一种新型摩擦摆支座的制作方法

1.本发明涉及桥梁减震技术领域，更具体地讲，涉及一种新型摩擦摆支座。


背景技术：

2.减隔震技术在桥梁建设领域的应用主要是利用减隔震装置在遭遇地震时能提高安全性，减轻结构破坏。摩擦摆减隔震支座为现阶段主流的减隔震装置，其结构原理为在满足桥梁正常功能需求的同时，采用类似于钟摆原理的摩擦摆面间的相互滑动延迟结构周期达到隔震效果，同时摆面之间的摩擦耗能达到减震效果。
3.主流的摩擦摆支座为jt/t927－2014《桥梁双曲面球型减隔震支座》中所述结构，其结构简单，工艺性好，广泛应用于公路桥梁中，但其弊端是在正常工况下支座高度会发生变化，影响桥梁的受力体系；对此，提出了速度锁定器+摩擦摆支座的组合结构形式(详见专利cn201891073u一种摩擦摆锁定支座)，通过增设适应正常温度位移的平面滑动副解决了支座高度变化问题，同时其识别地震更为精准，但由于速度锁定器需承载较大的水平锁定力(支座抗剪销的设计熔断力)，其结构尺寸大，经济性很差，且速度锁定器长期服役时会存在填充物泄露的问题，耐久性有待提高。
4.有鉴于此，本文提供了一种新型摩擦摆支座的结构和思路，在解决上述痛点的同时能更好的适用于桥梁建设领域。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，提供一种新型摩擦摆支座；采用机械式结构来控制上曲面滑动副的约束和解除，结构新颖，可靠性好，相较传统的速度锁定型摩擦摆支座经济性和耐久性更好，并能够有效的实现复位。
6.本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
7.一种新型摩擦摆支座，包括底板、安装在底板上的锁定机构、与锁定机构配合使用且安装在底板上的复位装置、以及位于锁定机构上方的支座总成；
8.所述锁定机构包括位于支座总成底部的弹性卡齿部、安装在底板上且与弹性卡齿部远离支座总成一侧配合使用的齿条板、以及沿齿条板长方向设置的触发锁定装置；
9.所述支座总成包括曲面滑动副一、曲面滑动副二、平面滑动副三以及用于约束曲面滑动副一的抗剪组件；
10.正常工况下，抗剪组件对曲面滑动副一进行约束；
11.地震工况下，触发锁定装置锁定，齿条板与弹性卡齿部相互作用使得平面滑动副三被约束，同时抗剪组件剪断，释放曲面滑动副一，约束解除，实现支座总成的减震耗能；弹性卡齿部将位于齿条板的上方，并不与齿条板上的齿条啮合，锁定机构在正常工况下不工作；受地震力的影响加速度和速度发生异常，触发锁定装置将锁定，在惯性力的作用下克服阻力，使得触发锁定装置与弹性卡齿部脱离，在弹性卡齿部自身重量和预压力作用下，弹性卡齿部下落与并与齿条板的齿条发生啮合，从而将支座总成锁住；在地震结束后通过复位
装置，使得弹性卡齿部再次位于齿条板的上方且不与齿条板上的齿条啮合。
12.地震结束后，复位装置驱动弹性卡齿部向靠近支座总成一侧运动，触发锁定装置恢复到正常工况下的初始状态，完成复位。
13.在一些可能的实施方式中，为了使得支座总成对于弹性卡齿部施加预压力；
14.所述弹性卡齿部包括与齿条板配合使用的卡齿部、预压在卡齿部远离齿条板一侧的弹性组件一；
15.正常工况下，卡齿部位于齿条板的上方，卡齿部的卡齿与齿条板的齿条不啮合；
16.地震工况下，触发锁定装置相对于弹性卡齿部发生相对位移，卡齿部在弹性组件一的预压力及重力作用下，卡齿部的卡齿与齿条板的齿条啮合。
17.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现触发锁定装置，在地震工况下与弹性卡齿部的配合；
18.所述触发锁定装置包括安装在卡齿部外侧面的导键、与导键配合使用且位于导键下方的拨片、以及用于驱动拨片靠近或远离导键的拨片驱动装置；
19.正常工况下，拨片位于导键的下方且与导键抵接；
20.地震工况下，拨片驱动装置驱动拨片与导键分离。
21.在一些可能的实施方式中，为了使得拨片在地震工况下，不与导键抵接，使得卡齿部的卡齿与齿条板的齿条相互啮合；
22.所述拨片驱动装置包括安装在底板上的触发装置、与触发装置输出端连接且贯穿支座总成底部的牵引杆、安装在牵引杆外侧的弹性组件二；所述拨片安装在牵引杆上；
23.所述支座总成的底部设置有用安装凹槽；所述弹性组件二位于安装凹槽内；
24.正常工况下，所述弹性组件二处于压缩状态。
25.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现主位移正反方向均能实现地震来临时的及时精准锁定；
26.所述触发装置、弹性组件二分别为两组且对称设置；所述拨片安装在牵引杆的中心部；
27.正常工况下，两组弹性组件二均处于压缩状态，且拨片位于导键的正下方与导键抵接；
28.地震工况下，触发装置锁定，牵引杆在地震力作用下发生位移，拨片与导键分离；
29.地震结束后，复位装置抬升弹性卡齿部，在弹性组件二的作用下，拨片移动到导键正下方并与导键抵接。
30.在一些可能的实施方式中，所述触发装置为与地震预警系统连接且用于识别地震信号主动识别装置；所述主动识别装置为电磁夹持器、电动推杆。
31.在一些可能的实施方式中，所述触发装置为被动识别装置；所述被动识别装置为速差防坠器或速度锁定器。
32.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现弹性卡齿部在地震结束后复位；
33.所述复位装置包括位于底板与弹性卡齿部之间的楔形板、用于控制楔形板伸入底板与齿条所形成的间隙内的驱动机构。
34.在一些可能的实施方式中，所述支座总成包括上支座板、上曲面滑板、球冠衬板、中间曲面滑板、盆座、下平面滑板、安装在底板上的金属板、以及安装在盆座外侧且与上支
座板连接的抗剪组件；所述上曲面滑板与球冠衬板形成曲面滑动副一、所述中间曲面滑板与盆座形成曲面滑动副二、所述下平面滑板与金属板形成平面滑动副三；所述金属板为两块且位于齿条板的两侧。
35.正常工况下，通过抗剪组件将曲面滑动副一约束住，不产生相对位移；曲面滑动副二相对位移适应桥梁的转动，平面滑动副三相互滑动适应桥梁的正常位移，从而满足桥梁正常位移和转动需求，且支座总成整体高度不会发生变化，上部桥梁不会发生抬升，上部桥梁不会发生抬升。
36.锁定机构对平面滑动副三进行锁定，从而载荷传递至抗剪组件使其被剪断，约束解除，曲面滑动副一相对滑动，实现减震耗能。
37.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现对于曲面滑动副一进行约束；
38.所述抗剪组件包括与盆座外侧连接的抗剪挡块、以及用于连接抗剪板和上支座板的抗剪销。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果：
40.本发明在正常情况下，有效的实现对于曲面滑动副一的约束，由曲面滑动副二为支座总成提供转动，并由平面滑动副三提供相对位移；在地震发生时，利用锁定装置对平面滑动副三约束，并剪断抗剪组件，释放曲面滑动副一的约束，通过曲面滑动副一的相对滑动实现减震耗能；由此可有效的避免上部梁体发生抬升；相较传统的速度锁定型摩擦摆支座经济性和耐久性更好；
41.本发明通过卡齿部与齿条板的相互配合，有效的保证平面滑动副三能够有效的锁定并对其约束，可靠性高；
42.本发明通过设置复位装置，在地震结束后，通过复位装置能够有效的使得弹性卡齿部至地震前的状态，确保了支座的可维护性能；
43.本发明通过在牵引杆的两端分别设置触发装置和弹性组件二，可有效的保证在主位移正反方向均能实现地震来临时的及时精准锁定；
44.本发明采用拨片位移与导键抵接或分离的结构来实现地震前后与卡齿齿条的状态转化，使得整个结构从地震识别
‑
触发
‑
锁定过程中各个结构均不需破坏；
45.本发明将触发装置设置为主动识别装置或被动识别装置，可有效的实现识别地震从而发生作动；通过与拨片驱动机构的配合，有效的解决了常规摩擦摆支座存在的技术缺陷。
附图说明
46.图1为本发明纵桥向的结构示意图；
47.图2为本发明横桥向的结构示意图；
48.图3为本发明纵桥向的剖面结构示意图；
49.图4为本发明横桥向的剖面结构示意图；
50.图5为图2中a
‑
a的剖面结构示意图；
51.图6为图2中b
‑
b的剖面结构示意图；
52.图7本发明中底板、锁定机构的结构示意图；
53.其中：1、支座总成；11、上支座板；12、上曲面滑板；13、球冠衬板；14、中间曲面滑
板；15、盆座；16、下平面滑板；17、抗剪挡块；18、抗剪销；19、不锈钢板；110、底板；2、锁定机构；21、弹性组件一；22、卡齿部；23、齿条板；24、触发装置；25、联结套筒；26、限位螺母；27、弹性组件二；28、牵引杆；29、拨片；210、导键；211、复位装置。
具体实施方式
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本技术所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本技术实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.下面对本发明进行详细说明。
56.如图1
‑
图7所示；
57.一种新型摩擦摆支座，包括底板110、安装在底板110上的锁定机构2、与锁定机构2配合使用且安装在底板110上的复位装置211、以及位于锁定机构2上且设置有抗剪组件的支座总成1；
58.所述支座总成1包括曲面滑动副一、曲面滑动副二、平面滑动副三以及用于约束曲面滑动副一的抗剪组件；
59.所述锁定机构2包括位于支座总成1底部且与支座总成1弹性连接的弹性卡齿部22、安装在底板110上且与弹性卡齿部22远离支座总成1一侧配合使用的齿条板23、以及沿齿条板23长方向设置且与弹性卡齿部22配合使用的触发锁定装置。
60.在一些可能的实施方式中，如图3
‑
图5所示，所述支座总成1包括上支座板11、上曲面滑板12、球冠衬板13、中间曲面滑板14、盆座15、下平面滑板16、安装在底板110上的金属板19、以及安装在盆座15外侧且与上支座板11连接的抗剪组件；所述上曲面滑板12与球冠衬板13形成曲面滑动副一、所述中间曲面滑板14与盆座15形成曲面滑动副二、所述下平面滑板16与金属板19形成平面滑动副三；所述金属板19为两块且位于齿条板23的两侧；长槽、安装凹槽设置在盆座15的底部。
61.优选的，如图7所示，金属板19为不锈钢板或铝合金板且为两块，以齿条板23长方向的轴线对称设置，锁定机构2位于齿条板23与其中一块金属板19之间，复位装置211位于另一块不锈钢板与齿条板23之间。
62.上曲面滑板12镶嵌于球冠衬板13的凹槽中，与上支座板11形成滑动副一，为地震时主要耗能摩擦副；中间曲面滑板14镶嵌于盆座15内凹面槽处，与球冠衬板13的下曲面形成曲面滑动副二，主要为支座提供转动；下平面滑板16镶嵌于盆座15的下表面凹槽处，与固定于底板110的不锈钢板形成平面滑动副三，为正常工况下提供相对位移。
63.正常工况下，通过抗剪组件将曲面滑动副一约束住，不产生相对位移；曲面滑动副
二相对位移适应桥梁的转动，平面滑动副三相互滑动适应桥梁的正常位移，从而满足桥梁正常位移和转动需求，且支座总成1整体高度不会发生变化，上部桥梁不会发生抬升，上部桥梁不会发生抬升；同时，弹性卡齿部22将位于齿条板23的上方，并不与齿条板23上的齿条啮合，锁定机构2在正常工况下不工作；
64.地震来临时，触发锁定装置将锁定，对平面滑动副三进行锁定，从而载荷传递至抗剪组件使其被剪断，约束解除，曲面滑动副一相对滑动，实现减震耗能；同时受地震力的影响加速度和速度发生异常，触发锁定装置将锁定，在惯性力的作用下克服阻力，使得触发锁定装置与弹性卡齿部22脱离，在弹性卡齿部22自身重量和预压力作用下，弹性卡齿部22下落与并与齿条板23的齿条发生啮合，从而将平面滑动副三约束；
65.地震结束后，通过复位装置211，使得弹性卡齿部22再次位于齿条板23的上方且不与齿条板23上的齿条啮合。
66.在一些可能的实施方式中，为了使得支座总成1对于弹性卡齿部22施加预压力；
67.如图3所示，所述弹性卡齿部22包括与齿条板23配合使用的卡齿部22、预压在卡齿部22远离齿条板23一侧的弹性组件一21。
68.齿条板23上设置有与卡齿部22的卡齿配合的齿条；卡齿设置在卡齿部22的底部，正常工作况下，卡齿位于齿条的上方，不与齿条啮合；地震来临时，在触发锁定装置的作用下，卡齿将与齿条啮合。
69.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现触发锁定装置，在地震工况下与弹性卡齿部22的配合；
70.所述触发锁定装置包括安装在卡齿部22外侧面的导键210、与导键210配合使用且位于导键210下方的拨片29、以及用于驱动拨片29靠近或远离导键210的拨片驱动装置。
71.在地震来临时，触发锁定装置识别到地震后，将控制拨片29不再与导键210抵接，使得两者脱离，在重力及预压力的作用下，卡齿部22的卡齿将与齿条板23上的齿条发生啮合，从而将平面滑动副三锁住并对其约束。
72.在一些可能的实施方式中，为了使得拨片29在地震工况下，不与导键210抵接，使得卡齿部22的卡齿与齿条板23的齿条相互啮合；
73.如图7所示，所述拨片驱动装置包括安装在底板110上的触发装置24、与触发装置24输出端连接且贯穿支座总成1底部的牵引杆28、安装在牵引杆28外侧的弹性组件二27；所述拨片29安装在牵引杆28上；所述支座总成1的底部设置有用于安装弹性组件二27的安装凹槽。
74.弹性组件二27为牵引杆28提供沿牵引杆轴向的作用力。
75.优选的，支座总成的底部设置有供牵引杆28穿过的长槽，长槽与安装凹槽连通。
76.地震来临时，触发装置24锁定，牵引杆28将在长槽内沿其轴向移动；从而使得安装在牵引杆28上的薄片与导键210分离；
77.所述牵引杆28上设置有轴肩，所述轴肩位于凹槽内，所述弹性组件二27位于轴肩靠近触发装置24的一侧；在正常工况下弹性组件二27处于压缩状态。
78.当地震来临时，加速度和速度发生异常，此时触发装置24开始锁定，在惯性力的作用下克服阻力，使牵引杆28与盆座15发生相对位移，在弹性组件二27的作用下，拨片29与导键210分离，在卡齿自身重量和预压力作用下，卡齿下落与齿条发生啮合，从而将滑动副三
锁住；地震结束后，复位装置将卡齿部22向上抬升，弹性组件二27将恢复到初始压缩状态，从而带动牵引杆28移动，进而使得拨片29再次移动到导键210的正下方，使得两个抵接，完成复位。
79.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现主位移正反方向均能实现地震来临时的及时精准锁定；
80.所述触发装置24、弹性组件二27分别为两组且对称设置；所述拨片29安装在牵引杆28的中心部。
81.当弹性组件二27为两组时，凹槽也为两个，且与弹性组件27一一对应设置；相应的牵引杆28上的轴肩也为两个；
82.弹性组件一21、弹性组件二27可以为弹簧、板簧、碟簧；
83.为了使得弹性组件一21、弹性组件二27的弹性作用力满足要求；
84.优选的，弹性组件一21和弹性组件二27均采用预压弹簧，其中弹性组件一的轴线垂直于底板110，弹性组件一21预压在盆座15与卡齿部22之间，对卡齿部22施加向下的预压力；牵引杆28嵌在盆座15底部，在竖向方向和水平次位移方向(一般为横桥向方向)与盆座15约束；弹性组件二27与牵引杆28同轴且套装在牵引杆28的外侧，在水平主位移方向(一般为纵桥向方向)通过弹性组件二27进行约束；
85.优选的，为了有效的实现触发装置24与弹性组件二27的连接，在触发装置24与牵引杆28之间设置有联结套筒25；
86.在牵引杆28上设置有限位螺母26，限位螺母26在支座总成1安装完成前对牵引杆28进行限位，安装完成后拧动解除限位；优选的，限位螺母26设置在弹性组件二27与联结套筒25之间。
87.在正常工况下，由于竖向预压力和各部件自身的重力所引起的摩擦阻力和弹性组件二27的预压力等阻力作用下，触发装置24发生伸缩，牵引杆28不与盆座15发生相对位移，卡齿部22不与安装在底板110上的齿条板23上的齿条啮合；当地震来临时，加速度和速度发生异常，此时触发装置24开始锁定，在惯性力的作用下克服阻力，在弹性组件二27的作用下，即一组弹性组件二27受力再次压缩，另外一组弹性组件二27拉伸，使牵引杆28与盆座15发生相对位移，拨片29与导键210分离，在卡齿部22自身重量和预压力作用下，卡齿部22下落与齿条发生啮合，从而将平面滑动副三锁住；
88.在一些可能的实施方式中，所述所述触发装置24为与地震预警系统连接且用于识别地震信号主动识别装置；所述主动识别装置为电磁夹持器、电动推杆。
89.当触发装置24为主动识别装置时将与底座预警系统连接，当地震来临时提前识别并作动；触发装置24锁定，牵引杆28在地震力的作用下实现相对位移，从而使得牵引杆28上的拨片29与导键210分离；卡齿部22在其重力和弹性组件一21的预压力作用下向下运动，其卡齿与齿条板23的齿条啮合；实现对于平面滑动副三的约束。
90.在一些可能的实施方式中，所述触发装置24为被动识别装置；所述被动识别装置为速差防坠器或速度锁定器。
91.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现弹性卡齿部22在地震结束后复位；
92.如图7所示，所述复位装置211包括位于底板110与弹性卡齿部22之间的楔形板、用于控制楔形板伸入底板110与齿条所形成的间隙内的驱动机构。
93.驱动机构主要用于驱动楔形板的小端向底板110与齿条所形成的间隙内移动；从而使得楔形块将驱动卡齿部22向远离齿条板23的一侧运动。
94.优选的，驱动机构可以为调节螺栓螺母，也可以直线电推杆等能够控制楔形板直线运动的部件；
95.在本发明中，楔形板的小端设置在靠近弹性卡齿部22的一侧；
96.如图7所示，驱动机构为调节螺栓、以及用于安装调节螺栓的轴承座，调节螺栓与轴承座转动连接，楔形板与调节螺栓为螺纹连接，其连接部设置在两个轴承座之间，其中楔形块包括与调节螺栓的连接部、与连接部连接的楔块本体，通过拧动调节螺栓使得楔形板沿调节螺栓的轴向运动；楔块本体的长方向与牵引杆28的长方向平行设置。
97.在地震后复位时，使得调节螺栓转动，连接部在调节螺栓转动的情况下沿调节螺栓的长方向移动，进而带动楔块本体移动到底板110与卡齿部22的间隙内，然后调整螺栓继续转动，使得卡齿部22向上抬升；当抬升到一定高度后，牵引杆28在两组弹性组件二27的作用下将恢复的初始压缩状态，使得拨片29处于导键210的正下方，两者抵接即可使得卡齿部22位于齿条板23的上方并不与齿条啮合。
98.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现对于曲面滑动副一进行约束；
99.如图3所示，所述抗剪组件包括与盆座15外侧连接的抗剪挡块17、以及用于连接抗剪板和上支座板11的抗剪销18。
100.如图3所示，抗剪挡块17位于上支座板11的底部且与盆座15的外侧连接，通过抗剪销18使得上支座板11与抗剪挡块17连接，使得在正常工况下有效的对于曲面滑动副一进行约束；
101.抗剪销18具备熔断功能，正常工况下，与抗剪挡块17约束住曲面滑动副一；地震时，抗剪销18剪断，释放曲面滑动副一。
102.正常工况下，通过抗剪销18和抗剪挡块17将曲面滑动副一约束住，不产生相对位移，曲面滑动副二相对位移适应桥梁的转动，平面滑动副三相互滑动适应桥梁的正常位移，从而满足桥梁正常位移和转动需求，且支座总成1整体高度不会发生变化，上部桥梁不会发生抬升；在本阶段中锁定机构2不发挥作用；
103.当地震来临或发生时，锁定机构2对平面滑动副三进行锁定，从而载荷传递至抗剪销18处使其被剪断，抗剪挡块17对其约束解除，曲面滑动副一相对滑动，实现减震耗能。
104.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。