一种具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座的制作方法

1.本发明涉及一种具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座，属于桥梁及建筑领域。


背景技术：

2.地震是人类长期以来面临的重大自然灾害之一，会造成房屋、基础设施的倒塌毁坏，公共交通的阻塞中断，严重的威胁着人类的生命和财产安全，尤其是处于环太平洋地震带和欧亚地震带交界地区的我国，从20世纪80年代开始，进入新的地震活跃期，地震发生频率明显提高，为此，我们必须采取必要的抗震措施来减少地震带给我们的损失。
3.减隔震支座是目前在桥梁结构和建筑结构中使用较广的一种减隔震装置，是用于连接上部结构(如建筑主体等)和下部结构(如地基等)的重要节点构件，通过将桥梁结构和建筑结构上部结构的反力和变形可靠的传递给桥梁结构和建筑结构下部结构，从而提高桥梁结构和建筑结构的稳定性，进而利用减隔震支座上某些部位特殊结构或特殊装置，通过其滑移或变形，以延长地震周期或耗散、吸收地震输入结构中的能量，进而减小主体结构地震反应，有效的降低地震对建筑结构和桥梁结构本身的损坏。
4.球型支座是目前应用最广泛的、性能最好的一种减隔震装置，通过球冠衬板及球面耐磨板对磨，实现转角需求，通过平面滑板及平面耐磨板滑移，实现位移滑动功能，结构简单，原理清晰，能够有效的完成传递载荷和力的要求。但，随着球型支座的大面积应用，发现在使用过程中，由于球型支座自身特性，在使用过程中，尤其是经历地震或超限使用后，所用球型支座都会发生位移或变形，这些位移或变形一般都不能完全复位，使得建筑物在震后或超限使用后不能恢复到正常状态，严重影响了建筑物的使用。因此，如何在地震发生时或超限情况发生时，减少结构损伤，在地震后或超限使用后使建筑物具有可恢复性成为近年来减隔震装置研究发展的一个重要方向。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座，除具有基本减隔震功能外，还能实现支座在安装过程中预偏量的自调节，更重要的是在支座滑移或转动后，实现支座自身状态的自恢复。
6.本发明提出了一种具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座，包括：
7.滑动板，所述滑动板连接上部结构；
8.下座板，所述下座板连接下部结构，并且所述下座板上设置有凹球面；以及
9.设置在所述滑动板和所述下座板之间的球面滑动块，所述球面滑动块的上表面为与所述滑动板配合的平面，下表面为与所述凹球面配合的凸球面；所述球面滑动块的平面与所述滑动板之间能够实现相对滑动，所述凸球面与所述凹球面支架能够实现相对转动；
10.其中，所述滑动板和所述下座板之间设置有恢复机构和预偏调节机构。
11.本发明的进一步改进在于，所述恢复机构包括水平设置的若干水平滑动恢复机构
和竖直设置的若干转动恢复机构。
12.本发明的进一步改进在于，所述水平滑动恢复机构包括水平设置在所述下座板和所述滑动板之间的水平阻尼弹簧；
13.所述水平阻尼弹簧的一端设置在所述侧板上，另一端设置有限位导向块，所述限位导向块与所述滑动板的侧壁相对应。
14.本发明的进一步改进在于，所述侧板上设置有水平导向板，所述水平导向板上水平设置导向槽；
15.所述限位导向块上设置有导向螺栓，所述导向螺栓的端部滑动设置在所述导向槽内。
16.本发明的进一步改进在于，所述转动恢复机构包括竖向阻尼弹簧，所述竖向阻尼弹簧的上端连接所述滑动板，下端连接所述下座板。
17.本发明的进一步改进在于，所述预偏调节机构包括两组预偏调节齿轮机构以及四组预偏调平及锁紧机构；
18.其中，两组所述预偏调节齿轮机构分别设置在所述滑动板和所述下座板的侧面的中部，四组所述预偏调平及锁紧机构分别设置在所述滑动板和所述下座板四角。
19.本发明的进一步改进在于，所述预偏调节齿轮机构包括设置在所述滑动板上的预偏上调整齿条装置，以及设置在所述下座板上的预偏下调整齿轮装置；所述预偏上调整齿条装置和所述预偏下调整齿轮装置的齿牙相啮合。
20.本发明的进一步改进在于，所述预偏调平及锁紧机构包括固定在所述滑动板上的上锁紧调平装置，以及设在所述下座板上的下锁紧调平装置；所述上锁紧调平装置上设置有调平槽，所述下锁紧调平装置设置有锁紧螺栓；
21.其中，所述锁紧螺栓松开后能够在所述调平槽内移动，拧紧后所述锁紧螺栓能够在所述调平槽内锁紧。
22.本发明的进一步改进在于，所述上部结构为钢箱梁结构时，所述滑动板通过第一上锚固装置与所述上部结构相连；其中，所述第一上锚固装置包括连接所述滑动板和所述上部结构的预紧力螺栓，所述预紧力螺栓上设置有预紧力调节机构；
23.所述上部结构为钢筋混凝土梁结构时，所述滑动板通过第二上锚固装置与所述上部结构相连；其中，所述第二上锚固装置包括固定在所述上部结构上的钢棒，所述钢棒通过螺栓与所述滑动板相连。
24.本发明的进一步改进在于，所述预紧力调节机构包括设置在所述预紧力螺栓上的预紧力螺母，所述预紧力螺栓上位于所述预紧力螺母和所述滑动板之间的预紧力弹簧；所述预紧力螺栓上还设置有预紧力锁定销。
25.与现有技术相比，本发明的优点在于：
26.本发明所述具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座，除具有基本减隔震功能外，还能实现支座在安装过程中预偏量的自调节，更重要的是在支座滑移或转动后，实现支座自身状态的自恢复。本发明结构原理清晰、功能可靠，工程造价低，使用寿命长，特别适用于铁路、公路等高震区大型多跨连续梁，是一种实用性强、成本低的具有预偏可调、状态自复位功能的减隔震支座及装置。
27.本发明所述具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座，可实现在某一方向进行
阈值力(刚度)的设定，达到该方向位移锁定、解锁、阻尼提供及周期延长的功能，该功能类似常规技术“剪力销”，但又避免剪力销在剪断后，遗留断裂面对支座摩擦副损坏导致性能失效的情况出现，另外，剪力销钉仅能剪断一次，剪断即失效，而采用本专利方式，可实现阈值力状态破坏后的再次自复原，而无需更换的功能。
28.本发明所述的具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座在应用在钢箱梁结构时，能够实现预紧力锁定销在预紧力螺栓某一位置锁定时，预紧力大小明确，进而避免产品在安装使用过程中因预紧力不够、预紧力过大或各螺栓受力不均造成的安全事故，危害施工或使用者生命财产安全。
附图说明
29.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
30.图1所示为本发明的一个实施例的具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座的结构主视示意图，显示了预偏调节机构的位置；
31.图2所示为本发明的一个实施例的具有预偏可调及状态自复位功能的减震支座的结构左视示意图，显示了恢复机构的位置；
32.图3为图1的c放大示意图，显示了第一上锚固装置的机构。
33.附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
34.在附图中各附图标记的含义如下：1、滑动板，2、下座板，3、球面滑动块，4、恢复机构，5、预偏调节机构，11、上锚固装置，12、预紧力螺栓，13、预紧力螺母，14、预紧力弹簧，15、预紧力锁定销，21、凹球面，22、下锚固组件，31、凸球面，41、水平阻尼弹簧，42、限位导向块，43、竖向阻尼弹簧，44、水平导向板，45、导向槽，46、导向螺栓，51、预偏上调整齿条装置，52、预偏下调整齿轮装置，53、上锁紧调平装置，54、下锁紧调平装置。
具体实施方式
35.为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
36.图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种减震支座，包括滑动板1，所述滑动板1的上方连接桥梁或建筑的上部结构。所述减振支座还包括下座板2，所述下座板2连接桥墩或建筑的下部结构，并且下座板2的上表面的中部设置有凹球面21。所述滑动板1和所述下座板2之间设置有球面滑动块3，所述球面滑动块3的上表面为与所述滑动板1配合的平面，下表面为与所述凹球面21配合的凸球面31。所述球面滑动块3的平面与所述滑动板1之间能够实现相对滑动，所述凸球面31与所述凹球面21支架能够实现相对转动。
37.在本实施例中，所述滑动板1和所述下座板2之间还设置有预偏调节装置和状态恢复装置。
38.在根据本实施例所述的减震支座中，发生振动时，通过滑动板1和下座板2之间发生水平滑动或球面转动，能够起到减震的作用。在振动停止后，通过预偏调借装置和状态恢复装置能够使滑动板1和下座板2恢复到原来的位置状态。
39.在一个优选的实施例中，所述球面滑动块3和滑动板1之间设置有滑动耐磨板，所述滑动耐磨板镶嵌固结在球面转动块上。球面转动块与下座板2之间设置有球面转动耐磨板，球面耐磨板镶嵌固结在下座板2上；与各耐磨板对摩的表面镀铬或贴覆镜面不锈钢板，滑动耐磨板摩擦系数设置大于球面转动耐磨板摩擦系数，可实现球型支座的滑动与转动功能。
40.在一个实施例中，所述恢复机构4包括水平设置的若干水平滑动恢复机构4和竖直设置的若干转动恢复机构4。在本实施例中，所述水平滑动恢复机构4和转动恢复机构4均匀设置在减震支座的边缘。
41.在一个优选的实施例中，所述水平滑动恢复机构4包括水平阻尼弹簧41，水平阻尼弹簧41水平设置在下座板2和滑动板1之间。在本实施例中，所述下座板2的外侧壁上与限位导向块42相对应，所述滑动板1的侧壁设置有侧板，所述侧板竖直向下延伸到滑动板1侧壁外的一侧，所述水平阻尼弹簧41水平设置，其一端设置在所述限位导向块42上，另一端设置在所述侧板上。
42.在根据本实施例所述的减震支座中，水平阻尼弹簧41放置在限位导向块42与滑动板1之间，并且两端分别焊接或锚固固定在限位导向块42与滑动板1上。限位导向块42一侧面焊接耐磨条后与下座板2相对，之间有0.6～1.2mm间隙，下座板2与限位导向块42相对面镀铬或贴覆镜面不锈钢板，可实现支座的滑动及转动功能；限位导向块42可依据项目需求，设置在一个方向或所有方向限位，实现所有墩台或指定墩台在某个方向共同受力功能。
43.在一个实施例中，所述侧板上设置有水平导向板44，所述水平导向板44上水平设置导向槽45。所述限位导向块42上设置有导向螺栓46，所述导向螺栓46的端部滑动设置在所述导向槽45内。
44.在受到震动时所述球面滑动块3的上端平面与所述滑动板1的下端面发生位移变化，或者恢复时，水平阻尼弹簧41会随之伸缩，在伸缩的过程中所述限位导向块42上的导向螺栓46在所述导向槽45内滑动，保证其处于水平状态。
45.水平导向板44放置在滑动板1与限位导向块42之间，通过螺栓分别与滑动板1与限位导向块42锚固，实现限位导向块42在水平阻尼弹簧41方向的水平运动导向，但又不影响转动性能，同时，避免在限位导向块42自重影响下的竖向位移。
46.在本实施例中，水平阻尼弹簧41刚度需经过计算确定，实现在某一阈值力(刚度)前，阻尼弹簧方向的限位，在等于或者超过阈值力(刚度)时，依靠水平阻尼弹簧41的压缩，实现水平阻尼弹簧41方向位移的解锁、阻尼力的提供及地震周期的延长，同时，利用水平阻尼弹簧41的压缩反力，实现在该方向力减小或者消失时，实现支座状态的自复位功能。
47.在一个实施例中，所述转动恢复机构4包括竖向阻尼弹簧43，所述竖向阻尼弹簧43的上端连接所述滑动板1，下端连接所述下座板2。
48.在本实施例中，所述竖向阻尼弹簧43的数量为四个，分别设置在滑动板1和下座板2的四角滑动板1和下座板2受到震动的影响发生相对转动时，球面滑动块3的凸球面31和下座板2的凹球面21之间发生沿球面的相对移动，来抵消转动的扭力。这时，竖向阻尼弹簧43发生压缩或拉伸。当震动停止后，竖向阻尼弹簧43的弹力使其恢复到原来的状态，使球面滑动块3和下座板2之间发生转动的恢复。本实施例通过竖向阻尼弹簧43实现转动下压过程中的阻尼力提供及压转后的状态自复位功能，同时，避免过转下的卡死。
49.在一个实施例中，所述预偏调节机构5包括两组预偏调节齿轮机构以及四组预偏调平及锁紧机构。其中，两组所述预偏调节齿轮机构分别设置在所述滑动板1和所述下座板2的侧面的中部，四组所述预偏调平及锁紧机构分别设置在所述滑动板1和所述下座板2四角。
50.在一个实施例中，所述预偏调节齿轮机构包括设置在所述滑动板1上的预偏上调整齿条装置51，以及设置在所述下座板2上的预偏下调整齿轮装置52；所述预偏上调整齿条装置51和所述预偏下调整齿轮装置52的齿牙相啮合。在调整预偏位置时，移动滑动板1和下座板2的相对位置，预偏下调整齿轮装置52在预偏上调整齿条装置51上滚动。
51.通过预偏下调整齿轮装置52上锯齿及预偏上调整齿条装置51上锯齿的齿位、齿步进行同齿步设置的转动，实现预偏量位移移动的功能。
52.在一个实施例中，所述预偏调平及锁紧机构包括固定在所述滑动板1上的上锁紧调平装置53，以及设在所述下座板2上的下锁紧调平装置54；所述上锁紧调平装置53上设置有调平槽，所述下锁紧调平装置54设置有锁紧螺栓。其中，所述锁紧螺栓松开后能够在所述调平槽内移动，拧紧后所述锁紧螺栓能够在所述调平槽内锁紧。
53.在安装根据本实施例所述的减振支座时，上锁紧调平装置53通过高强度螺栓与滑动板1进行紧固，下锁紧调平装置54通过高强度螺栓与下座板2进行紧固，通过调节相应的螺栓来实现在安装过程中临时固定的作用。
54.在一个实施例中，所述上部结构为钢箱梁结构时，所述滑动板1通过第一上锚固装置11与所述上部结构相连；其中，所述第一上锚固装置11包括连接所述滑动板1和所述上部结构的预紧力螺栓12，所述预紧力螺栓12上设置有预紧力调节机构；
55.所述上部结构为钢筋混凝土梁结构时，所述滑动板1通过第二上锚固装置与所述上部结构相连；其中，所述第二上锚固装置包括固定在所述上部结构上的钢棒，所述钢棒通过螺栓与所述滑动板1相连。
56.在一个优选的实施例中，所述预紧力调节机构包括设置在所述预紧力螺栓12上的预紧力螺母13，所述预紧力螺栓12上位于所述预紧力螺母13和所述滑动板1之间的预紧力弹簧14；所述预紧力螺栓12上还设置有预紧力锁定销15。
57.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。