一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座的制作方法

本实用新型涉及桥梁技术领域，特别是涉及一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座。

背景技术：

传统抗震设计概念及机理主要是提高建筑的抗震性，通过加强结构的强度或提高自身的延性和耗能的能力来抗震。但此类方法会大大的增加工程建设成本，而且在某些高地震烈度情况下即使增强自身结构也无法满足安全性要求。

目前桥梁减隔震设计中采用的主要是分层橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座以及阻尼器支座，分层橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座等这类支座，虽然在平时能有效起到减隔震的作用，但是在遇到大的地震力时往往自身结构会受到破坏性损伤，需要通过更换来继续起到减隔震的作用。阻尼器支座虽不会被破坏，但其自身结构复杂，安装维护步骤繁琐等，且易漏油，每30年需更换一次，大大的增加了使用成本。

摩擦摆式支座是减隔震支座中综合性能较优异的，既具有很强的隔震能力，也有足够长的设计使用寿命，维护也较其它支座简单，因而得到了广泛的应用。摩擦摆式支座是利用单摆的周期仅与摆长有关的原理设计，在支座上设置有半径为r的滑动轨道使上部结构在轨道上摆动，这样结构的周期就由摆动半径r来控制，通过r的设计可以延长结构的固有周期，从而避开地震能量密集的频域范围，进而减少结构所吸收的地震能量，达到隔震的目的。

但传统摩擦摆支座为了延长结构周期，等效半径往往较大，这就造成转动力矩大，对桥梁产生较大的附加力，这会增加一些桥梁病害，并提高桥梁的维护成本；另外单曲面滑动行程长，这会使得滑动板的设计交大，这样支座占用墩台面积就会过大，经常需要加大墩台尺寸，增加了建设成本，在地震力来临时，往往难以摆动，不能完全起到减隔震的作用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提出了一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座，解决现有摩擦摆支座在地震来临时无法减隔震的问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座，包括从上到下依次设置的上滑动板组件、活塞组件、球冠衬板组件、底盆组件及下滑动板组件，所述上滑动板组件、下滑动板组件分别通过螺栓固定有上锚碇钢棒、下锚碇钢棒，所述活塞组件、球冠衬板组件以及底盆组件组成转动机构；

所述上滑动板组件的下端面与下滑动板组件的上端面均为凹球面，所述活塞组件的上端面设有与上滑动板组件下端面相配合的凸球面，所述活塞组件的下端面为凹球面，所述球冠衬板组件的上端面设有与活塞组件下端面相配合的凸球面，所述球冠衬板组件的下端面为平面，所述活塞组件和球冠衬板组件一起内置于底盆组件上部的凹槽内，所述底盆组件的下端面设有与下滑动板组件上端面相配合的凸球面，各所述凹球面及凹槽上均覆盖有不锈钢板，各所述凸球面内嵌设有耐磨板，所述球冠衬板组件与凹槽接触面也嵌设有耐磨板；

所述上滑动板组件凹球面的不锈钢板与活塞组件凸球面的耐磨板组成摩擦副；所述活塞组件凹球面的不锈钢板与球冠衬板组件凸球面上的耐磨板组成转动摩擦副，所述球冠衬板组件下端的耐磨板与底盆组件凹槽内的不锈钢板组成平面移动摩擦副，所述底盆组件凸球面的耐磨板与下滑动板组件凹球面的不锈钢板组成摩擦副。

进一步的，所述上滑动板组件和下滑动板组件上分别设有上限位装置和下限位装置，所述上限位装置和下限位装置沿横桥向或纵桥向中任一方向布设，所述上限位装置在与活塞组件接触一侧焊接不锈钢板，所述上限位装置上焊接的不锈钢板与活塞组件边缘的耐磨板组成摩擦副；所述下限位装置在与底盆组件接触一侧也焊接有不锈钢板，所述下限位装置上焊接的不锈钢板与底盆组件边缘的耐磨板组成摩擦副。

进一步的，在所述上滑动板组件和下滑动板组件上分别设有上限位装置和下限位装置，所述上限位装置和下限位装置均沿横桥向和纵桥向布设。

进一步的，所述上限位装置和下限位装置中分别设有剪断销。

进一步的，所述耐磨板为改性超高分子量聚乙烯。

进一步的，所述上滑动板组件下端凹球面半径与下滑动板组件上端凹球面半径相等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座，具有减隔震支座的耗能能力与特性的同时对桥梁有着最小的附加力和附加弯矩，可以实现单独控制支座的转动力矩。这大大降低了支座对桥梁的附加力，能减少桥梁病害，降低桥梁维护成本，增加桥梁的使用寿命；

本发明的摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座在正常工况下可起到普通支座的作用，不会施加附加力给结构；地震工况下可以起到耗散地震能量，减小结构地震响应的作用，安装这类产品，施工简单，具有很强的承载能力、良好的稳定性、复位能力；此支座隔震的周期与其构件的刚度可通过选取制定和通过曲面曲率进行调整，同时，静摩擦力的大小也可通过耐磨板的选择来控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例一所述的一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座(多向型)的剖面图；

图2为本实用新型实施例一所述的一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座(多向型)的部分剖视立体图；

图3为本实用新型实施例二所述的一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座(单向型)的剖面图；

图4为图3中a-a截面的局部剖视图；

图5为本实用新型实施例三所述的一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢支座(固定型)的剖面图；

图6为图5中b-b截面的局部剖视图；

图7为图1中ⅰ处放大图；

图8为图1中ⅱ处放大图；

图9为图3中ⅲ处放大图。

图中：

1、上锚碇钢棒；2、上滑动板组件；3、活塞组件；4、球冠衬板组件；5、底盆组件；6、下滑动板组件；7、下锚碇钢棒；8、锚碇螺栓；9、上限位装置；10、下限位装置；11、剪断销；12、不锈钢板；13、耐磨板。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本实用新型的某些实施例，且不应解释为限制本实用新型的范围。对本实用新型公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本实用新型的的精神和范围之内。

实施例一

如图1、2、7、8所示，一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢多向型支座，包括从上到下依次设置的上滑动板组件2、活塞组件3、球冠衬板组件4、底盆组件5及下滑动板组件6，所述上滑动板组件2、下滑动板组件6分别通过锚碇螺栓8固定有上锚碇钢棒1、下锚碇钢棒7，所述活塞组件3、球冠衬板组件4以及底盆组件5组成转动机构；

所述上滑动板组件2的下端面与下滑动板组件6的上端面均为凹球面，所述活塞组件3的上端面设有与上滑动板组件2下端面相配合的凸球面，所述活塞组件3的下端面为凹球面，所述球冠衬板组件4的上端面设有与活塞组件3下端面相配合的凸球面，所述球冠衬板组件4的下端面为平面，所述活塞组件3和球冠衬板组件4一起内置于底盆组件5上部的凹槽内，所述底盆组件5的下端面设有与下滑动板组件6上端面相配合的凸球面，各所述凹球面及凹槽上均覆盖有不锈钢板12，各所述凸球面内嵌设有耐磨板13，所述球冠衬板组件4与凹槽接触面也嵌设有耐磨板13；

所述上滑动板组件2凹球面的不锈钢板12与活塞组件3凸球面的耐磨板13组成摩擦副；所述活塞组件3凹球面的不锈钢板12与球冠衬板组件4凸球面上的耐磨板13组成转动摩擦副，活塞组件3可在底盆组件5的凹槽内转动，此时所述球冠衬板组件4下端的耐磨板13与底盆组件5凹槽内的不锈钢板12组成平面移动摩擦副，所述底盆组件5凸球面的耐磨板13与下滑动板组件6凹球面的不锈钢板12组成摩擦副。

所述上滑动板组件2下端凹球面半径与下滑动板组件6上端凹球面半径相等。

所述耐磨板13为改性超高分子量聚乙烯。

上述中的不锈钢板12也可采用镀铬层替代。

(1)此支座的隔震周期t为：其中：re为摆动等效半径，re＝sr1+sr2-h，sr1为上滑动板组件下部凹球面半径，sr2为下滑动板组件上部凹球面半径，h为球冠高度，g为重力加速度。

支座周期仅与摆动半径r有关，在本发明中只与等效半径re有关，等效半径由上下滑动板组件凹球面半径和球冠高度共同决定。

(2)支座屈服后刚度：其中：w为支座竖向设计承载力，单位为千牛(kn)；re为摆动等效半径。

屈服后刚度仅与摩擦摆式支座的等效半径re有关。

(3)支座的转动力矩由转动机构的转动力矩决定，计算公式：m＝w·μf·r，其中：w为支座竖向设计承载力，单位为千牛(kn)；μf为不锈钢板/镀铬层与超高分子聚乙烯耐磨板之间的设计摩擦系数(≤0.03)；r为转动机构的球面半径，单位为毫米(mm)。

该支座的转动力矩不受双主滑动面的曲率影响，且摩擦系数不受双主滑动面的摩擦系数影响，可以实现单独控制，这大大降低了支座对桥梁的附加力，能减少支座病害，降低桥梁维护成本。

实施例二

如图3、4、9所示，一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢单向型支座，在实施例一种所述的多向型支座的基础上，所述上滑动板组件2和下滑动板组件6上分别设有上限位装置9和下限位装置10，所述上限位装置9和下限位装置10沿横桥向或纵桥向中任一方向布设；所述上限位装置9在与活塞组件3接触一侧焊接不锈钢板12，所述上限位装置9上焊接的不锈钢板12与活塞组件3边缘的耐磨板13组成摩擦副；所述下限位装置10在与底盆组件5接触一侧也焊接有不锈钢板12，所述下限位装置10上焊接的不锈钢板12与底盆组件5边缘的耐磨板13组成摩擦副，支座便可完成单向滑动。

所述上限位装置9和下限位装置10中分别设有剪断销11，在地震工况下，上下限位装置都剪断，继而支座发挥延长结构周期的功能。只需更换剪断销11便可恢复单向型的功能。

实施例三

如图5-6所示，一种摩擦摆式的桥梁减隔震钢固定型支座，在实施例一种所述的多向型支座的基础上，在所述上滑动板组件2和下滑动板组件6上分别设有上限位装置9和下限位装置10，所述上限位装置9和下限位装置10均沿横桥向和纵桥向布设，以便达到固定支座水平位移的作用。

所述上限位装置9和下限位装置10中分别设有剪断销11，在地震工况下，上下限位装置中的剪断销11都剪断，继而支座发挥延长结构周期的功能。只需更换剪断销11便可恢复固定型的功能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。