自复位摩擦阻尼减震支座及减震桥梁的制作方法

本发明涉及减震技术领域，具体而言，涉及自复位摩擦阻尼减震支座及减震桥梁。

背景技术：

随着现代高速铁路的发展，桥梁在铁路路线中的比重越来越高。当地震灾害发生时，桥梁是最易损坏的部分；采用桥梁减隔震支座装置是一种切实可行的减震方法，也是目前发展比较成熟、运用较广泛的一种抗震技术。目前国内主要的抗震支座装置有抗震型盆式橡胶固定支座、铅芯橡胶支座和摩擦摆式隔震支座等。

抗震型盆式橡胶固定支座具有良好的阻尼性，通过剪切变形使上下地震运动隔离，有结构简单，制造工艺简单，易安装，成本低的优点。但也存在一定局限性，具体表现在水平刚度和屈服强度较低，滞回性能较低；不具备竖向和横向自复位能力，橡胶容易老化；上下板之间的水平位移没有有效的约束，当产生过大位移时容易导致落梁的危害。

铅芯橡胶支座耗能能力强，各种蠕变变形引起的支座内应力小，但是支座的剪切性能受竖向载荷的影响较大，随着铅芯的增加，支座恢复能力会减弱，在多维随机的地震中不能起到有效的减隔震作用。

摩擦摆式减隔震支座是依靠两个曲面像钟摆摩擦运动来实现减隔震的作用，通过延长结构的自振周期和摩擦耗能来减小地震力的作用。摆动时球面高程发生变化，通过抬高上部结构实现势能做功耗能；震后可通过上部自重复位。但会引起梁体高度的变化和抬升，一方面会影响铁路桥梁轨道的平顺性，影响行车安全性；另一方面会产生附加内应力，影响桥梁总体的力学结构，尤其是在铁路简支梁和大跨度连续梁上不宜使用。同时球面半径大，结构尺寸大、成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自复位摩擦阻尼减震支座，其结构简单，并能有效提高水平耗能和复位能力，且不影响桥梁的整体力学结构。

本发明的另一目的在于提供一种减震桥梁，其结构简单，并能有效提高水平耗能和复位能力，且不影响桥梁的整体力学结构。

本发明提供一种技术方案：

一种自复位摩擦阻尼减震支座，包括第一支座板、第二支座板、支撑面板、摩擦件、第一减震件及第二减震件。第一支座板与支撑面板连接，摩擦件的两端分别与支撑面板远离第一支座板的一端和第二支座板连接，且摩擦件可相对支撑面板和第二支座板滑动。第一减震件的一端与摩擦件连接，第一减震件的另一端与支撑面板连接。第二减震件的一端与摩擦件连接，第一减震件的另一端与第二支座板连接。

进一步地，上述摩擦件设置有第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨分别设置于摩擦件相对的两个滑动面上，支撑面板与第一滑轨连接，并可相对第一滑轨滑动，第二支座板与第二滑轨连接，并可相对第二滑轨滑动。

进一步地，上述第一滑轨的延伸方向与第二滑轨的延伸方向相互垂直。

进一步地，上述第一滑轨与支撑面板之间贴合有第一耐磨层，第二滑轨与第二支座板之间还贴合有第二耐磨层，第一耐磨层和第二耐磨层成平面或折面状。

进一步地，上述第一减震件设置于第一滑轨的延伸方向，第二减震件设置于第二滑轨的延伸方向。

进一步地，上述第一减震件包括第一连接部、第二连接部及减震连接部，减震连接部的两端分别与第一连接部和第二连接部连接，第一连接部与支撑面板连接，第二连接部与摩擦件远离支撑面板的一侧连接。

进一步地，上述减震连接部的截面尺寸大于第一连接部的截面尺寸，或大于第二连接部的截面尺寸。

进一步地，上述第一连接部与支撑面板通过卡接、焊接或螺钉连接。

进一步地，上述支撑面板靠近第一支座板的一侧设置有第一减震部，第一支座板靠近支撑面板的一侧设置有与第一减震部配合的第二减震部。

一种减震桥梁，包括桥梁本体、墩柱及自复位摩擦阻尼减震支座。自复位摩擦阻尼减震支座包括第一支座板、第二支座板、支撑面板、摩擦件、第一减震件及第二减震件。第一支座板与支撑面板连接，摩擦件的两端分别与支撑面板远离第一支座板的一端和第二支座板连接，且摩擦件可相对支撑面板和第二支座板滑动。第一减震件的一端与摩擦件连接，第一减震件的另一端与支撑面板连接。第二减震件的一端与摩擦件连接，第一减震件的另一端与第二支座板连接。自复位摩擦阻尼减震支座位于桥梁本体与墩柱之间，且第一支座板与桥梁本体连接，第二支座板与墩柱连接。

相比现有技术，本发明提供的自复位摩擦阻尼减震支座及减震桥梁的有益效果是：

当地震强度较小时，支撑面板和第二支座板与摩擦件之间保持固定，即支撑面板和第二支座板均不能相对摩擦件滑动，进而起到保证水平刚度和传递水平力的作用，保证列车的正常运行功能；当地震强度较大时，摩擦件与第二支座板和支撑面板之间的约束解除，摩擦件与第二支座板和支撑面板之间通过滑移产生摩擦阻力消耗地震能量；自复位摩擦阻尼减震支座的位移的产生可以延长桥梁结构的基本自振周期，缓冲减震；两个方向的位移分解可以适应任意方向的地震水平位移，减小结构的破坏。水平位移及耗能不会引起支座的高度变化，不影响梁体的力学结构。同时，摩擦件的移动带动第一减震件和第二减震件产生变形，在变形与恢复的滞回过程中吸收大量能量。第一减震件和第二减震件的复位可以驱动相对滑动的支撑面板与摩擦件之间及第二支座板与摩擦件朝第二支座板和支座面板的中心平衡位置移动实现自动复位。第一减震件和第二减震件将摩擦件、支撑面板和第二支座板之间的相对位移控制在一定范围内，防止位移过大导致落梁事故。本发明提供的自复位摩擦阻尼减震支座及减震桥梁的结构简单，并能有效提高水平耗能和复位能力，且不影响桥梁的整体力学结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座的剖面结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座的分解结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的摩擦件的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的第一减震件、第二减震件、第一滑轨及第二滑轨水平投影方向的结构示意图；

图5为本发明的第一实施例提供的第一耐磨层、第二耐磨层及第三耐磨层的结构示意图；

图6为本发明的其他实施例提供的第一耐磨层的结构示意图；

图7为本发明的第一实施例提供的第一减震件的结构示意图。

图标：100-自复位摩擦阻尼减震支座；110-第一支座板；111-第二减震部；112-第三耐磨层；120-第二支座板；130-支撑面板；131-第一减震部；140-摩擦件；141-第一滑轨；142-第二滑轨；150-第一减震件；151-第一连接部；152-第二连接部；153-减震连接部；160-第二减震件；170-销钉；181-第一耐磨层；182-第二耐磨层；191-吸震橡胶；192-螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种自复位摩擦阻尼减震支座100，其结构简单，并能有效提高水平耗能和复位能力，且不影响桥梁的整体力学结构。

本实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100包括第一支座板110、第二支座板120、支撑面板130、摩擦件140、第一减震件150及第二减震件160。第一支座板110与支撑面板130连接，摩擦件140的两端分别与支撑面板130远离第一支座板110的一端和第二支座板120连接，且摩擦件140可相对支撑面板130和第二支座板120滑动。第一减震件150的一端与摩擦件140连接，第一减震件150的另一端与支撑面板130连接。第二减震件160的一端与摩擦件140连接，第一减震件150的另一端与第二支座板120连接。

需要说明的是，当地震强度较小时，支撑面板130和第二支座板120与摩擦件140之间保持固定，即支撑面板130和第二支座板120均不能相对摩擦件140滑动，进而起到保证水平刚度和传递水平力的作用，保证列车的正常运行功能；当地震强度较大时，摩擦件140与第二支座板120和支撑面板130之间的约束解除，第二支座板120与支撑面板130通过滑移以进行摩擦耗能。梁体的重力使滑移产生摩擦阻力来消耗地震冲击力，将地震力转化为热能消耗掉。摩擦力的大小可以通过调解接触面数量、接触面积大小、接触面粗糙度，以实现不同的抗震级别要求；对应后面详述实施方案中的滑轨数目、耐磨层材料、耐磨层表面形状。同时，第一减震件150可以在支撑面板130相对摩擦件140滑动时，通过变形与恢复的滞回过程增大其耗能，第二减震件160可以在第二支座板120与摩擦件140之间的相对滑动过程中，通过变形与恢复的滞回过程增大其耗能，进一步减震。第一减震件150和第二减震件160可以驱动相对滑动的支撑面板130与摩擦件140之间及第二支座板120与摩擦件140之间朝自复位摩擦阻尼减震支座100的中心平衡位置移动，实现自动复位。

可以理解，第一减震件150和第二减震件160具有良好的滞回特性，并在塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因此可以在地震过程中进一步吸收地震能量，提高系统的阻尼比，起到更加良好的减震效果。并且，第一减震件150还能将支撑面板130与摩擦件140之间的相对位移控制在一定范围内，第二减震件160还能将第二支座板120与摩擦件140之间的相对位移控制在一定范围内，以防止位移过大导致的落梁事故。

在本实施例中，第一减震件150和第二减震件160为弧形钢板形状的弹塑性钢阻尼元件，材料为具屈服后滞回变形能力强且稳定的钢材，如q235或q345类钢。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，第一减震件150和第二减震件160也可以为其他的结构，在此不再赘述。

可以理解的是，摩擦件140可以限定当支撑面板130和第二支座板120可以相对摩擦件140滑动时，支撑面板130和第二支座板120相对摩擦件140滑动的方向。进而通过设置第一减震件150和第二减震件160的方式起到进一步减震和使支撑面板130和第二支座板120在滑动后的复位的作用。

需要说明的是，摩擦件140与支撑面板130和第二支座板120之间的连接方式存在两种状态：其一，当没有外力作用或外力较小时，摩擦件140与支撑面板130和第二支座板120之间均为固定连接；其二，当受到较大外力时，摩擦件140与支撑面板130和第二支座板120之间均为滑动连接。

优选地，摩擦件140通过多组销钉170分别与支撑面板130和第二支座板120连接。销钉170能控制支座的水平临界解锁载荷。当地震强度小于此载荷时，起到保证水平刚度和传递水平力的作用，以保证列车的正常运行功能；当地震强度大于此载荷时，销钉170剪断，以通过相对滑动的方式进行耗能减震。

请参阅图3和图4，在本实施例中，摩擦件140设置有第一滑轨141和第二滑轨142，第一滑轨141和第二滑轨142分别设置于摩擦件140相对的两个侧面，支撑面板130与第一滑轨141连接，并可相对第一滑轨141滑动，第二支座板120与第二滑轨142连接，并可相对第二滑轨142滑动。

可以理解的是，第一滑轨141和第二滑轨142的作用是将外界对本实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100的力分解为沿第一滑轨141的延伸方向的力和沿第二滑轨142的延伸方向的力，也就是说，第一滑轨141和第二滑轨142的作用是对自复位摩擦阻尼减震支座100的受力进行两个方向分解，从而每个方向受到的力和发生的位移变小，进而起到减震的效果。

同时，通过第一滑轨141和第二滑轨142的往复摩擦产生阻力，将地震冲击转化成热能耗散，持续消耗地震能量，实现减震功能；同时，第一滑轨141和第二滑轨142可以将地震情况下的位移沿第一滑轨141的方向和第二滑轨142的方向这两个方向进行分解，以适应不同方向的地震水平位移，减小结构的破坏。水平耗能及位移不会引起本实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100在高度的变化以及安装在自复位摩擦阻尼减震支座100上的梁体的抬升，也不会影响梁体的力学结构。

需要说明的是，支撑面板130和第二支座板120分别相对第一滑轨141和第二滑轨142产生位移可以延长桥梁结构的基本自震周期，避开地震能量集中的频率范围，减小地震响应从而起到良好的隔震效果；位移的分解扩大了水平位移能力，提高了自复位摩擦阻尼减震支座100承受水平冲击力的能力。

可以理解的是，第一滑轨141和第二滑轨142的数量既可以是一个，也可以是两个或多个，在本实施例中，对第一滑轨141和第二滑轨142的数量不做具体限定。通过第一滑轨141和第二滑轨142数量的调整，也可以进一步调整摩擦件140的摩擦力大小。

在本实施例中，第一滑轨141的延伸方向与第二滑轨142的延伸方向相互垂直。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，第一滑轨141的延伸方向与第二滑轨142的延伸方向也可以不相互垂直，比如第一滑轨141的延伸方向与第二滑轨142的延伸方向呈锐角设置等。

在本实施例中，第一减震件150设置于第一滑轨141的延伸方向，第二减震件160设置于第二滑轨142的延伸方向。

可以理解的是，第一减震件150设置于第一滑轨141的延伸方向，可以在支撑面板130沿第一滑轨141滑动时，起到减震和缓冲的作用，并且可以带动两者复位。优选地，第一减震件150的数量为两个，且这两个第一减震件150分别设置于第一滑轨141沿其延伸方向相对的两端。

同样，可以理解的是，第二减震件160设置于第二滑轨142的延伸方向，可以在第二支座板120沿第二滑轨142滑动时，起到减震和缓冲的作用，并且可以带动两者复位。优选地，第二减震件160的数量为两个，且这两个第二减震件160分别设置于第二滑轨142沿其延伸方向的两端。

请结合参阅图3和图5，在本实施例中，为了增加相对滑动的支撑面板130与摩擦件140之间的耐磨性，同时实现对摩擦力大小的调整，在第一滑轨141与支撑面板130之间贴合有第一耐磨层181；为了增加相对滑动的第二支座板120与摩擦件140之间的耐磨性和对摩擦力的调整，第二滑轨142与第二支座板120之间贴合有第二耐磨层182。

请参阅图6，在本发明的其他实施例中，设置于摩擦件140和支撑面板130之间的第一耐磨层181还可以以折面的方式进行设置，以进一步增加第一耐磨层181与摩擦件140和支撑面板130之间的摩擦系数。可以理解的是，将耐磨板斜面方向设计成折面形状，运用楔紧增压的原理，增大接触面积以增大横向摩擦力，提高摩擦耗能能力；发生滑移时，折面结构发生挤压，在相同的位移条件下可以获得较大的摩擦力。

可以理解的是，第二耐磨层182也可以采用上述图6的结构，以提高第二支座板120与摩擦件140之间的摩擦力。

需要说明的是，第一减震件150和第二减震件160的作用和效果类似，以下仅对第一减震件150的具体结构和连接关系等进行详细说明，对于第二减震件160的具体结构和连接关系可以参照第一减震件150，在此不再赘述。

请参阅图7，在本实施例中，第一减震件150包括第一连接部151、第二连接部152及减震连接部153，减震连接部153的两端分别与第一连接部151和第二连接部152连接，第一连接部151与支撑面板130连接，第二连接部152与摩擦件140远离支撑面板130的一侧连接。

在本实施例中，减震连接部153的截面尺寸大于第一连接部151的截面尺寸或第二连接部152的截面尺寸。也就是说，在第一连接部151、第二连接部152及减震连接部153中，减震连接部153的截面尺寸最大。

可以理解的是，第一减震件150主要承受水平剪切力，也承受一定扭转应力。减震连接部153所承受的剪切应力既比第一连接部151和第二连接部152所承受的应力复杂，也大于第一连接部151和第二连接部152所承受的扭转应力。减震连接部153的截面尺寸大于第一连接部151和第二连接部152的宽度可以使减震连接部153的承受载荷的能力大于第一连接部151和第二连接部152承受载荷的能力，进而在保证结构简单的基础上，保证了减震连接部153的使用寿命。同时，也提高变形和复位的滞回过程中吸收能量的能力，以及驱动复位提供足够的动力。

在本实施例中，第一连接部151与支撑面板130通过螺钉连接。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，第一连接部151与支撑面板130也可以通过其他连接方式连接在一起，比如卡接、焊接或粘接等。

请继续参阅图5，在本实施例中，第一支座板110靠近支撑面板130的一侧设置有第二减震部111，支撑面板130靠近第一支座板110的一侧设置有与第二减震部111配合的第一减震部131。

在本实施例中，第二减震部111为凸球面板，第一减震部131为与凸球面板匹配的凹球面板。

同时，在本实施例中，第一支座板110与支撑面板130之间还设置有第三耐磨层112，以减小第一支座板110与支撑面板130之间的磨损。优选地，第三耐磨层112为球面耐磨层。

请继续参阅图2，在第一支座板110与支撑面板130之间还设置有吸震橡胶191，减震橡胶设置于第一支座板110上靠近四个角的部分，且在本实施例中，吸震橡胶191通过螺栓192与第一支座板110固定连接。可以理解的是，第三耐磨层112可以增加第一支座板110与支撑面板130之间的耐磨性和耗能性。吸震橡胶191承受并吸收第二减震部111倾覆或转动时产生的冲击能量。

本实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100的有益效果：当地震强度较小时，支撑面板130和第二支座板120与摩擦件140之间保持固定，即支撑面板130和第二支座板120均不能相对摩擦件140滑动，进而起到保证水平刚度和传递水平力的作用，保证列车的正常运行功能；当地震强度较大时，摩擦件140与第二支座板120和支撑面板130之间的约束解除，第二支座板120与支撑面板130通过滑移以进行摩擦耗能。同时，摩擦件140的移动带动第一减震件150和第二减震件160产生变形，在变形与恢复的滞回过程中吸收大量能量。在地震消失后，第一减震件150和第二减震件160可以使相对滑动的支撑面板130与摩擦件140之间及第二支座板120与摩擦件140朝自复位摩擦阻尼减震支座100的中心平衡位置移动实现自动复位。第一减震件150和第二减震件160将摩擦件140、支撑面板130和第二支座板120之间的相对位移控制在一定范围内，防止位移过大导致落梁事故。本实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100的结构简单，并能有效提高水平耗能和复位能力，且不影响桥梁的整体力学结构。第二实施例

本实施例提供了一种减震桥梁(图未示)，包括桥梁本体(图未示)、墩柱(图未示)及第一实施例提供的自复位摩擦阻尼减震支座100。自复位摩擦阻尼减震支座100包括第一支座板110、第二支座板120、支撑面板130、摩擦件140、第一减震件150及第二减震件160。第一支座板110与支撑面板130连接，摩擦件140的两端分别与支撑面板130远离第一支座板110的一端和第二支座板120连接，且摩擦件140可相对支撑面板130和第二支座板120滑动。第一减震件150的一端与摩擦件140连接，第一减震件150的另一端与支撑面板130连接。第二减震件160的一端与摩擦件140连接，第一减震件150的另一端与第二支座板120连接。自复位摩擦阻尼减震支座100位于桥梁本体与墩柱之间，且第一支座板110与桥梁本体连接，第二支座板120与墩柱连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。