专利名称：外置抗震剪力键拉索减震支座的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种将拉、剪效应结合起 来的新型减隔震支座特别涉及一种外置抗震剪力键拉索减震支座。
背景技术：
近几十年来，减隔震支座作为桥梁减隔震的重要措施，获得了越来越多的重视，并 取得了重大的发展。盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、FPS (摩擦摆锤体系)逐步得到了广泛的 应用，并成为了国内外桥梁支座的主流。在几种减隔震支座中，盆式橡胶支座在遭遇地震或 重大的振动性冲击时，上、下座板之间的水平位移得不到有效的缓冲；铅芯橡胶支座耗能能 力强，温度、徐变等蠕变变形引起的支座次内力较小，但支座的剪切性能受竖向荷载的影响 较大，且随着铅芯的增加，支座自恢复能力逐渐减弱，不能在具有多频谱效应的地震动中有 效的减隔震；FPS (摩擦摆锤体系)的自恢复能力强、摩擦耗能性能稳定，但是在摩擦耗能的 过程中会导致梁端的竖向位移而产生次内力。鉴于上述不同类型支座存在的种种不足，我们在普通球型支座、盆式抗震支座的 基础上，结合目前在大型桥梁抗震设计中经常采用的一种在上部梁体与下部桥墩之间的弹 性索装置，设计形成了 一种拉索减震支座。中国实用新型专利授权公告号CN201530991U公开了一种拉索减震支座。该技术 方案一方面采用了抗剪螺栓，使得支座在一般使用情况下变现为固定支座的结构形式，在 发生地震时，当上下座板间的水平力大于抗剪螺栓的剪切强度时，抗剪螺栓的剪切口断裂， 在消耗部分地震能量的同时，支座形式变为活动支座；另一方面则在上、下座板之间锚固以 钢绞线拉索，当抗剪螺栓断裂后，在上、下座板移位时起到缓冲限位作用，并且可在地震后 使上、下座板可靠复位。但是，上述方案均仍然存在一些不足，抗剪螺栓位于上下座板正中，在地震发生 时，抗剪螺栓被剪断，震后修复时，必须把整个支座从墩梁之间拆卸下来方能进行更换抗剪 螺栓，这样势必给震后的修复工作带来很大不便；其次，当支座上、下座板之间出现较大水 平位移，并且水平力比较大的时候，拉索有可能产生被拉屈服而不能有效限位的情况。因 此，有必要对已有技术中的桥梁支座作进一步的改进。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能有效地缓冲强震作用下支座上、下座板之间的 水平位移并可靠限位的外置抗震剪力键拉索减震支座。为达到以上目的，本实用新型采用的解决方案是吸收之前拉索支座的优点，采用 外置抗剪螺栓，将抗剪螺栓位置由支座上下座板中央移位到两侧横向挡块中央，通过其剪 切口断裂消耗部分地震能量并能使原有支座由固定支座变为活动支座，如此既能够保证之 前的所有性能目标，又方便了震后抗震剪力键的迅速更换和支座的修复工作；采用拉索，限 制支座移位；采用纵向挡块，与拉索共同工作限位支座位移，避免出现拉索失效的情况，增强抗震能力；采用横向挡块，限位支座横向位移。据此，本实用新型提出的外置抗震剪力键拉索减震支座，包括具有座体并且座体 具有座腔的下座板、上座板和依次叠置于所述座腔内的第一缓冲板、中间板、减磨板以及第 二缓冲板，还包括有抗剪螺栓、拉索、纵向挡块、横向挡块、耳板和螺栓自动脱位装置，所述 上座板的纵向每侧下方各锚固有一组纵向挡块，其高度应能保证在支座移位时能够与下座 板有合适的接触；所述上座板的横向每侧下方各锚固有一组横向挡块，其高度应能保证在 支座移位时能够与下座板有合适的接触；所述抗剪螺栓分别位于支座的横向两侧，抗剪螺 栓依次穿过耳板、横向挡块的第二螺栓孔，其上端与上座板上的第三螺栓孔通过联接螺纹 旋固，下端探出耳板上的第一螺栓孔与螺栓自动脱位装置联结，并且在抗剪螺栓的中部构 成有一剪切口，所述拉索的一端与上座板联结，另一端与下座板联结。本实用新型中，所述抗剪螺栓的两端均具有联结螺纹，上端通过联结螺纹与横向 挡板及上座板可靠联结，下端与螺栓自动脱位装置联结，中部在剪切口以下耳板范围内部 分抗剪螺栓不设螺纹。本实用新型中，所述螺栓自动脱位装置包括螺母、弹簧和垫圈，弹簧和垫圈套置在 抗剪螺栓上，螺母与联结螺纹旋接配合，弹簧位于螺母与垫圈之间。本实用新型中，所述上座板、下座板、挡块的形状均为矩形体，上座板的四个角部 各开设有一组第二拉索孔，相应的，下座板的四个角部各开设有一组第一拉索孔。四组拉索 的上端各与相应的第二拉索孔连接，下端各与相应的第一拉索孔连接。本实用新型中，所述四组拉索的每组拉索的根数为2-19根，每根拉索由钢绞线、 高强度钢丝束或碳纤维构成，所述第一拉索孔、第二拉索孔的数量与拉索的数量相等。本实用新型中，所述四组拉索上均套设有拉索归位弹簧，并且每根拉索的一端配 有第一定位帽，另一端配有第二定位帽，第一定位帽容纳与第一拉索孔内，而第二定位帽则 容纳与第二拉索孔内。本实用新型中，第三缓冲板、第四缓冲板均为橡胶板，通过高分子聚合材料分别粘 结在纵向挡块、横向挡块内侧。本实用新型中，所述第一拉索孔、第二拉索孔均为变径孔。本实用新型中，所述第一缓冲板与中间板之间设有密封圈，所述第一缓冲板为橡 胶板，所述中间板面向所述减磨板的一个表面构成有一滑板腔，中间板为钢板。本实用新型中，所述减磨板设在所述的滑板腔内，减磨板为聚四氟乙烯板或高分 子耐磨板。本实用新型中，所述第二缓冲板为不锈钢板。本实用新型中，使用时，本外置抗震剪力键拉索减震支座由穿过下座板四个角部 螺栓孔的螺栓与桥墩上的预埋件固定。本实用新型提供的技术方案的优点1)充分发挥了实用新型专利授权公告号CN201530991U公开的一种拉索减震支 座的优点，通过在横向两侧采用外置抗剪螺栓，使得支座在正常使用情况下表现为固定支 座的结构形式，然而当发生地震，当上座板或下座板的水平力大于抗剪螺栓的剪切强度时， 抗剪螺栓在剪切口处剪断，一方面得以消耗部分地震能量而保护桥体，另一方面使支座发 生转型，由固定支座变为活动支座，减小支座受力；同时，由于抗剪螺栓是外置的，方便了震
4后的迅速更换和修复，节省了时间及造价。2)当支座纵向移位超过允许值时，四组拉索以及前后纵向挡块均参与限制支座 纵向移位。通过合理设计前后纵向挡块的位置和拉索的长度，使得在挡块发生限位作用时， 拉索也正好能够充分发挥限位的作用，避免了由于水平力太大而导致拉索失效的情况，提 高了支座的限位能力，增强了抗震能力。3)当支座横向移位超过允许值时，两侧横向挡块可参与限制支座横向移位。既使 在挡块中抗震剪力键被剪断后，两侧挡块仍能发挥阻止上下座板的横向相对过大移位，有 效的防止落梁的发生。4)拉索上套设的归位弹簧，在地震后使得支座上、下座板可靠复位，避免了单独 采用挡块限位时支座在地震后无法自动复位的现象；5)能有效控制三向位移，特别能改善有竖向组合振动可能引起的纵横向限位失 效的现象。总之，本实用新型适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型悬架结构之类 的建筑物上，起减震作用。
图1、2分别为本实用新型的实施组装结构图的横向和纵向。图3为结构的剖视图。图中标号1为下座板，2为上座板，3为第一缓冲板，4为中间板，5为减磨板，6为 第二缓冲板，7为抗剪螺栓，8为纵向挡块，9为螺栓自动脱位装置，10为滑板腔，11为第三缓 冲板，12为下座板螺栓孔，13为第二拉索孔，14为横向挡块，15为下座板螺栓，16为上座板 螺栓，17为耳板，18为密封圈，19为剪切口，20为第四缓冲板，21为第一螺栓孔，22为上座 板螺栓孔，23为拉索，24为第二定位帽，25为归位弹簧，26为第一拉索孔，27为联结螺纹，28 为第二螺栓孔，四为第三螺栓孔，30为座腔，31为螺母，32为弹簧，33为垫圈，34为座体， 35为第一定位帽。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质 和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明。实施例1 请见图1、图2和图3，一矩形的下座板1，在使用状态下与桥梁的桥墩固 定，为此在下座板1的四个角部各开设有一下座板螺栓孔12，用下座板螺栓15将下座板1 与桥墩上的预埋件固定。在下座板1朝向上的一侧的中央挖空形成有一环状的座腔30，在 该座腔30内自下而上地依次设置第一缓冲板3、中间板4、减磨板5和第二缓冲板6。第一 缓冲板3为橡胶板，中间板4为钢板，减磨板5为聚四氟乙烯板或高分子耐磨板，第二缓冲 板6为不锈钢板。其中，在第一缓冲板3与中间板4之间设置有密封圈18，以及，中间板4 形成有一滑板腔10，减磨板5位于该滑板腔10内。一矩形的上座板2，在使用状态下与桥梁的主梁底面(也称桥梁的梁体)固定，为此 在上座板2的四个角部各开设有一上座板螺栓孔22，用上座板螺栓16将上座板2与主梁底 面固定。[0033]由图1、图2和图3共同示意，在下座板1横向两侧设置有耳板17，耳板17与下座 板1可靠联接；耳板17的平面中央开有一第一螺栓孔21，在上座板2两侧设置有横向挡块 14，此横向挡块14与上座板2可靠联接，在横向挡块14的中央开有一第二螺栓孔观，在上 座板2对应横向挡块14的部位开有一第三螺栓孔四，前述的第一螺栓孔21、第二螺栓孔28 和第三螺栓孔四均彼此对应。作为本实用新型的技术要点之一的抗剪螺栓7穿设在前述 的第一至第三螺栓孔中，其中，抗剪螺栓7的下端在探出第一螺栓孔21后用一个螺栓自动 脱位装置9与其联结，具体是将垫圈33和弹簧32依次套置到抗剪螺栓7上，用螺母31与 抗剪螺栓7下端的联结螺纹27旋固，前述的垫圈33与耳板17接触；抗剪螺栓7的上端在 穿过第二螺栓孔观后止与第三螺栓孔四，利用联接螺纹27与第二螺栓孔观和第三螺栓 孔四旋固，具体还可通过图3的示意得到充分理解；抗剪螺栓7的中部以颈缩状态构成有 一剪切口 19，剪切口 19的位置大体上与前述的第一螺栓孔21、第二螺栓孔观相对应。请继续见图1、图2和图3，本实用新型的技术方案的另一个技术要点是采用四组 拉索，由于四组拉索23与上座板2、下座板1的联结方式均相同，因此择其一进行说明。在 本实施例中，就一组拉索23而言，其由2-19根钢绞线、高强度钢丝束或碳纤维组成。每组 拉索下端分别通过第一定位帽35、归位弹簧25、第一拉索孔沈与下座板1相联结，上端分 别通过第二定位帽24、归位弹簧25、第二拉索孔13与上座板2相联结。纵向挡块8锚固于上座板2上，其高度应能保证在支座纵向移位时能够与下座板 1有合适的接触，以便能成功限位。第三缓冲板11以有机高分子粘结材料粘结于纵向挡块 8内侧。纵向挡块8的位置和拉索23的长度应该按照支座上、下座板设计允许的最大纵向 水平位移来确定，并使得在拉索23和纵向挡块8能够共同发挥作用。横向挡块14锚固于上座板2上，其高度应能保证在支座横向移位时能够与下座板 1有合适的接触，以便剪力键被剪断后有效防止落梁的发生，横向挡块14的位置应该按照 支座上、下座板设计允许的最大横向水平位移来确定，第四缓冲板20以有机高分子粘结材 料粘结于横向挡块14内侧。在地震发生之前的正常状态下，由于左右各一个抗剪螺栓7的作用，使上座板2、 下座板1联结为一体，因而使本实用新型结构的外置抗震剪力键抗震支座表现为固定支座 的形式，即由抗剪螺栓7约束上座板2与下座板1之间的水平位移。然而，当地震发生时，前 述的纵向水平力大于抗剪螺栓7的剪切口 19的抗剪强度时，抗剪螺栓7被剪断，并且由下 端的螺栓自动脱位装置9弹脱，可见，抗剪螺栓7起到两个方面的作用，一是能够消耗地震 所造成的导致上座板2、下座板1水平位移的部分能量，从而保护桥梁；二是由于抗剪螺栓 7断开，解除了对上座板2、下座板1的约束，使支座的性质从先前的固定支座转型为多向活 动支座。当然，抗剪螺栓7的剪切口 19耐受断裂的力是依据力学原理通过设计计算而得到 的。此外，在抗剪螺栓7断开后，支座在纵向运动位移值超过一定设计值时，纵向挡块8上 的缓冲板11与下座板接触开始限位，而同时四组拉索23承受拉力，进而与纵向挡块8—起 参与受力，即使得支座在纵向挡块与拉索联合限位，避免挡块或拉索单独承受冲击受剪作 用，增强了抗震能力，与此同时，支座在横向运动位移值超过一定设计值时，横向挡块14上 的缓冲板20与下座板接触开始限位。作为本发明实施例的一种变换，与外置抗震剪力键装置配合的支座可以采用盆式 支座、球型支座，也可以采用其他类型和指标。[0039]作为本发明实施例的又一种变换，所述外置抗震剪力键可以在平面内横向两侧布 置，也可以在纵向两侧布置。作为本发明实施例的又一种变换，所述设置在每侧作为外置抗震剪力键的抗剪螺 栓的数量依据力学需要可以是1-100根抗剪螺栓，其分布形式应根据设计进行布置。作为本发明实施例的又一种变换，作为外置抗震剪力键的抗剪螺栓以及挡块的尺 寸、材料强度、弹性模量等均可根据需要进行设计调整。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，本发明的保护范 围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质 性的各种修改和改进，只要支座结构上使用本发明的外置抗震剪力键，都应视为落在本发 明的保护范围之内。
权利要求1.一种外置抗震剪力键拉索减震支座，包括具有座体(34)并且座体(34)具有座腔 (30)的下座板(1)、上座板O)，和依次叠置于所述座腔(30)内的第一缓冲板(3)、中间板 G)、减磨板(5)以及第二缓冲板(6)，其特征在于还包括有抗剪螺栓(7)、拉索(23)、纵向 挡块(8)、横向挡块(14)、耳板(17)和螺栓自动脱位装置(9)；所述上座板O)的纵向每侧 下方各锚固有一组纵向挡块(8)，其高度应能保证在支座移位时能够与下座板(1)有合适 的接触；所述上座板⑵的横向每侧下方各锚固有一组横向挡块(14)，其高度应能保证在 支座移位时能够与下座板(1)有合适的接触；所述抗剪螺栓(7)为2个，分别位于支座的横 向两侧，抗剪螺栓(7)依次穿过耳板(17)、横向挡块(14)的第二螺栓孔( )，其上端与上 座板( 上的第三螺栓孔09)通过联接螺纹(XT)旋固，下端探出耳板(17)上的第一螺栓 孔与一螺栓自动脱位装置(9)联结，并且在抗剪螺栓(7)的中部构成有剪切口(19)； 所述拉索的一端与上座板( 联结，另一端与下座板(1)联结。
2.根据权利要求1所述外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述抗剪螺栓(7) 的两端均具有联结螺纹(27)，螺栓自动脱位装置(9)通过该联结螺纹(XT)与抗剪螺栓(7) 联结。
3.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述螺栓自动脱 位装置(9)包括螺母(31)、弹簧(3 和垫圈(33)，弹簧(3 和垫圈(3 套置在抗剪螺栓 (7)上，螺母(31)与联结螺纹(XT)旋接配合，弹簧(32)位于螺母(31)与垫圈(33)之间。
4.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述拉索03)由 2-19根钢绞线、高强度钢丝束或碳纤维组成。
5.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述上座板(2) 的四个角部各设有一第二拉索孔(13)，相应的，下座板(1)的四个角部各设有一第一拉索 孔( )，每组拉索的上端各与相应的第二拉索孔(1 联结，下端各与相应的第一拉索 孔(26)联结。
6.根据权利要求5所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述的每组拉索 (23)的上端设置有一组归位弹簧(25)，下端设置有另一组归位弹簧05)。
7.根据权利要求5所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述的每组拉索 (23)的上端通过第二定位帽04)与固定于第二拉索孔(1 内，下端通过第一定位帽(35) 与固定于第一拉索孔06)内。
8.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于纵向挡块(8)内 侧粘结有第三缓冲板(11)。
9.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于横向挡块(14)内 侧粘结有第四缓冲板00)。
10.根据权利要求1所述的外置抗震剪力键拉索减震支座，其特征在于所述第一缓冲 板⑶与中间板⑷之间设有密封圈(18)，所述中间板(4)面向所述减磨板(5)的一个表 面构成有一滑板腔(10)。
专利摘要本实用新型涉及一种外置抗震剪力键拉索减震支座。包括下座板、上座板、横向挡块、纵向挡块、缓冲板、中间板、减磨板、归位弹簧，还包括抗剪螺栓、拉索和螺栓自动脱位装置。抗剪螺栓穿置在耳板、横向挡块和上座板上，上端与上座板、横向挡块旋固，下端与一螺栓自动脱位装置联结，拉索分别与上、下座板联结。本实用新型能消耗地震发生时对桥梁所产生的作用能量，在发生较大纵向水平位移超过限制时，拉索与纵向挡块一起参与受力，即使得拉索与纵向挡块联合限位，避免挡块或拉索单独承受冲击受剪作用，增强了抗震能力；同时，横向挡块亦可保证支座在横向的位移限值；另外，剪力键外置方便震后迅速更换剪力键以修复支座，能够节省时间及造价。
文档编号E04H9/02GK201843072SQ20102055707
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者党新志, 张于晔, 朱钊, 袁万城, 韦正华 申请人:同济大学