本实用新型涉及桥梁结构领域，尤其涉及一种用于桥梁减震耗能的装配式摩擦摆支座，适应于梁桥、斜拉桥和拱桥等，用于提高桥梁的抗震能力。
背景技术：
国内修建的桥梁工程部分位于高烈度地震区。为了确保桥梁的安全性，必须对桥梁结构进行减隔震设计。摩擦摆支座是常见的减隔震支座，具有较强的自复位能力和优良的减震和隔震性能。摩擦摆支座的原理是将桥梁上部结构与墩台隔离，利用摩擦摆支座的隔震周期来延长桥梁结构的自振周期，降低地震引起的动力放大效应对桥梁结构产生的破坏。同时，摩擦摆支座在水平滑动过程会产生竖向位移，通过动能与势能的转换及摩擦耗能，有效地转移和消耗地震能量。
然而，传统的摩擦摆支座存在以下不足：
(1)装配化程度低，传统的沟槽式摩擦摆支座的上支座板、下支座板的端面挡块与座板为整体，在加工过程中需要从一整块钢板中铣出一个凹槽，或者对铸件的凹槽进行二次铣加工，该凹槽的加工工艺复杂、加工精度相对较低，且加工成本相对较高；
(2)各向同性，传统摩擦摆支座的上支座板和下支座板的平面投影均为圆形，上支座板、下支座板在各方向的曲率半径、摩擦系数等参数相同，导致其各方向减隔震刚度、阻尼特性完全相同，无法满足桥梁结构不同方向的减隔震性能需求；
(3)滑板耐久性不足，传统的摩擦摆支座滑板常采用聚四氟乙烯板或改性超高分子量聚乙烯板。实际使用过程中，聚四氟乙烯板的耐磨耗性能及尺寸稳定性均不够理想，需通过加适量的填充剂或加硅脂润滑来改善聚四氟乙烯板的耐磨耗性能。在涂有硅油脂的情况下，支座的摩擦系数一般在0.01以下，对于摩擦摆支座而言不能起到良好的阻尼效果。另外，正常运营状态下桥梁累积位移较大，普通摩擦摆耐磨板干磨耗累积位移不到10km，不能满足高烈度地震区耐磨板抗快速磨损能力高的要求。
因此，传统的摩擦摆支座的装配化程度较低，无法实现桥梁结构基于性能需求的各向异性减隔震设计，且滑板材料的耐久性较差，无法有效保障桥梁结构的安全性。为了实现桥梁支座的高精度装配化生产，实现桥梁结构的各向异性的减隔震需求，提高支座的耐久性，亟需研发新型的摩擦摆支座。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本实用新型提供了一种装配式摩擦摆支座，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本实用新型的一个方面，提供了一种装配式摩擦摆支座，包括：
上支座板组件，设置于所述装配式摩擦摆支座的最上层，包括：
上支座板，所述上支座板水平设置；
上端面挡块，通过连接螺栓垂直连接于所述上支座板的四周；
下支座板组件，设置于所述装配式摩擦摆支座的最下层，包括：
下支座板，所述下支座板水平设置；
下端面挡块，通过连接螺栓垂直连接于所述下支座板的四周；
上衬板，设置于所述上支座板组件下方；
下承板，设置于所述上衬板下方、所述下支座板组件的上方；
上滑板，粘贴在所述上衬板的顶面，设置于所述上支座板组件与所述上衬板之间；
中滑板，粘贴在所述上衬板的底面，设置于所述上衬板与所述下承板之间；
下滑板，粘贴在所述下承板的底面，设置于所述下承板与所述下支座板组件之间。
在一些实施例中，所述装配式摩擦摆支座还包括：
抗剪块，设置于所述下承板和/或上衬板两侧；
抗剪销，用于将所述下承板两侧的抗剪块连接于所述下支座板组件的下端面挡块上，限制下承板与下支座板组件发生相对滑动；和/或将所述上衬板两侧的抗剪块连接于所述上支座板组件的上端面挡块上，限制上衬板与上支座板组件发生相对滑动。
在一些实施例中，所述上支座板的底面为第一凹球面，顶面为平面，所述上支座板组件的底面呈内凹槽球面；
所述下支座板的顶面为第二凹球面，底面为平面，所述下支座板组件的顶面呈内凹槽球面。
在一些实施例中，所述上支座板的第一凹球面的曲率半径为r1，下支座板的第二凹球面的曲率半径为r2，其中，r2＝0.5r1～1.5r1。
在一些实施例中，所述上支座板的平面投影长边方向的长度为l1，短边方向为0.3l1～0.4l1；
所述下支座板的平面投影长边方向的长度为l2，其中，l2＝0.5l1～1.5l1，短边方向的长度为0.3l2～0.4l2。
在一些实施例中，所述上衬板的顶面为第一凸球面，底面为第三凹球面，所述第一凸球面、第三凹球面的表面分别粘贴上滑板、中滑板；
所述下承板的顶面为第二凸球面、底面为第三凸球面，所述第二凸球面的曲率半径是第三凸球面的曲率半径的0.1～0.5倍，且第三凸球面的表面粘贴下滑板。
在一些实施例中，所述上支座板的第一凹球面与所述上衬板第一凸球面上粘贴的上滑板形成滑动摩擦副，实现所述装配式摩擦摆支座的横向滑移；
所述上衬板的第三凹球面上粘贴的中滑板与所述下承板的第二凸球面形成转动摩擦副，实现所述装配式摩擦摆支座的水平转动和竖向转动；
所述下承板的第三凸球面上粘贴的下滑板与所述下支座板的第二凹球面形成滑动摩擦副，实现所述装配式摩擦摆支座的纵向滑移。
在一些实施例中，所述上支座板组件的上端面挡块和/或下支座板组件的下端面挡块设置有抗剪销的连接销孔，所述连接销孔用于与抗剪销配合安装上衬板和/或下承板两侧抗剪块。
在一些实施例中，所述装配式摩擦摆支座构成：
纵向滑动型支座，其中，所述上支座板组件与上衬板之间安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述下支座板组件与下承板之间不安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述下承板能够在下支座板组件的第二凹球面内进行纵向或某一偏角方向的单方向自由滑动；或
横向滑动型支座，其中，所述上支座板组件与上衬板之间不安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述下支座板组件与下承板之间安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述上衬板能够在上支座板组件的第一凹球面内进行横向或某一偏角方向的单方向自由滑动；或
双向滑动型支座，其中，所述上支座板组件与上衬板之间不安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述下支座板组件与下承板之间不安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述下承板能够在下支座板组件的第二凹球面内进行纵向或某一偏角方向的单方向自由滑动，所述上衬板能够在上支座板组件的第一凹球面内进行横向或某一偏角方向的单方向自由滑动；或
双向固定型支座，其中，所述上支座板组件与上衬板、所述下支座板组件与下承板之间均安装抗剪销与抗剪块组成的抗剪组件，所述装配式摩擦摆支座在水平方向的滑动受到约束。
在一些实施例中，所述上滑板、下滑板的静摩擦系数0.03～0.06、动摩擦系数为0.02～0.04、弹性模量为1500mpa，且在45mpa面压、15km长距离干磨耗时线磨耗小于20μm/km，保证所述的装配式摩擦摆支座在速度大于0.4m/s的快速摩擦滑动下正常发挥其减隔震功能；和/或
所述中滑板表面设置储油槽，用于所述装配式摩擦摆支座组装时填满硅脂。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本实用新型装配式摩擦摆支座至少具有以下有益效果其中之一：
(1)本实用新型提供的装配式摩擦摆支座，采用高精度、低成本装配化生产。在支座的上座板、下座板的加工中，先对曲面凹槽进行铣加工，再分别通过连接螺栓与端面挡块连接形成上支座板组件、下支座板组件，最后与上衬板、下承板快速组装形成支座整体，实现了支座的高精度、高效率、低成本的装配化生产；
(2)本实用新型提供的装配式摩擦摆支座，采用基于性能需求的各向异性减隔震设计。上支座板、下支座板的曲面凹槽曲率半径、长度、摩擦系数等参数，根据桥梁纵向与横向的减隔震需求分别进行设计；同时，由于上衬板第三凹球面粘贴的中滑板与下承板的第二凸球面形成转动摩擦副，具有水平转动和竖向转动功能。因此，本实用新型实现了基于性能需求的桥梁结构各向异性减隔震设计，能够保障桥梁结构的减隔震设计更安全、经济；
(3)本实用新型提供的装配式摩擦摆支座，采用耐久性高的超高性能含氟材料(uhpf)滑板，滑板的静摩擦系数0.03～0.06，动摩擦系数0.02～0.04，弹性模量1500mpa，且该滑板在45mpa面压、15km长距离干磨耗时线磨耗小于20μm/km，保证装配式摩擦摆支座快速摩擦滑动下(速度大于0.4m/s)正常发挥其减隔震功能；
(4)本实用新型提供的装配式摩擦摆支座，采用在上支座板组件与上衬板、下支座板组件与下承板间设置抗剪组件，实现了桥梁在汽车活载、温度作用、大风荷载以及中小地震等工况下，支座能够限制桥梁主梁与桥墩发生相对运动；但在大地震工况下，地震引起的支座水平力大于抗剪组件的抗剪承载力，抗剪销11被剪断，抗剪组件不再对支座在该方向的滑动进行约束，支座发挥减震耗能功能；同时，支座在四周设置端面挡块形成具有内凹球面滑槽的上支座板组件、下支座板组件，实现支座滑动过程中的侧向约束和端部限位，避免主梁发生落梁危险；
(5)本实用新型提供的装配式摩擦摆支座，相对于普通摩擦摆支座装配化程度高、耐久性好、成本低，减隔震机理明确，适用性广。
附图说明
图1为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的等轴视图；
图2为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的正视图；
图3为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的侧视图；
图4a、图4b、图4c是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上支座板组件的示意图，其中图4a是上支座板组件的俯视图，图4b是上支座板组件的正视图，图4c是上支座板组件的侧面图；
图5a、图5b、图5c是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的下支座板组件的示意图，其中图5a是下支座板组件的俯视图，图5b是下支座板组件的正视图，图5c是下支座板组件的侧面图；
图6a、图6b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上衬板和下承板组件的示意图，其中图6a是上衬板和下承板组件的正视图，图6b上衬板和下承板组件的侧视图；
图7a、图7b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上衬板的示意图，其中图7a是上衬板的正视图，图7b是上衬板的侧视图；
图8a、图8b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的下承板的示意图，其中图8a是下承板的正视图，图8b是下承板的侧视图；
图9a、图9b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上端面挡块的示意图，其中图9a是上端面挡块的正视图，图9b是上端面挡块的侧视图；
图10a、图10b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的下端面挡块的示意图，其中图10a是下端面挡块的正视图，图10b是下端面挡块的侧视图。
【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】
1、上支座板；2、下支座板；3、上端面挡块；4、下端面挡块；5、上衬板；6、下承板；7、上滑板；8、中滑板；9、下滑板；10、连接螺栓；11、抗剪销；12、抗剪块；13、第一凹球面；14、第二凹球面；15、抗剪销连接销孔；21、上支座板组件；22、下支座板组件；51、第一凸球面；52、第三凹球面；61、第二凸球面；62、第三凸球面。
具体实施方式
针对现有摩擦摆支座的不足，本实用新型提供了一种装配式摩擦摆支座，以实现支座高精度装配化生产，实现基于性能的桥梁各向异性减隔震设计，同时提高支座使用耐久性。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。
在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种装配式摩擦摆支座，图1为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的等轴视图；图2为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的正视图；图3为本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的侧视图。如图1至图3所示，一种装配式摩擦摆支座，主要包括上支座板1、下支座板2、上端面挡块3、下端面挡块4、上衬板5、下承板6、上滑板7、中滑板8、下滑板9、连接螺栓10、抗剪销11、抗剪块12等。
图4a、图4b、图4c是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上支座板组件的示意图；图5a、图5b、图5c是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的下支座板组件的示意图。如图4a-4c、图5a-5c所示，上支座板1的底面为第一凹球面13，顶面为平面，上支座板1的四周与上端面长挡块3通过连接螺栓10组装成内凹槽球面的上支座板组件21。下支座板2的顶面为第二凹球面14，底面为平面，下支座板2的四周与下端面长挡块4通过连接螺栓10组装成内凹槽球面的下支座板组件22。该装配连接的结构形式不仅有利于上支座板1第一凹球面13、下支座板2第二凹球面14的高精度曲面加工，而且还实现了支座的快速装配化安装，能够有效降低支座的成本。
请再参见图4、图5，上支座板1、下支座板2的球面凹槽的长度、曲率半径等可以根据桥梁结构纵向、横向方向的减隔震性能需求进行分别设计，使得支座纵向、横向的滑动位移、隔震刚度各不相同，实现桥梁基于性能需求的各向异性减隔震设计。上支座板1的平面投影长边方向长度为l1，短边方向为0.3l1～0.4l1；下支座板2的平面投影长边方向长度为l2(l2＝0.5l1～1.5l1)，短边方向为0.3l2～0.4l2；上支座板1第一凹球面13的曲率半径为r1，下支座板2第二凹球面14的曲率半径为r2(r2＝0.5r1～1.5r1)。
图6a、图6b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上衬板和下承板组件的示意图；图7a、图7b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上衬板的示意图。如图1-3、图6a-7b所示，上衬板5的顶面为第一凸球面51，底面为第三凹球面52，第一凸球面51、第三凹球面52的表面分别粘贴上滑板7、中滑板8。下承板6的顶面为第二凸球面61、底面为第三凸球面62，第二凸球面61比第三凸球面62的曲率半径小，且第三凸球面62的表面粘贴下滑板9。其中，上支座板1安装于上衬板5上面，且上支座板1的第一凹球面13与上衬板5第一凸球面51粘贴的上滑板7形成滑动摩擦副，实现支座的横向滑移功能；上衬板5安装于下承板6上面，且上衬板5的第三凹球面52粘贴的中滑板8与下承板6的第二凸球面61形成转动摩擦副，实现支座的水平转动和竖向转动功能；下承板6安装于下支座板2上面，且下承板6的第三凸球面62粘贴的下滑板9与下支座板2的第二凹球面14形成滑动摩擦副，实现支座的纵向滑移功能。
图9a、图9b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的上端面挡块的示意图；图10a、图10b是本实用新型实施例装配式摩擦摆支座的下端面挡块的示意图。如图3-5c、图9a-10b所示，上支座板组件21的上端面挡块3、下支座板组件22的下端面挡块4均可以设置抗剪销11的连接销孔15，上衬板5、下承板6的两侧均可以设置抗剪块12。通过对上支座板组件21与上衬板5、下支座板组件22与下承板6之间是否安装抗剪销11及抗剪块12组成的抗剪组件，可以将支座分别设计成为纵向滑动型支座、横向滑动型支座、双向滑动型支座和固定型支座。
具体地，装配式摩擦摆支座构成纵向滑动型支座时，上支座板组件21与上衬板5之间安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，下支座板组件22与下承板6之间不安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，下承板6可以在下支座板组件22的第二凹球面14内纵向或某一偏角方向的单方向自由滑动；
装配式摩擦摆支座构成横向滑动型支座时，上支座板组件21与上衬板5之间不安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，下支座板组件22与下承板6之间安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，上衬板5可以在上支座板组件21的第一凹球面13内横向或某一偏角方向的单方向自由滑动；
装配式摩擦摆支座构成双向滑动型支座时，上支座板组件21与上衬板5之间不安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，下支座板组件22与下承板6之间不安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，上衬板5可以在上支座板组件21的第一凹球面13内横向或某一偏角方向的单方向自由滑动，而且下承板6可以在下支座板组件22的第二凹球面14内纵向或某一偏角方向的单方向自由滑动；
装配式摩擦摆支座构成双向固定型支座时，上支座板组件21与上衬板5、下支座板组件22与下承板6间均安装抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件，支座在水平方向的滑动受到约束。
在汽车活载、温度作用、大风荷载以及中小地震等工况下，抗剪销11与抗剪块12组成的抗剪组件能够限制桥梁主梁与桥墩发生相对运动，支座可沿未设置抗剪组件的方向进行单方向自由滑移，满足桥梁的位移需求；在大地震工况下，地震引起的支座水平力大于抗剪组件的抗剪承载力，抗剪销11被剪断，抗剪组件不再对支座在该方向的滑动进行约束，支座发挥减震耗能功能。
进一步的，所述上支座板1、下支座板2、上端面挡块3、下端面挡块4、上衬板5、下承板6为zg270-500或q235、q345钢材，且上支座板1的第一凹球面13、下支座板2的第二凹球面14、下承板6的第二凸球面61进行表面镀铬处理。上滑板7、下滑板9为超高性能含氟材料(uhpf)，中滑板8可为改性超高分子量聚乙烯、改性聚四氟乙烯或超高性能含氟材料(uhpf)。连接螺栓10为10.9级高强度内六角螺栓，抗剪销11为40cr钢材，抗剪块12为q355b钢材。
其中，上滑板7、下滑板9采用的超高性能含氟材料(uhpf)为分子量大于100万的含氟、醚酮聚合的高分子聚合材料，静摩擦系数0.03～0.06，动摩擦系数0.02～0.04，弹性模量1500mpa，且该滑板在45mpa面压、15km长距离干磨耗时线磨耗小于20μm/km，保证装配式摩擦摆支座在快速摩擦滑动下(速度大于0.4m/s)正常发挥其减隔震功能。
中滑板8采用的改性超高分子量聚乙烯或其它高分子摩擦材料，其表面需设置储油槽，在支座组装时需在储油槽内填满桥梁支座专用的5201硅脂，以实现支座上衬板5与下承板6间的自由水平、竖向转动。
本实施例的装配式摩擦摆支座，在装配化生产中，先对上支座板、下支座板的凹球面进行曲面加工，再分别通过连接螺栓与端面挡块连接形成上支座板组件、下支座板组件，最后与上衬板、下承板快速组装形成支座整体，实现了支座的高精度、高效率、低成本的装配化生产；在减隔震设计中，分别对上支座板、下支座板凹槽曲率半径、滑移长度、摩擦系数进行分别设计，实现桥梁基于性能的各向异性减隔震设计；同时，在滑板耐久性选材中，根据不同滑板的使用功能，上滑板、下滑板选用超高性能含氟材料(uhpf)，中滑板选用带储油凹槽的超高分子聚乙烯滑板。在功能相同的前提下，相对于普通摩擦摆支座装配化程度高、耐久性好、成本低，减隔震机理明确，适用性广。
至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。