一种具有高度调节能力的转换式摩擦摆减震测力支座的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通结构工程技术领域，也可以应用于公路、市政、建筑等结构工程领域，具体涉及一种具有高度调节能力的转换式摩擦摆减震测力支座。


背景技术：

2.摩擦摆式减隔震支座，在国内又称为双曲面球型减隔震支座，是一种从国外引进的，先进的隔震思想运用到桥梁抗震技术领域的具体体现：利用钟摆原理，改变结构震动周期，并与预期场内地震周期远离，大大降低地震动能对桥梁的影响；摩擦副大幅度耗能达到减震的目的；支座具有良好的复位功能，支座在地震后能自动回复到原设计位置，无需外接施力，减小地震后支座的维护困难。
3.现有大多摩擦摆式支座基本都包括水平滑动和曲面滑动两个部分，地震来临时，支座首先会受到横向力作用水平滑动，知道中间的滑动座与上支座板底面的限位块接触，才会产生滑动座的曲面滑动耗能，这样就会存在一段空行程的无功滑动，造成曲面耗能延时，使得支座的抗震功能不能及时发挥，易造成梁体损坏；再者，支座摆动耗能的过程中，由于地震动能大小不同，造成支座摆动幅度不同，一般会在下支座板上设置挡块或限位块，用于放置支座摆动过大，滑出下支座板，而限位块或挡块都是通过抗剪螺栓连接在下支座板上，一旦抗剪螺栓被撞断，虽然消耗了一部分滑动座的能量，但是抗剪螺栓有一段会卡死在下支座板上，这样不利于限位块的更换和安装；再者，目前的摩擦摆支座在应用到桥梁、铁路等领域中时，如因墩台沉降造成简支箱梁三点支承则可能导致灾难性事故的发生，因此，及时了解桥梁支座的受力状况、当发生支座出现卸载脱空征兆时能及时控制调节，可有效避免结构出现三点支承的情形，并可最大限度避免桥梁因受力不均而引发灾难性事故的发生。现阶段的摩擦摆式减隔震支座都不具备高度调节的能力，只具备缓冲耗能减震的作用，若桥梁需要进行高度调节，往往都是采用竖向千斤顶先顶升梁体，耗时耗力，由于梁体的自重较大，就需要足够数量的千斤顶才能产生足够大的竖向力使得梁体被顶升，同步性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种具有高度调节能力的转换式摩擦摆减震测力支座，用以解决目前摩擦摆式减隔震支座不具备高度调节功能的问题，同时还能解决现有摩擦摆支座在地震来临时上座板一段空行程的无功滑动，造成支座滑动耗能延时，抗震路线有拐点，易造成梁体损坏的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
6.一种具有高度调节能力的转换式摩擦摆减震测力支座，包括上座板和下座板，所述上座板和下座板之间设有滑动座，其中，所述滑动座与所述上座板的接触面为平面，所述滑动座与所述下座板的接触面为曲面，所述滑动座包括相对设置的凸板和中间座板，所述凸板和中间座板之间可相对转动，所述中间座板与所述凸板之间设有球面滑板，所述球面滑板为球面壳体形状，其中，所述凸板的下部为凸球面，所述中间座板设有相适配的凹球
面，所述上座板顶面或者下座板底面设有调高装置，调高装置包括上连接板、下连接板及位于两者之间的两楔形块，两楔形块的相对滑动使得上连接板竖向高度的改变。本方案中，在满足摩擦摆支座水平滑动和曲面滑动耗能的前提下，在支座上方或者下方设置调高装置，通过调高装置上的两楔形块相互滑动改变上连接板的竖向高度，从而实现摩擦摆式支座高度调节的功能，无需竖向顶升梁体后在进行高度调节，省时省力。
7.优选的，所述上连接板和下连接板相对面的周向分别开设有限位槽，限位槽内设置有第一限位块。限位槽与第一限位块的配合，使得上连接板和下连接板之间不易发生水平位移，限制上连接板的水平滑动，有效保证调高装置调高的准确性。
8.优选的，所第一限位块为独立设置，或者与上连接板或下连接板固定连接。
9.优选的，所述调高装置的下连接板与上座板或调高装置的上连接板与下座板为一体式构造或分离式构造。
10.优选的，所述楔形块顶面与上连接板的底面为直斜面或者曲面接触，所述楔形块的底面与下连接板的顶面为平面或者斜直面或者曲面接触，两楔形块相互远离使得上连接板的竖向高度升高，反之，上连接板的竖向高度降低。
11.优选的，所述两楔形块之间设有一个或者多个传感器，传感器连接有外部数据采集系统。楔形块将作用在调高装置上的垂直荷载按一定比例分解出水平分量，并通过水平安装的传感器与数据采集系统进行测出，作用在调高装置的水平荷载同时也可通过同组传感器和数据采集系统测出，传感器可以采用响应频率高的电阻应变式传感器，可实现动荷载的测试。
12.优选的，所述调高装置前后侧部或端部对称设有动力装置，动力装置的输出端与一楔形块端部连接，动力装置的固定端作用于另一楔形块端部，所述动力装置为液压缸且输出端串联有传感器。在支座已经受力状态下需要高度调节时，利用液压缸实现非常低的水平力即可实现支座高度调节，无需竖向顶升梁体，再调节支座，省时省力，而且可以直接在装置上进行高度调节控制，还可以通过动力装置施加水平力的大小测算出支座竖向受力情况。
13.优选的，所述上座板的周向设有向下凸起的挡块，挡块与上座板为一体成型或者拼装组合结构，所述挡块与凸板之间设有弹性体。常情况下，具有一定的回弹压缩能力，使得上座板与滑动座之间的水平滑动能够正常实现滑动耗能，在突然地震力影响时，凸板会给弹性体一个瞬间冲击力，使得弹性体具有较强的刚度，不易发生形变，这样支座便不会产生一段空行程的无功耗能滑动，滑动座直接曲面摩擦耗能减震，整个支座的抗震路线无拐点，抗震效果更佳，地震中不易造成桥梁的损坏，节约了维修成本。
14.优选的，所述下座板的周向可拆卸连接有安装块，所述安装块上表面周向通过抗剪螺栓连接有用于限制滑动座滑动的第二限位块。在地震工况中，在地震力的作用下，上座板在发生大位移的情况下，会带动滑动座发生滑动，并撞击下座板上的第二限位块，使得抗剪螺栓被撞断，第二限位块失去限位作用，第二限位块被撞断过程中，会消耗一部分滑动座的能量，因此也减小了滑动座再相对于下座板发生摆式滑动的位移量，即减小了上座板相对于下座板的相对位移量。
15.优选的，所述滑动座与上座板之间设有平面滑板，所述平面滑板为平面状，所述滑动座与下座板之间设有减震滑板，所述减震滑板为曲面状。
16.优选的，所述两楔形块之间设有一个或者多个钢垫板。钢垫板用于填充两楔形块之间的间隙，避免调高装置在高度调节完成后，两楔形块之间再进一步发生位移，从而保证高度调节的准确性。
17.本实用新型具有的有益效果：
18.1、本实用新型可作为桥梁、建筑或其它工程结构物的支座，用以对各种荷载包括静荷载、动荷载、冲击荷载、地震荷载、温度变化产生的附加荷载等的测试与监测，并消除由于基础沉降等原因造成支点脱空可能引起的冲击与振动。
19.2、在满足摩擦摆支座水平滑动和曲面滑动耗能的前提下，在支座上方或者下方设置调高装置，通过调高装置上的两楔形块相互滑动改变上连接板的竖向高度，从而实现摩擦摆式支座高度调节的功能，无需竖向顶升梁体后在进行高度调节，省时省力。
20.3、限位槽与第一限位块的配合，使得上连接板和下连接板之间不易发生水平位移，有效保证调高装置调高的准确性。
21.4、利用液压缸实现非常低的水平力即可实现支座高度调节，无需竖向顶升梁体，再调节支座，省时省力，而且可以直接在装置上进行高度调节控制。
22.5、楔形块将作用在调高装置上的垂直荷载按一定比例分解出水平分量，并通过水平安装的传感器与数据采集系统进行测出，作用在调高装置的水平荷载同时也可通过同组传感器和数据采集系统测出，传感器可以采用响应频率高的电阻应变式传感器，可实现动荷载的测试。
附图说明
23.图1为本实用新型的结构示意图；
24.图2为调高装置与动力装置的连接后的立体图；
25.图3为调高装置结合动力装置的俯视图；
26.图4为实施例8的结构示意图。
27.附图标记：1-上座板，2-下座板，3-凸板，4-中间座板，5-平面滑板，6-球面滑板，7-减震滑板，8-安装块，9-第二限位块，10-挡块，11-抗剪螺栓，12-固定螺栓，13-弹性体，14-上连接板，15-下连接板，16-楔形块，17-传感器，18-液压缸，19-载荷分布挡板，21-钢垫板，22-限位环，23-限位槽，24-第一限位块。
具体实施方式
28.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆
卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例1
32.如图1所示，一种具有高度调节能力的转换式摩擦摆减震测力支座，包括上座板1和下座板2，所述上座板1和下座板2之间设有滑动座，其中，所述滑动座与所述上座板1的接触面为平面，滑动座与上座板1之间设有平面滑板5，所述平面滑板5为平面状，所述滑动座与所述下座板2的接触面为曲面，所述滑动座与下座板2之间设有减震滑板7，所述减震滑板7为曲面状，所述滑动座包括相对设置的凸板3和中间座板4，所述凸板3和中间座板4之间可相对转动，所述中间座板4与所述凸板3之间设有球面滑板6，所述球面滑板6为球面壳体形状，其中，所述凸板3的下部为凸球面，所述中间座板4设有相适配的凹球面，所述上座板1顶面设有调高装置，调高装置包括上连接板14、下连接板15及位于两者之间的两楔形块16，调高装置的下连接板15与上座板1或调高装置的上连接板14与下座板2为一体式构造或分离式构造，本实施例中，上座板1通过螺栓或者销轴与下连接板15连接，楔形块16顶面与上连接板14的底面为直斜面接触，所述楔形块16的底面与下连接板15的顶面为平面接触，两楔形块16 相互远离使得上连接板14的竖向高度升高，反之，上连接板14的竖向高度降低。本实施例中，在满足摩擦摆支座水平滑动和曲面滑动耗能的前提下，在支座上方设置调高装置，通过调高装置上的两楔形块16相互滑动改变上连接板14的竖向高度，从而实现摩擦摆式支座高度调节的功能，无需竖向顶升梁体后在进行高度调节，省时省力。
33.实施例2
34.如图1所示，所述上连接板14和下连接板15相对面的周向分别开设有限位槽23，限位槽23由两个凹槽构成，两个凹槽分别开设在上连接板14的底面和下连接板15的顶面，凹槽为一圈设置且截面呈矩形状，上连接板14和下链接板 15相互扣合后构成完整的限位槽23，限位槽23内匹配安装有第一限位块24，第一限位块24可以为独立设置，也可以与上连接板14或下连接板15固定连接，在上连接板和下连接板相互扣合后，限位槽23与第一限位块24的配合，使得上连接板14和下连接板15之间不易发生水平位移，有效保证调高装置调高的准确性。
35.实施例3
36.如图1和3所示，两楔形块16之间设有一个或者多个传感器17，传感器17 连接有外部数据采集系统。传感器17通过无线或者有线网络与数据采集系统连接，数据采集系统(图中未画出)可以集成在调高装置上也可以设置于调高装置外部，传感器17感受到两楔形块16压力作用后产生的电信号通过导线由数据采集系统采集、分析与合成处理后，还原出作用在调高装置上水平和竖向载荷的大小及其方向，并经无线或者有线网络传输至远程计算机分析处理后测出荷载，出现异常时进行报警，楔形块16将作用在调高装置上的垂直荷载按一定比例分解出水平分量，并通过水平安装的传感器17与数据采集系统进行测出，作用在调高装置的水平荷载同时也可通过同组传感器17和数据采集系统测出，传感器17 可以采用响应频率高的电阻应变式传感器，可实现动荷载的测试。
37.实施例4
38.如图1-3所示，所述调高装置前后侧部或端部对称设有动力装置，动力装置的输出
端与一楔形块16端部连接，动力装置的固定端作用于另一楔形块16端部，所述动力装置为液压缸18且输出端串联有传感器17。在支座已经受力状态下需要高度调节时，利用液压缸18实现非常低的水平力即可实现支座高度调节，无需竖向顶升梁体，再调节支座，省时省力，而且可以直接在装置上进行高度调节控制，液压缸18还可以连接有外部控制器(图中未画出)，控制器通过无线或者有线网络接收远程计算机的指令控制液压缸18动作，当基础发生沉降时，调高装置受力出现异常并进行报警，远程计算机控制外部控制器对液压缸18发送指令，液压缸18推动两楔形块相互远离，使得上连接板14的高度上升，这样可实现支座受力监测远程化、高速调节自动化和智能化；在支座已经受力状态下需要高度调节时，利用液压缸18实现非常低的水平力即可实现支座高度调节，无需竖向顶升梁体，再调节支座，省时省力，而且可以直接在装置上进行高度调节控制。
39.实施例5
40.如图1所示，所述上座板1的周向设有向下凸起的挡块10，挡块10与上座板1为一体成型或者拼装组合结构，便于挡块10的安装与加工，挡块10用于防止上座板1从滑动座上滑落，实现限位和防落梁功能；在挡块10与凸板3之间固定有弹性体13，弹性体13的压缩刚度与摩擦摆的滑移刚度值相同，在满足摩擦摆支座水平滑动和曲面滑动耗能的前提下，在上座板1底面的挡块10与凸板 3之间固定连接弹性体13，弹性体13两端分别与挡块10和凸板3接触，弹性体 13为现有高分材料制作而成，正常情况下，具有一定的回弹压缩能力，使得上座板11与滑动座之间的水平滑动能够正常实现滑动耗能，在突然地震力影响时，凸板3会给弹性体13一个瞬间冲击力，使得弹性体13具有较强的刚度，不易发生形变，这样支座便不会产生一段空行程的无功耗能滑动，滑动座直接与相应曲面摩擦耗能减震，整个支座的抗震路线无拐点，抗震效果更佳，地震中不易造成桥梁的损坏，节约了维修成本。
41.实施例6
42.如图1所示，将安装块8通过固定螺栓12连接在下座板2临近端部的面上，螺栓连接便于安装和拆除，安装块8设为一圈环形状，第二限位块9通过抗剪螺栓11连接在安装块8上表面，同样第二限位块9也设为一圈环形状，安装块8 离滑动座端面的距离比第二限位块9离滑动座的距离更远，使得滑动座在摆动过程中不会触碰到安装块8，正常情况下，第二限位块9用于限制滑动座滑动位移，这样滑动座不会相对于下座板2滑动，而上座板1会相对于滑动座发生平面滑动，起到减隔震作用；当在地震工况中，在地震力的作用下，上座板1在发生大位移的情况下，会带动滑动座发生滑动，并撞击下座板2上的第二限位块9，使得抗剪螺栓11被撞断，第二限位块9被撞断过程中，会消耗一部分滑动座的能量，因此也减小了滑动座再相对于下座板2发生摆式滑动的位移量，即减小了上座板 1相对于下座板2的相对位移量，第二限位块9被撞断即失去限位作用，待地震结束后，需更换新的第二限位块9，由于抗剪螺栓11下部分是连接在安装块8 上，故只需要将安装块8与下座板2之间的连接拆除，再安装新的安装块8，然后将新的第二限位块9通过新的抗剪螺栓11连接到安装块8上表面即可，这样第二限位块9的更换操作简单，效率大大的提高；另一方面，滑动座发生摆式滑动时通过势能做功来消耗地震产生的动能，起到更好的减隔震作用，提高了该减隔震支座和桥梁的安全性。
43.实施例7
44.如图1所示，所述两楔形块16之间设有一个或者多个钢垫板21。钢垫板21 用于填
充两楔形块16之间的间隙，避免调高装置在高度调节完成后，当楔形块 16相互滑动停止后，在两楔形块16之间塞入或者取出适量的钢垫板21，使得两楔形块16之间不会再进一步发生位移，从而保证高度调节的准确性。
45.实施例8
46.本实施例中采用如图2中的另一种调高装置，该调高装置的下连接板15为盆腔结构，在上座板1上设有一圈限位环22，限位环22与上座板1构成一个安装腔，下连接板15匹配安装于上座板1的安装腔内，限位环22用于限制调高装置的横向位移，避免发生落梁事故，两楔形块16位于该盆腔内，楔形块16与下连接板15内侧壁之间设有传感器17，传感器17与楔形块16、下连接板15侧壁为平面接触，下连接板15外侧壁上设置有液压缸18，液压缸18的输出端穿过下连接板15的侧壁直接或者间接作用于传感器17侧壁上，所述传感器17与液压缸18的输出端之间设有载荷分布挡板19，液压缸18的输出端与载荷分布挡板19侧面接触或者连接，载荷分布挡板19将传感器17压于载荷分布挡板19与楔形块16的侧壁之间。当基础发生沉降时，支座的竖向受力降低，使得传感器感受到竖向力转换来的水平力也降低，这样远程计算机监测到调高装置受力出现异常并进行报警，远程计算机控制外部控制器对液压缸18发送指令，液压缸18 推动两楔形块相互靠近，使得上连接板14的高度上升，进而达到高度调节的作用。
47.本实用新型的工作原理：实际应用中，当基础发生沉降导致摩擦摆式减隔震支座中的凸板3与中间座板4脱开时，传感器17感受到压力作用后产生的电信号通过导线由数据采集系统采集、分析与合成处理后，还原出作用在调高装置上水平和竖向载荷的大小及其方向，并经无线或者有线网络传输至远程计算机分析处理后测出荷载，此时受力出现异常进行报警，远程计算机控制外部控制器对液压缸18发送指令，液压缸18推动两楔形块相互远离，使得上连接板14的高度上升，钢垫板21和液压缸18锁住调高装置升高后的位置，确保高度调节的准确性，实现受力监测远程化、高度调节自动化和智能化。
48.同时，正常情况下，第二限位块9用于限制滑动座滑动位移，这样滑动座不会相对于下座板2滑动，弹性体13具有压缩回弹作用，上座板1会相对于滑动座发生平面滑动，起到减隔震作用；
49.在地震突然作用下，由于弹性体13为现有高分材料制作而成，在突然地震力影响时，滑动座上的凸板3会给弹性体13一个瞬间冲击力，使得弹性体13具有较强的刚度，不易发生形变，这样支座便不会产生一段空行程的无功耗能滑动，滑动座直接相应曲面摩擦耗能减震，整个支座的抗震路线无拐点，抗震效果更佳，地震中不易造成桥梁的损坏，节约了维修成本；在上座板1在发生大位移的情况下，会带动滑动座发生滑动，并撞击下座板2上的第二限位块9，使得抗剪螺栓 11被撞断，第二限位块9被撞断即失去限位作用，待地震结束后，需更换新的第二限位块9，只需要将安装块8与下座板2之间的连接拆除，再安装新的安装块8，然后将新的第二限位块9通过新的抗剪螺栓11连接到安装块8上表面即可，这样第二限位块9的更换操作简单，效率大大的提高。
50.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。