一种弹簧支撑的多维耗能支座的制作方法

1.本发明属于桥梁工程支座技术领域，具体涉及一种弹簧支撑的多维耗能支座。


背景技术：

2.地震对人类的生活以及国家的经济影响都不容忽视。在受到地震灾害的地区，大部分公路、桥梁都遭受不同程度的破坏，桥梁作为交通工程中重要的组成部分，它的损坏直接影响受灾区人们救援的及时性以及出行的安全性。以汶川地震为例，经过灾后统计分析，桥梁受损严重的地区主要在重灾区和重大灾区。桥梁的抗震性能受诸多因素的影响，其中减隔震支座的发展及运用，使桥梁的抗震性能得到了极大的改善。减隔震技术是一种简便、经济、先进的工程抗震手段，利用特制的减隔震构件和装置，使之在强震时能够发生较大变形并大量耗能，减少或阻止地震能量进入主体结构。
3.传统的摩擦摆减隔震支座，在发生转动位移时会附加竖向位移，对于连续梁结构来说，相当于附加了支座强制位置，会对梁体产生二次负弯矩效应，对梁体不利。以橡胶为支撑及变形体系的减隔震支座，竖向支撑刚度及水平剪切刚度有限，地震作用时，支座耗能较小，减震作用不突出，绝大部分地震能量需要通过桥墩等下部结构“硬抗”，容易造成桥墩等构件损伤，修复较为困难，严重时致使桥梁倒塌。


技术实现要素：

4.本发明目的是为解决背景技术中存在的技术问题，提供一种能够实现平动及转动变形、弹性耗能大、自复位功能强、变形不损伤、质量易保证的一种弹簧支撑的多维耗能支座。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种弹簧支撑的多维耗能支座，该支座设置于梁体1、垫石2之间，该支座包括设置于上、下两侧分别与梁体1、垫石2通过锚杆14相互固定的上支座板3、下支座板4，所述的上支座板3和下支座板4之间的中间部分分别设置有与上支座板3相互接触的下凹型上球冠衬板5，和与下支座板4相互接触的上凸型下球冠衬板6，上球冠衬板5与下球冠衬板6相对表面中间位置之间以球铰的方式连接，所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6之间球铰连接处设置有球面聚四氟乙烯垫板7，所述的上支座板3与上球冠衬板5之间的间隙内环向均匀水平设置有水平限位连接块12，所述的水平限位连接块12之间设置有水平支撑弹簧10；所述的下支座板4与下球冠衬板6之间的间隙内环向均匀水平设置有水平限位连接块12，所述的水平限位连接块12之间设置有水平支撑弹簧10，所述的上支座板3底面与上球冠衬板5相互接触面上设置有平面聚四氟乙烯垫板8，下支座板4顶面与下球冠衬板6相互接触面上设置有平面聚四氟乙烯垫板8，所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6之间设置接触间隙，可限定最大允许转角，接触间隙间设置环向橡胶垫圈13，所述的上支座板3、下支座板4之间的环形侧壁设置有与上支座板3、下支座板4之间形成封闭空间的波折形防尘罩15。
7.所述的上支座板3、下支座板4、上球冠衬板5、下球冠衬板6采用不锈钢材质，且水
平放置。
8.所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6可采用平钢板焊接球铰形成，也可以模铸锻造形成。
9.所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6相对表面之间环状分布均匀设置有竖向限位连接块11，所述的竖向限位连接块11之间设置有竖向支撑弹簧9。
10.所述的竖向支撑弹簧9、水平支撑弹簧10可以是圆柱形螺旋弹簧，也可以是非圆柱形螺旋弹簧。
11.所述的竖向限位连接块11、水平限位连接块12可以是矩形、圆形。
12.本发明的有益效果是：第一，地震作用下对来自于水平方向的惯性力克服了上支座板3和上球冠衬板5之间、下支座板4与下球冠衬板6之间接触面上较小的摩擦力，使水平支撑弹簧10发生拉伸或压缩变形，产生了水平方向的位移，在发生位移的过程中会使上下部结构水平运动产生时间差，进而实现良好的隔震效果；同时，环向设置的水平支撑弹簧10，弹性刚度相比现有技术中的橡胶支座体系巨大，水平向弹性耗能大，自复位功能好；第二，支座转动不产生附加竖向位移，即不会对连续梁体1产生二次负弯矩效用，变形对梁体1的附加影响小；第三，环向设置的竖向支撑弹簧9与上球冠衬板5、下球冠衬板6、球面聚四氟乙烯垫板7转动球铰形成的转动位移耗能机制，弹性耗能大，自复位功能强；第四，平动位移和转动位移相互独立又能协同工作，水平支撑弹簧10和竖向支撑弹簧9共同形成了多维耗能机制。
附图说明
13.图1为本发明一种弹簧支撑的多维耗能支座的主视图；
14.图2为本发明平剖面图；
15.图3为本发明中支座系统立剖面图；
16.图4为本发明中水平支撑弹簧与限位连接块的连接示意图；
17.图5为本发明中竖向支撑弹簧与限位连接块的连接示意图。
18.图中：梁体1、垫石2、上支座板3、下支座板4、上球冠衬板5、下球冠衬板6、球面聚四氟乙烯垫板7、平面聚四氟乙烯垫板8、竖向钢弹簧9、水平钢弹簧10、竖向限位连接块11、水平限位连接块12、橡胶垫圈13、锚杆14、波折形防尘罩15。
具体实施方式
19.下面将结合附图1-5，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.具体如图1-图5所示，具体的结构为：该支座包括设置于上、下两侧分别与梁体1、垫石2通过锚杆14相互固定的上支座板3、下支座板4，所述的上支座板3和下支座板4之间的中间部分分别设置有与上支座板3相互接触的下凹型上球冠衬板5，和与下支座板4相互接触的上凸型下球冠衬板6，上球冠衬板5与下球冠衬板6相对表面中间位置之间以球铰的方式连接，所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6之间球铰连接处设置有球面聚四氟乙烯垫板7，
所述的上支座板3与上球冠衬板5之间的间隙内环向均匀水平设置有水平限位连接块12，所述的水平限位连接块12之间设置有水平支撑弹簧10；所述的下支座板4与下球冠衬板6之间的间隙内环向均匀水平设置有水平限位连接块12，所述的水平限位连接块12之间设置有水平支撑弹簧10，所述的上支座板3底面、与上球冠衬板5相互接触面上设置平面聚四氟乙烯垫板8，下支座板4顶面、与下球冠衬板6相互接触面上设置平面聚四氟乙烯垫板8，所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6之间设置了5～10cm接触间隙，限定最大允许转角(可根据地震力大小的需求设置，一般为0.02～0.05rad)，接触间隙间设置橡胶垫圈13，所述的上支座板3、下支座板4之间的环形侧壁设置有与上支座板3、下支座板4之间形成封闭空间的波折形防尘罩15，所述的波折形防尘罩15可以是橡胶材质、金属材质，与上支座板3、下支座板4连接并封闭成环。所述的上支座板3、下支座板4、上球冠衬板5、下球冠衬板6采用不锈钢材质，且水平放置。所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6可采用平钢板焊接球铰形成，也可以模铸锻造形成。
21.所述的上球冠衬板5、下球冠衬板6相对表面之间以环状分布均匀连接设置有竖向限位连接块11，所述的竖向限位连接块11之间设置有竖向支撑弹簧9。
22.所述的竖向支撑弹簧9、水平支撑弹簧10可以是圆柱形螺旋弹簧，也可以是非圆柱形螺旋弹簧。
23.所述的竖向限位连接块11、水平限位连接块12可以是矩形、圆形。
24.一种弹簧支撑的多维耗能支座应用于桥梁工程中，具体应用于高烈度地震区的桥梁减隔震耗能支座，可设置于梁体1、垫石2之间。在地震荷载的水平力作用下，该支座可以实现多向平动位移，实现上下部结构的隔震效果，水平支撑弹簧10弹性刚度较大，具有很强的弹性变形耗能能力，自复位功能好；由上球冠衬板5、下球冠衬板6及两者之间设置的球面聚四氟乙烯垫板7，共同形成的转动球铰构造，当支座受到来自不同方向地震波的冲击时，转动球铰可以任意方向转动，进而使竖向钢弹簧9发生拉伸或压缩变形，竖向钢弹簧9弹性刚度较大，具有很强的弹性变形耗能能力，能够缓冲并耗散地震波对桥梁造成的冲击作用；竖向限位连接块11将竖向支撑弹簧9与上球冠衬板5、下球冠衬板6连接，形成转动位移耗能装置；上球冠衬板5、下球冠衬板6之间设置了5～10cm接触间隙，可以根据计算需求设定最大允许转角(可根据地震力大小的需求设置，一般为0.02～0.05rad)，接触间隙之间、在下球冠衬板6表面设置橡胶垫圈13，避免刚性碰撞；所述的上支座板3底面、与上球冠衬板5相互接触面上设置平面聚四氟乙烯垫板8，下支座板4顶面、与下球冠衬板6相互接触面上设置平面聚四氟乙烯垫板8，上球冠衬板5、下球冠衬板6可分别在上支座板3底面、下支座板4顶面水平方向滑动，上支座板3、下支座板4与上球冠衬板5、下球冠衬板6通过水平限位连接块12设置环向水平支撑弹簧10连接，在地震作用下支座受到水平方向的惯性力，由于上支座板3和上球冠衬板5之间接触设置，因此二者之间可以产生水平方向的位移，在发生位移的过程中会产生时间差，因此可产生良好的隔震效果，有很强的水平向弹性刚度，形成了支座顶、底面平动位移耗能装置，减震效果良好，而且自复位功能好；这样构建了平动位移和转动位移相互独立又能协同工作的多向位移装置，水平支撑弹簧10和竖向支撑弹簧9支共同形成了多维耗能机制。