变曲率摩擦摆减隔震支座的制作方法

本实用新型属于桥梁或建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种变曲率摩擦摆减隔震支座。

背景技术：

近年来，随着全球地震的频发，工程结构如何实现抗震减灾受到人们的高度重视。在桥梁或建筑结构工程领域，为克服传统结构抗震能力的不足，人们提出了能够有效提高结构抗震性能的隔震、减震控制技术。目前，国内外大多采用减隔震支座来延长结构的自振周期，耗散输入到上部结构的地震能量。

现有的减隔震装置可以分为两类：橡胶类减隔震支座和摩擦类减隔震支座。橡胶类减隔震支座的减隔震性能较好，应用广泛，但是其承载能力低，受环境影响较大，耐久性能差，水平位移小。摩擦类减隔震支座具有承载能力大、耐久性好，对地震动敏感性较低等优点。然而，目前广泛应用的摩擦摆减隔震支座为单曲率摩擦摆，即具有确定曲率的滑动球面，因而其隔震周期为一定值。在长周期地震动的激励下，目前应用的摩擦摆减隔震支座容易发生共振现象。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种变曲率摩擦摆减隔震支座。

根据本实用新型实施例，本实用新型提供了一种变曲率摩擦摆减隔震支座，其包括：上支座板、球冠板、中间板和下支座板；所述球冠板和中间板自上至下依次设置在所述上支座板和下支座板之间；

所述上支座板的下表面设置有向内凹陷的第一滑动面，所述中间板的上表面设置有向内凹陷的第二滑动面；所述球冠板滑动设置在所述第一滑动面与第二滑动面之间；所述上支座板和中间板能够对所述球冠板进行限位；

所述下支座板的上表面设置有向内凹陷的第三滑动面，所述中间板滑动设置在所述第三滑动面上；所述下支座板能够对所述中间板进行限位；

所述第二滑动面和第三滑动面为两个不同曲率的曲面；

所述第一滑动面的摩擦系数与第二滑动面的摩擦系数相等，所述第二滑动面的摩擦系数小于所述第三滑动面的摩擦系数。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述球冠板的上表面为第一凸球面，其下表面为第二凸球面。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述上支座板的下表面上围绕所述第一滑动面设置有第一挡环；所述中间板的上表面上围绕所述第二滑动面设置有第二挡环。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述球冠板的上表面和下表面上均匹配设置有曲面滑板，所述曲面滑板沿竖直方向的一端嵌设在所述球冠板中，另一端凸出在所述球冠板之外；

所述第一滑动面和第二滑动面上均匹配设置有曲面不锈钢板，所述曲面滑板与曲面不锈钢板滑动接触；所述曲面滑板的曲率与曲面不锈钢板的曲率匹配设置。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述球冠板的上表面和下表面上均匹配设置有曲面滑板，所述曲面滑板沿竖直方向的一端嵌设在所述球冠板中，另一端凸出在所述球冠板之外；

所述第一滑动面和第二滑动面进行镀铬或抛光处理，所述曲面滑板与所述镀铬或抛光处理后的第一滑动面和第二滑动面滑动接触。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述中间板的下表面为第三凸球面；

位于所述中间板竖直方向的中轴线上，所述第三凸球面上向内凹陷设置有凹槽；位于所述下支座板竖直方向的中轴线上，所述第三滑动面上向外凸设有限位销轴；所述限位销轴与凹槽配合使用，用于限制所述中间板在所述下支座板上水平方向的滑动位移。

进一步地，所述限位销轴沿水平方向的长度小于所述凹槽沿水平方向的长度。

进一步地，所述中间板的下表面上围绕所述凹槽设置有环形滑板，所述环形滑板沿竖直方向的一端嵌设在所述中间板中，另一端凸出在所述中间板之外；

所述第三滑动面上设置有环形不锈钢板，所述环形滑板与环形不锈钢板滑动接触；所述环形滑板的曲率与环形不锈钢板的曲率匹配设置。

进一步地，所述中间板的下表面上围绕所述凹槽设置有环形滑板，所述环形滑板沿竖直方向的一端嵌设在所述中间板中，另一端凸出在所述中间板之外；

所述第三滑动面进行镀铬或抛光处理，所述环形滑板与所述镀铬或抛光处理后的第三滑动面滑动接触。

上述变曲率摩擦摆减隔震支座中，所述变曲率摩擦摆减隔震支座中还设置有上锚固组件和下锚固组件；所述上锚固件设置在所述上支座板的上表面上，所述下锚固组件设置在所述下支座板的下表面上。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本实用新型变曲率摩擦摆减隔震支座通过设置上支座板、球冠板、中间板和下支座板，上支座板的下表面设置有向内凹陷的第一滑动面，中间板的上表面设置有向内凹陷的第二滑动面；球冠板滑动设置在第一滑动面与第二滑动面之间；下支座板的上表面设置有向内凹陷的第三滑动面，中间板滑动设置在第三滑动面上；第二滑动面和第三滑动面为两个不同曲率的曲面；上支座板、球冠板和中间板构成的减隔震支座的等效半径与上支座板、球冠板、中间板和下支座板构成的减隔震支座的等效半径不同；本实用新型能够很好地适应地震过程中周期的变化，更好的应对地震工况，从而满足桥梁及建筑结构的减隔震设计需求。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其示出了本实用新型的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型实施例提供的一种变曲率摩擦摆减隔震支座的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种变曲率摩擦摆减隔震支座的隔震工况的状态示意图之一。

图3为本实用新型实施例提供的一种变曲率摩擦摆减隔震支座的隔震工况的状态示意图之二。

附图标记说明：

1、上支座板；11、第一滑动面；12、第一挡环；13、曲面不锈钢板；

2、球冠板；21、曲面滑板；

3、中间板；31、第二滑动面；32、凹槽；33、第二挡环；34、环形滑板；

4、下支座板；41、第三滑动面；42、限位销轴；43、环形不锈钢板；

5、上锚固组件；

6、下锚固组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本

技术实现要素：
的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本实用新型的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本实用新型的描述上额外的引导。

图1为本实用新型实施例提供的变曲率摩擦摆减隔震支座的结构示意图。如图1所示，变曲率摩擦摆减隔震支座包括上支座板1、球冠板2、中间板3和下支座板4。球冠板2和中间板3自上至下依次设置在上支座板1和下支座板4之间。

其中，上支座板1的下表面设置有向内凹陷的第一滑动面11。中间板3的上表面设置有向内凹陷的第二滑动面31。

球冠板2的上表面为第一凸球面，其下表面为第二凸球面。球冠板2滑动设置在第一滑动面11与第二滑动面31之间。

中间板3的下表面为第三凸球面。下支座板4的上表面设置有向内凹陷的第三滑动面41。中间板3滑动设置在第三滑动面41上。第二滑动面31和第三滑动面41为两个不同曲率的曲面。

第一滑动面11的摩擦系数与第二滑动面31的摩擦系数相等，第二滑动面31的摩擦系数小于第三滑动面41的摩擦系数。通常，第三滑动面41的摩擦系数为第二滑动面31摩擦系数的4～5倍，这样地震发生时，上支座板1和球冠板2先相对于下支座板4进行水平移动，上支座板1、球冠板2和中间板3作为一个整体再相对于下支座板4进行水平移动，通过滑动摩擦耗散地震能量。

位于中间板3竖直方向的中轴线上，第三凸球面上向内凹陷设置有凹槽32。位于下支座板4竖直方向的中轴线上，第三滑动面41上向外凸设有限位销轴42。限位销轴42与凹槽32配合使用，用于限制中间板3在下支座板4上水平方向的滑动位移，还用于防止落梁。其中，限位销轴42沿水平方向的长度小于凹槽32沿水平方向的长度。

为限制球冠板2在上支座板1与中间板3之间沿水平方向的位移，上支座板1的下表面上围绕第一滑动面11设置有第一挡环12；中间板3的上表面上围绕第二滑动面31设置有第二挡环33。

可以理解的是，由于第二滑动面31的曲率与第三滑动面41的曲率不同，因此上支座板1、球冠板2和中间板3构成的减隔震支座的等效半径与上支座板1、球冠板2、中间板3和下支座板4构成的减隔震的等效半径也就不同，将不同等效半径的支座结构糅合在一起，能够很好地适应地震过程中周期的变化，更好的应对地震工况，从而满足桥梁及建筑结构的减隔震设计需求。

在本实施例中，限位销轴42可以为圆柱体结构或多棱柱结构等，对应地，凹槽32的结构与限位销轴42的结构相匹配。

在本实施例中，球冠板2的上表面和下表面上均匹配设置有曲面滑板21，曲面滑板21沿竖直方向的一端嵌设在球冠板2中，另一端凸出在球冠板2之外。对应地，第一滑动面11和第二滑动面31上均匹配设置有曲面不锈钢板13，曲面滑板21与曲面不锈钢板13滑动接触。曲面滑板21的曲率与曲面不锈钢板13的曲率匹配设置。

另外，还可以对第一滑动面11和第二滑动面31进行镀铬或抛光处理，这样，曲面滑板21就与镀铬或抛光处理后的第一滑动面11和第二滑动面31滑动接触。

在本实施例中，中间板3的下表面上围绕凹槽32设置有环形滑板34。环形滑板34沿竖直方向的一端嵌设在中间板3中，另一端凸出在中间板3之外。对应地，第三滑动面41上设置有环形不锈钢板43，环形滑板34与环形不锈钢板43滑动接触。环形滑板34的曲率与环形不锈钢板43的曲率匹配设置。

另外，还可以对第三滑动面41进行镀铬或抛光处理。环形滑板34与镀铬或抛光处理后的第三滑动面41滑动接触。

本实用新型变曲率摩擦摆减隔震支座中还设置有上锚固组5，上锚固件组件5设置在上支座板1的上表面上，其用于将上支座板1与桥梁结构进行固定。

本实用新型变曲率摩擦摆减隔震支座中还设置有下锚固组件6，下锚固组件6设置在下支座板4的下表面上，其用于将下支座板4与墩石进行固定。

另外，本实用新型变曲率摩擦摆减隔震支座中还可以根据需要设置多个中间板3，各中间板3的上表面向内凹陷设置的第二滑动面的曲率不同，各中间板3之间通过凹槽和限位销轴的形式进行限位，这样就能够更好地适应地震周期的变化。

正常状态下，本实用新型变曲率摩擦摆减隔震支座能够将上部载荷均匀传递到下部结构，起到普通支座的作用。

地震发生时，如图2和3所示，以上支座板1、球冠板2和中间板3相对于下支座板4向右侧滑动为例，球冠板2在第二滑动面31上向右滑动，直至球冠板2沿水平方向的右侧触碰到中间板3上的第二挡环33。上支座板1的第一滑动面11在球冠板2的上表面滑动，直至上支座板1的第一挡环12沿水平方向的左侧触碰到球冠板2沿水平方向的左侧。

在地震动的作用下，上支座板1、球冠板2和中间板3作为一个整体在第三滑动面41上向右滑动，直至中间板3中的凹槽32沿水平方向的左侧触碰到下支座板4上的限位销轴42沿水平方向的左侧。球冠板2和中间板3在滑动过程中耗散地震能量，以满足桥梁及建筑结构的减隔震设计需求。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。