本实用新型涉及桥梁结构或建筑技术领域，具体说的是一种缓冲型双曲面减隔震支座。
背景技术：
对于场地特征周期稍长的地震区铁路简支梁桥，在仅采用减隔震支座后，震后位移量一般较大，导致支座平面尺寸较大，难以满足桥梁和墩台安装要求。同时，鉴于简支梁桥之间的缝隙一般较小，支座震后位移大也相应可能会提高地震时两片相邻桥梁发生碰撞概率。
减小支座震后位移的方法之一是增加阻尼器或钢耗能装置，相关专利较多，对于连续梁桥上述设计较为普遍和高效，但对于标准的铁路简支梁桥，综合考虑建设成本、减隔震装置外形尺寸以及安装便捷等方面，在支座之外再增加上述阻尼装置难以实现。
减小支座震后位移的另一有效方法是提高震后水平刚度，即引入具有一定水平刚度及具有大位移压缩能力的缓冲装置，地震时和减隔震支座综合提高屈后刚度，充分利用桥墩水平刚度大、强度大的设计特点，适当增加桥墩响应和降低减震率，达到降低支座震后位移目的。
通过公开文献的查找，在减隔震支座的基础上增加缓冲装置即缓冲型减隔震支座的报道较少。而在普通硬抗式支座（球型或盆座）的基础上增加弹性缓冲装置，主要有：《一种具有弹性缓冲功能的球面转动支座》（CN201220243159.2）通过在普通球型支座上增加弹簧钢板，缓解侧向力的冲击。《公路桥梁弹性缓冲盆式橡胶支座》（CN201220620816.0）该支座设置了弹性机构模块，实现桥墩共同承担桥梁侧向力。《缓冲型拉索减震支座》（CN201620562275.9）通过在普通球钢支座纵向两侧增设环形拉索和弹簧，利用拉索的不对称布置，使弹簧在地震作用下发生变形，起到缓冲限位和防落梁作用。上述专利的目的主要是减小水平力对支座的冲击、分担固定桥墩水平力或防落梁目的，并没有从针对地震下如何减小支座震后位移的角度考虑。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种缓冲型双曲面减隔震支座，是在双曲面球型减隔震支座的基础上，通过引入引入具有一定水平刚度及具有大位移压缩能力的弹性体元件，提高支座的地震水平刚度，适当降低桥梁减震率（如果仅采用减隔震支座，桥梁减震率高，通常在70%以上），提高震后桥墩响应（仍要低于桥墩屈服强度，但相差控制在合理范围内），充分利用桥墩的强度能力，在地震力与地震位移之间寻求平衡，有效减小支座震后位移。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种缓冲型双曲面减隔震支座，支座由从下至下依次设置的上座板、中座板、下座板和底座板组成，底座板对下座板进行单向限位或双向限位，在上座板的下表面与中座板的上表面分别设有相匹配的滑移凹球面或滑移凸球面，在中座板的下表面与下座板的上表面分别设有相匹配的滑移凹球面或滑移凸球面，在下座板的下表面与底座板的上表面分别设有相匹配的滑移平面，所述的上座板的下部四侧分别设有永久挡块，在永久挡块的下部固定设有限位板，永久挡块朝向中座板的一侧均固定设有弹性元件，在下座板的滑移凹球面或滑移凸球面的外部设有内嵌圆环，内嵌圆环与限位板对应设置，内嵌圆环、弹性元件、上座板与下座板围成的空间大于中座板占用的空间大小，中座板的上部为四棱体，四棱体的顶面为滑移凹球面或滑移凸球面，四棱体的四个侧面为斜侧平面，中座板的下部为回转体，回转体的环向侧面为向下倾斜的斜面，回转体的环向侧面的倾斜角度与四棱体的侧面倾斜角度一致，在限位方向，底座板对下座板的下部进行限位，在主位移方向，底座板与下座板的下部之间设有滑动空间。
本实用新型所述的上座板的下表面与中座板的上表面之间设有球面摩擦副。
本实用新型所述的中座板的下表面与下座板的上表面之间设有球面摩擦副。
本实用新型所述的下座板的下表面与底座板的上表面之间设有平面摩擦副。
本实用新型所述的内嵌圆环与限位板之间设有导向平面摩擦副。
本实用新型所述的摩擦副由一个不锈钢滑板和非金属滑板组成。
本实用新型所述的中座板为一体设置。
本实用新型有益效果是：本实用新型提供的缓冲型减隔震支座，通过在上座板的下部四周设置有弹性元件，下座板上设置内嵌圆环，中座板设置在上座板弹性元件及和下座板的内嵌圆环围成的空间内，且围成的空间大于中座板的空间，可实现地震时弹性元件提供水平刚度，有效减小支座震后位移，解决场地周期长的地震区桥梁震后位移大难题；正常运行时，支座的上、下球面摩擦副受到四周限位板约束，仅底座板与下座板之间的平面摩擦副可在主位移方向水平滑动，支座的正常滑行不会带来梁体的抬升，满足桥梁正常行车平顺性要求；小震时，支座的平面摩擦副首先滑动，可能会运行到水平极限位置，在地震力小于限位板的水平极限承载力时，限位板仍然起到限位作用，支座起到硬抗式支座功能作用；中震时，当地震水平力超过限位板的水平极限承载力时，限位板剪断破坏，上、下两个球面的水平滑动约束解除，支座通过上座板与中座板、中座板与下座板的双球面合成作用实现水平往复滑动，在往复滑动过程中，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果；大震时，支座上座板的弹性元件、中座板、下座板及底座板依次发生接触挤压，由于中座板的上、下四周侧面均带有经过计算的倾斜面，保证中座板在滑动接触到弹性元件和下座板内圆柱面时为全接触，弹性元件额外再提供水平刚度，增加支座水平受力，即适当提高桥墩的地震响应，有效减小震后位移；地震过后，支座上部结构自重沿曲面方向的分力作为回复力，使支座复位。
附图说明
图1为本实用新型限位方向的剖视结构示意图；
图2为本实用新型主移动方向的剖视结构示意图；
图3为本实用新型弹性元件提供水平刚度时的结构示意图；
图中：1、上座板，2、中座板，3、下座板，4、底座板，5、限位板，6、弹性元件，7、上球面摩擦副，8、下球面摩擦副，9、平面摩擦副，10、导向平面摩擦副，11、锚栓，12、永久挡块，13、内嵌圆环，A为中座板与弹性元件的接触面呈竖直状态，B为中座板与内嵌圆环的接触面呈竖直全接触状态。
具体实施方式
一种缓冲型双曲面减隔震支座，主要包括上座板1、中座板2、下座板3、底座板4和弹性元件等部件组成。所述上座板1的下表面和中座板2上表面分别设有相匹配的滑移凹、凸球面及滑板，如上座板1的下表面为滑移凹球面，则中座板2的上表面为滑移凸球面，当上座板1的下表面为滑移凸球面，则中座板2的上表面为滑移凹球面；所述中座板2的下部和下座板3的上部分别设有相匹配的滑移凸、凹球面及滑板，如中座板2的下表面为滑移凹球面，则下座板3的上表面为滑移凸球面，当中座板2的下表面为滑移凸球面，则下座板3的上表面为滑移凹球面；所述下座板3的下部和底座板4的上部分别设有相匹配的滑移平面及滑板；所述底座板4四周设有挡块，挡块对下座板3进行单向或双向限位，当为单向限位时，下座板3可在主位移方向进行移动，当为双向限位时，下座板3在限位方向和主位移方向均不可移动；所述上座板1的四周设有永久挡块，永久挡块与上座板1一体成型，为长条型结构，限位板位于永久挡块下部，限位板的轴线与永久挡块的轴线平行，弹性元件分别固定在永久挡块的四个侧向平面上，支座的中座板2在不发生位移时，四个弹性元件与中座板2的侧表面均不接触；所述下座板3的滑移凹球面的外部设有内嵌圆环，内嵌圆环13与限位板5对应设置；所述中座板2设置在下座板3和上座板1之间，下座板3的内嵌圆环及上座板1弹性元件所围成的空间大于中座板2的占用的空间大小；中座板2的上半部分为四棱体，四棱体的顶面为滑移凹球面或滑移凸球面，四个侧面为斜侧平面，中座板2的下半部分为回转体，环向侧面也呈斜面，倾斜角度与上半部分斜侧平面保持一致。
所述上座板1与中座板2之间、中座板2与下座板3之间的摩擦副分别为上球面摩擦副和下球面摩擦副，这两个摩擦副实现支座地震滑移和正常转动功能，所述摩擦副均由一个为不锈钢球面滑板和另一个为非金属球面滑板组成。
所述下座板3与底座板4之间的摩擦副为平面摩擦副，由一个为不锈钢平面滑板和另一个为非金属平面滑板组成。
所述下座板3的下部四周与底座板4的四周挡块设置有导向平面摩擦副，由一个为不锈钢平面滑板和另一个为非金属平面滑板组成。
所述上座板1限位板的侧面四周与下座板3上部四周分别设置有导向平面摩擦副，由一个为不锈钢平面滑板和另一个为非金属平面滑板组成。
底座板对下座板进行单向限位或双向限位，单向限位的隔震支座是下座板3在限位方向不能在底座板4上移动，而在主位移方向与座板板4的挡板之间具有可移动空间，而双向限位的隔震支座是下座板3不论是在限位方向还是主位移方向均不能移动，受到四面挡块的限位。
给出单向活动缓冲型减隔震支座，如图1、2所示。其主要由上座板1、中座板2、下座板3、底座板4、限位板5、弹性元件6、上球面摩擦副7、下球面摩擦副8、平面摩擦副9、导向平面摩擦副10和锚栓11等部件组成。上座板1的下部永久挡块四周内侧面均固定弹性元件6，永久挡块下部设置有限位板5，下部中心部位为凹球面，球面上焊接球面不锈钢滑板；中座板2上、下部均为凸球面，并镶嵌有非金属滑板，中座板2的上半部分的四个侧面为斜侧平面、下半部分为回转体，环向侧面也呈斜面，倾斜角度须经过计算，保证中座板2在滑动接触到弹性元件6和下座板3内圆柱面时为竖直全接触（见图3），弹性元件6的压缩刚度保持稳定；下座板3的上部为中心为凹球面，凹球面上焊接球面不锈钢滑板，在凹球面的边缘有内嵌圆柱面；下部为平面，并镶嵌非金属滑板，上、下部四侧均设置导向非金属滑板；底座板4上部四周设置有永久挡块，永久挡块上焊接导向不锈钢滑板，下部中心焊接有平面不锈钢滑板。
上座板1焊接的球面不锈钢滑板与中座板2上部镶嵌的非金属滑板组成上球面摩擦副7；下座板3上部焊接的球面不锈钢滑板与中座板2下部镶嵌的非金属滑板组成下球面摩擦副8；底座板4焊接的平面不锈钢滑板与下座板3下部镶嵌的平面非金属滑板组成平面摩擦副9；底座板4永久挡块侧面焊接的导向不锈钢滑板与下座板3下部四周侧面镶嵌的导向非金属滑板组成导向平面摩擦副10；限位板5焊接的导向不锈钢滑板与下座板3上部四周镶嵌的导向非金属滑板组成导向平面摩擦副10；支座的每个摩擦副均均由不锈钢滑板和非金属滑板组成。上球面摩擦副7、下球面摩擦副8和平面摩擦副9共同承担支座的竖向承载作用；平面摩擦副9承担支座水平滑动作用；上球面摩擦副7和下球面摩擦副8承担支座的转动和地震下的球面滑动作用；导向摩擦副10承担支座水平力传递作用。
本实施例的单向活动缓冲型减隔震支座，正常运行时，支座的上球面摩擦副7和下球面摩擦副8受到四周限位板5的约束，仅有下座板3与底座板4之间的平面摩擦副9可沿主位移方向水平滑动，支座的正常滑行不会带来梁体的抬升，满足桥梁正常行车平顺性要求；发生小震时，支座的平面摩擦副9的摩擦系数较小会首先发生主位移方向滑动，并运行到水平极限位置，即底座板4底部四周的永久挡块与下座板3上部的非金属导向滑板相接触，将水平力传递到限位板5上，由于小震时的地震水平作用力小于限位板5的水平极限承载力时，限位板5仍然起到限位作用，支座起到硬抗式支座功能作用；中震时，当地震水平力超过限位板5的水平极限承载力时，限位板5剪断破坏，两个球面摩擦副的水平滑动约束解除，支座通过双球面的合成作用实现主位移方向水平往复滑动。在往复滑动过程中，通过两球面摩擦副的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果；大震时，支座弹性元件6、中座板2、下座板3及底座板4依次发生接触挤压，由于中座板2的上、下四周侧面均带有经过计算的倾斜面，保证中座板2在滑动接触到弹性元件6和下座板3内圆柱面时为全接触，弹性元件6额外再提供水平刚度，增加支座水平受力，即适当提高桥墩的地震响应，有效减小震后位移，如图3所示；地震过后，支座上部结构自重沿曲面方向的分力作为回复力，使支座复位。支座在限位方向正常运行和发生小震时，始终起到限位作用；发生中震时，支座的限位板5剪断破坏，与主位移方向起到同样的减隔震和减小地震位移作用，震后支座复位。