，就可调整剪切支座的水平刚度满足公式。摩擦系数μ和阻尼比ξ％可亦可任意设定，达到变参数的目的。

工作原理：

本专利支座是将减隔震支座的非地震工况和地震工况两种工况理论上分离开来，实现减隔震支座功能的分离，并能任意变化支座参数：

一)非地震工况

正常功能支座与现有的支座一样，满足：1)竖向承载功能；2)转动功能；3)水平移动功能；

二)地震工况

正常功能支座提供竖向承载功能，而水平剪切单元主要应对附加的地震荷载。

水平剪切单元：1)采用天然橡胶支座实现惯性力分散设计，比现行设计大幅度降低地震响应位移，减小矮墩尺寸，保护桥墩，减少桥墩模板费用，降低工程造价；2)采用铅芯橡胶支座实现隔离设计，比现行设计大幅度降低地震响应位移；3)通过任意调整水平刚度和阻尼比，可以满足各种桥梁最优化减隔震设计；

地震之前，正常功能支座提供常规的竖向承载功能、转动功能、水平移动功能；地震来临后，图4所示为工作原理。水平剪切单元通过任意精确的调整水平刚度k1、k2、k3，使梁的惯性力分散，达到高、矮墩协同受力；同时任意精确调整水平刚度k1、k2、k3和水平力支座的阻尼比,能大幅度降低桥梁结构的地震响应；通过调整摩擦副(摩擦系数0.22以下)，可快速消耗地震能量，降低位移响应。

现有隔震支座，如铅芯支座和高阻尼支座都是将正常使用功能和地震功能合在一个支座上来实现隔振功能，这样导致水平刚度设定困难，往往是都是满足承载力而不能满足水平刚度，满足了水平刚度，而承载力不能满足。而摩擦摆隔振支座在正常使用状态下，会提升梁，地震状态下降低了加速度响应，而位移过大。

本发明将正常使用功能与地震附属功能分离，分别由竖向支座与水平剪切单元承担，可以解决现有隔震支座的不能避免的缺点，同时较现有隔震支座产品具有以下优点：1)精确设定水平刚度而不影响正常使用功能；2)精确水平力分散，降低桥墩造价和模板费用，使桥墩协同受力；3)降低地震时的位移量，减少伸缩缝的尺寸；4)满足支座的安全性、实用性和耐久性的情况下，降低隔震支座的成本；5)降低整体设计的造价。6)支座安装方便。