弹簧索缓冲型拉索减震支座的制作方法

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种弹簧索缓冲型拉索减震支座。

背景技术：

减隔震支座通过延长结构周期，增加结构阻尼以减小结构的地震响应，由于其震后修复工作相对容易，必要时可更换等优点成为震区桥梁的主要抗震措施。近30年来，为了满足桥梁减隔震设计的需要，国内外工程技术人员研制并开发了许多类型的减隔震装置。目前国内外使用较广泛的减隔震支座有盆式橡胶支座、球钢支座、铅芯橡胶支座、摩擦摆式支座等。盆式橡胶支座和球钢支座对地震波的频率不敏感，隔震范围较广，但由于采用纯滑动体系在地震下易导致较大的结构位移；铅芯橡胶支座耗能能力强，具有较高的早期刚度和良好的疲劳性能，但低频特性的小振幅地震激励可能使体系的地震反应放大；摩擦摆支座的自恢复能力强、摩擦耗能性能稳定，但是在摩擦耗能的过程中会导致梁体产生不等高的支座沉降，引起行车不平顺和主梁次内力。

鉴于上述不同类型支座存在的种种不足，我们在拉索减震支座的基础上，设计了一种弹簧索缓冲型拉索减震支座。拉索减震支座属于减震支座的一种，它具有普通球钢/盆式支座传力可靠，转动灵活，承载能力大以及允许位移大等特点，可以有效适应大跨度桥梁对支座的特殊要求，同时拉索的增设可以有效约束地震时上下座板的水平位移，防止发生落梁，还可以通过确定设计位移协调力与位移的关系，保护墩底不发生弯曲破坏和剪切破坏，但是由于在强震作用下拉索瞬间受力会对结构产生不利影响，故需对拉索减震支座进行进一步改进。

基于拉索减震支座中的拉索索力激增的不足之处，可以布设部分弹簧索，并使弹簧索长度小于拉索长度，地震下弹簧索先于拉索受力变形以达到缓冲的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有缓冲效果的新型布索方式的拉索减震支座，即弹簧索缓冲型拉索减震支座。

为达到以上目的，本实用新型采用的解决方案是：在拉索减震支座的座板和盖板中设弹簧索孔道，布设部分弹簧索，并使弹簧索自由程小于拉索自由程，强震作用下弹簧索先于拉索受力变形，以达到缓冲的目的。

本实用新型提出的一种弹簧索缓冲型拉索减震支座，包括支座，还包括拉索10、上盖板1、下盖板4、固定螺栓5、弹簧索11、拉索孔道12以及弹簧索孔道13，其中：上座板2和下座板3上均开设有纵向通长的拉索孔道12以及弹簧索孔道13，拉索孔道12数目与拉索10根数相同，弹簧索孔道13数目与弹簧索11数目相同；拉索10为圆环结构，其两端分别套置于上座板2中的拉索孔道12和对应的下座板3的拉索孔道12内，拉索孔道12的宽度大于拉索10的宽度；弹簧索11为圆环结构，其两端套置于上座板2中弹簧索孔道13和对应的下座板3的弹簧索孔道13内，弹簧索孔道13的宽度大于弹簧索11的宽度；拉索10位于上座板2与下座板3之间的长度大于弹簧索11的长度，即拉索10的自由程大于弹簧索11的自由程。

本实用新型中，拉索10和弹簧索11在横向为关于支座中心线对称布置，单个拉索孔道12内拉索10可采用单根也可采用多根。

本实用新型中，弹簧索11由弹簧段和拉索段连接而成，弹簧段按照设计尺寸预先成型，弹簧段与拉索段连接在一起，然后直接套置在上座板2及下座板3的弹簧索孔道13内，弹簧索11的布置在横向对称。

本实用新型中，所述支座采用球钢支座或盆式橡胶支座，所述支座可以是双向活动型、单向活动型或固定型中任一种。

本实用新型中，所述球钢支座包括具有座腔9的下座板3、上座板2、自下而上依次叠置于上座板2和下座板3间的球面聚四氟乙烯板8、球冠7以及平面聚四氟乙烯板6。

本实用新型中，所述拉索10由钢绞线、高强度钢丝绳或碳纤维束制成。

本实用新型中，所述每根拉索10均由拉索按照设计的形状及尺寸绕制而成，并通过特殊的锚固装置连接成环形。

本实用新型中，所述拉索10的根数可根据需要设置不同的根数。

本实用新型中，弹簧索11中弹簧段的长度小于弹簧索孔道的长度，弹簧段具体的长度根据弹簧变形和构造要求确定，弹簧刚度可根据缓冲性能和支座刚度的需要选取，弹簧段与拉索段通过特殊的构造措施连接在一起。

本实用新型中，弹簧索11的长度小于拉索10的长度，具体按设计需要计算确定。

本实用新型中，所述弹簧索11的根数可根据缓冲能力及支座刚度的需要选取不同的根数。

本实用新型中，所述弹簧索11水平布置于上座板和下座板的弹簧索孔道13中，在弹簧索11及拉索10与上下座板端部接触处设置圆倒角。

本实用新型的有益效果在于：

1）在保留了拉索减震支座的自身优点之外，通过设置一部分弹簧索，使地震发生时弹簧索先受力，增加支座水平刚度，使水平剪力缓慢增加，形成拉索限位前的缓冲。同时当支座位移达到拉索自由程之后拉索能发挥作用，限制墩梁相对位移在一个可控的范围之内，防止发生落梁，满足支座在正常工作状态下的纵向位移需求。

2）本方案中，可通过选择弹簧索型号、尺寸，布置位置及拉索型号、长度等参数，灵活设计缓冲段及拉索限位段的刚度以及进入缓冲段和拉索限位段时支座的变形值。通过对上述参数的设计，本方案可以满足不同结构形式和地震动参数下的抗震要求。

3）相比挡块等限位装置，拉索及弹簧索本构关系清晰，传力途径明确，可通过计算确定设计位移，实现力与位移的平衡，保护墩底不发生弯曲破坏和剪切破坏。

总之，本实用新型适用于城市桥梁、公路桥梁、轨道桥梁、铁路桥梁以及各种大型悬架结构之类的建筑物上，起减震作用。

附图说明

图1为本实用新型纵向结构图示。

图2为本实用新型横向结构图示。

图3为本实用新型平面结构图示。

图4为本实用新型轴测图。

图5为本实用新型弹簧索细部结构图

图中标号：1为上盖板，2为上座板， 3为下座板，4为下盖板，5为固定螺栓，6为平面聚四氟乙烯板，7为球冠，8为球面聚四氟乙烯板，9为座腔，10为拉索， 11为弹簧索，12为拉索孔道，13为弹簧索孔道。

具体实施方式

申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明。但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

实施例1：请见图1、图2、图3、图4和图5，下座板3在使用状态下与桥梁的桥墩固定，下座板3朝向上的一侧的中央设计有一凹球面状的座腔9，座腔9内自下而上依次布置球面聚四氟乙烯板8、球冠7以及平面聚四氟乙烯板6；上座板2与上部梁体固定；本实施例未设置水平抗剪组件，属于多向活动支座。

本实用新型的技术方案的技术要点之一是在原有拉索支座基础上布设部分弹簧索，且弹簧索11自由程选取应小于拉索10自由程。在上座板2和下座板3中设拉索孔道12和弹簧索孔道13，并用环形拉索10和环形弹簧索11穿过孔道，具体构造见图1、图3、图4。当地震发生时，支座上座板2和下座板3间将产生相对位移，当相对位移超过弹簧索11预设自由行程时，弹簧索11开始受力变形，起到增加阻尼耗散地震能量的缓冲作用，直到相对位移达到拉索10的预设自由行程，拉索10也开始提供限位刚度。地震结束后，弹簧索11逐渐回复到初始状态。

本实用新型的技术方案的技术要点之二是通长弹簧索11的组装及布置方式，弹簧索11中弹簧段按照设计尺寸预先成型，通过特殊的构造弹簧段和拉索段连接起来，然后直接套置在上座板2及下座板3的弹簧索孔道13内，孔道尺寸略大于弹簧索尺寸，既保证弹簧索11尺寸的精度，又方便了弹簧索11的更换和自由程的调整。弹簧索11的布置在横向应对称，保证支座在地震荷载下不受扭，弹簧索11弹簧段的长度应小于弹簧索孔道的长度，满足弹簧受力变形的需求。

作为本实用新型实施例的一种变换，与拉索10、弹簧索11配合使用的球钢支座可以是双向活动型，也可以是单向活动型及固定型。单向活动型可通过设置单向抗剪挡块实现，固定型可通过设置双向抗剪挡块实现。

作为本实用新型实施例的一种变换，与拉索10、弹簧索11配合使用的支座也可以盆式橡胶支座。

作为本发明实施例的一种变换，嵌在上座板2纵向开槽内的拉索10根数不定。

作为本发明实施例的一种变换，弹簧索11的根数和布置方式不定，可以对称布置在支座两端，也可以布置在支座中间。

上述的对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，因此，本实用新型的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本实用新型的保护范围之内。