專利名稱：：橋梁抗震支座的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種橋梁支座，尤其涉及一種活動式的橋梁抗震支座。
背景技術：
：地震作為不能避免的自然災害，會造成生命財產的損失。而地震對于橋梁的破壞直接損失更大，因此對于橋梁建設而言，如何提高橋梁的抗震能力并降低地震對橋梁的坡環，是十分重要的問題。對于橋梁抗震來說，長期以來人們往往是加大梁、柱、剪力墻用來被動抵抗，而非采用更主動的辦法去減小結構所受地震力。到了二十世紀末期，這種現象有了很大的改變。人們在增強傳統結構構件之外，吸收航空和機械等其他領域的成果，采取在結構上另外安裝新的裝置來減小結構所受的地震力，例如利用隔震措施或各種阻尼器的減震系統，以及在高層建筑中已投入實用的被動質量調諧阻尼系統和主動控制減震系統。這些方法歸納起來形成了目前橋梁抗震領域常用的三種抗震設計方法，即傳統結構抗震設計方法，近些年出現的減隔震結構抗震設計方法和結構控制設計方法。傳統抗震設計概念及機理主要是依靠結構、構件自身具有的強度、延性、耗能能力來抗震，設計是通過增加結構、構件強度和延性來實現。在該方法中，容許很大的地震力和能量從地面傳遞給結構，而抗震設計要考慮的問題是如何為結構提供抵抗這種地震力的能力。設計原則是按設防水準和預期性能目標進行全延性、有限延性或彈性體系來設計。設計過程仍是依據地震力進行設計，同時需要對結構允許出現塑性鉸的部分進行專門的延性設計。減隔震技術是通過引入隔震裝置改變結構在地震中的動力響應特性，從而減少地震輸入，外加耗能機制作為主要的抗震構件，而以結構構件抗震為輔。在該方法中，基本目的是要大大減小傳遞到結構上的地震力和能量，其抗震能力是通過延長結構周期，增加耗能能力來實現。設計依據一般包括全保護隔震設計、部分保護隔震設計兩種設計原則。從各國的橋梁減隔震應用情況來看，目前橋梁減隔震設計中已采用的主要是分層橡膠支座、鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座，且通常安裝在橋梁上部結構與橋墩或橋臺之間。結構控制設計包括被動控制，半主動控制和主動控制，該種設計方法采用如TMD、AMD等結構控制措施來改變結構的剛度或阻尼等振動特性進而實現對結構震動的控制。三種方法的比較可見表1。4表l不同3<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>目前，我國高架設計與建造的實際情況是不論采用什么斷面形式，基本都以多跨連續梁為主，而該種多跨一聯的連續梁基本都是在一聯中的中間位置設置一個制動墩，這樣做是考慮保證這一聯梁在縱向不能夠自由移動的同時，也不影響其縱向溫度力的傳遞和釋放。但這往往造成制動墩和其下的基礎設計需要由地震荷載來控制，這時由于全部地震慣性力都作用在了一個制動墩上，導致制動墩設計的較其它墩強大很多，同時其下部的樁數也都有了較大增加。更為重要的是這樣的設計方法限制了我國高架連續梁一聯長度的增加，否則制動墩將需要作的非常強大，這往往是不容許，甚至不可能的。這使得伸縮縫的數量無法減少下來，進而使得行車的舒適性無法得以提高。針對該問題，采取單純加大制動墩及其基礎強度的傳統設計方法顯然是不可取的。而通過結構控制來減小地震作用對幾公里甚至幾十公里的高架來說，技術即不成熟，代價也過于昂貴。國外目前針對這種情況研究和使用較多的是從減隔震設計的思路出發，將制動墩支座做成減隔震支座進行隔震設計，但是該方法也有它的適用范圍，因為橋梁是否適合采用隔震設計，應從橋梁在地震時和正常使用時兩個方面來考慮，并結合其延長橋梁結構固有周期及吸收能量能力的效果進行研究后方可決定。而且，減隔震設計也面臨著其它問題首先，因為減隔震設計一般是通過使用低剛度的支座來改變延長結構的動力周期，這樣由于支座剛度較低使得它自身的變形在地震以外的工況下會增大，進而可能會影響整體系統的穩定及自身的穩定，所以每個減隔震系統的設計都需要針對具體工程情況進行仔細計算和設計，以保證在常規作用和地震作用下結構強度、靜動剛度和穩定性能夠滿足兩個時期各自的要求，這需要設計單位有很高的減隔震設計理論和計算分析能力；同時，從隔震產品角度來講，由于環保的原因，發達國家現在己經較少使用原本減隔震支座中的主力一一鉛芯橡膠支座，而另一個主要的隔震產品一一分層橡膠支座由于需要控制它在地震下過大的變形，一般需要配合阻尼器來共同使用，這需要各個隔震產品的成熟和配合的可靠，同時也增加了使用的復雜度和成本，而高阻尼橡膠支座需要保證能生產出大量性能穩定和可靠產品；另外，從耐久性角度，使用減隔震支座后，整個結構的抗震將依賴隔震支座來獨自承擔，而隔震支座目前多為橡膠和鋼板膠合結構，在風吹日曬等條件下的使用壽命一般低于盆式支座，這將成為整個抗震系統的隱憂；最后，從工程造價角度，橋梁結構使用隔震支座時，一般每個支撐位置都需要使用隔震支座，這也使得整個系統成本大大提高。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種橋梁抗震支座，其能合理分配地震荷載，從而有效減小常規制動墩所承受的地震作用，進而有效減小下部和基礎工程用為達成上述目的，本實用新型提供了一種橋梁抗震支座，包括下滑動板組件、底盆)、上錨碇板組件，其中下滑動板組件包括下滑動板和安裝在該下滑動板上的多根下錨碇鋼棒；底盆設置在下滑動板組件的上方，可相對下滑動板組件沿水平方向滑動；上錨碇板組件設置在底盆的上方，可和該底盆一起相對下滑動板組件沿水平方向滑動，上錨碇板組件包括上錨碇板和安裝在該上錨碇板上的多根上錨碇鋼棒；以及包括運動鎖定裝置，運動鎖定裝置具有缸體和可相對缸體水平運動的活塞桿，其中缸體可與底盆連成一體并且在缸體內充滿阻尼介質，活塞桿的兩端固定在下滑動板組件上，活塞桿的活塞頭位于缸體內，并且活塞頭與缸體的內壁之間具有供阻尼介質流動的細微間隙，活塞桿相對應缸體水平運動的方向與底盆相對于下滑動板組件水平運動的方向一致。上述的橋梁抗震支座，其中底盆上部包括第一凹槽，橡膠墊和活塞依次容置于該第一凹槽中，活塞上設有銷槽；上錨碇板上設有銷孔；剪力銷容置在銷槽并伸入銷孔中將上錨碇板與活塞相連。上述的橋梁抗震支座，其中下滑動板組件與底盆之間設置有導軌組件，其中下滑動板設有下導軌槽，底盆設有上導軌槽，導軌組件安裝在上導軌槽中并嵌入下導軌槽中，導軌組件的長度小于下導軌槽的長度。上述的橋梁抗震支座，其中下滑動板組件在下導軌槽的兩側設有不銹鋼墊板，該不銹鋼墊板截面為L形，其水平部貼靠在下滑動板的上表面，其垂直部伸入導軌槽內并貼在下導軌槽的內壁上；底盆在底面上導軌槽的兩側設有第二凹槽，滑動板設置在該第二凹槽內，并與不銹鋼墊板相接觸；并且導軌組件包括導軌和貼靠在導軌兩側的滑動條，該滑動條與不銹鋼墊板的垂直部相接觸。上述的橋梁抗震支座，其中底盆至少在一側形成一對向外延伸的翼板，各翼板上形成有同軸的通孔，且該通孔的軸線和底盆相對于下滑動板組件水平運動方向平行；缸體定位于這對翼板之間，活塞桿的兩端安裝到下滑動板上的固定塊上。上述的橋梁抗震支座，其中所述阻尼介質為硅脂。上述的橋梁抗震支座，其中下滑動板上設有容納槽，缸體底部容納于容納槽中。上述的橋梁抗震支座，其中滑動塊的材料為改性超高分子量聚乙烯。上述的橋梁抗震支座，其中所述阻尼介質產生的阻尼力與活塞桿速度V的關系由下式決定F=OVa;其中，C為阻尼系數，a為速度指數，該速度指數大于等于2。本實用新型的橋梁支座中采用了運動鎖定裝置，其在低速水平荷載時可以使橋梁梁體與墩柱之間產生相對滑動，而在發生地震時的高速水平荷載下，自動鎖定該支座，使得橋梁梁體和墩柱剛性地連接成一體。此時地震水平荷載不再單獨由該活動支座承擔，而是由橋梁中所有的支座共同分擔。通過這種方式，不會發生由單個或少數幾個墩柱承受大部分荷載的情況，大大改善了墩柱的受力狀況，進而可有效地減小下部和基礎的工程用量。圖1為本實用新型的橋梁抗震支座的剖面圖。圖2為本實用新型的橋梁抗震支座的俯視圖。圖3為本實用新型的橋梁抗震支座的分解示意圖。圖4為本實用新型的橋梁抗震支座的部分剖視立體圖。圖5為本實用新型中下滑動板組件的俯視圖。圖6為圖3的A部放大圖。圖7為本實用新型中底盆的俯視圖。圖8為圖3的B部放大圖。圖9為圖1的C部放大圖。圖io為本實用新型中運動鎖定器的剖視圖。圖11為本實用新型中運動鎖定器與現有流體阻尼器的速度一阻尼力曲線比較圖。具體實施方式如圖1一4所示，本實用新型為一種活動式的橋梁抗震支座，其安裝在橋梁梁體和墩柱之間。該橋梁抗震支座主要包括下滑動板組件10、底盆20、運動鎖定器30、上錨碇板組件40、橡膠墊50、活塞60、剪力銷70和導軌組件80。下滑動板組件IO是固定在橋梁墩柱(橋墩)上，上錨碇板組件40固定在梁體中，上錨碇板組件40可相對下滑動板組件IO運動。下滑動板組件IO包括下滑動板11,下滑動板11的底部安裝有多根下錨碇鋼棒12。當下滑動板組件IO安裝到橋梁墩柱上時，下錨碇鋼棒12是伸入橋梁墩柱內。在本實施例中，該下錨碇鋼棒12的數量為四根，對稱地設置在下滑動板11上。在下滑動板11的中心設有下導軌槽13，供設置導軌組件80。從圖2及圖5可以看出，下導軌槽13呈I形。下導軌槽13的兩側分別設置不銹鋼墊板15，從圖6的放大圖可以看出，該不銹鋼墊板15截面呈L形，其水平部貼靠在下滑動板11的上表面，其垂直部伸入導軌槽13內并貼在下導軌槽13的內壁上。再參看圖l-5，沿著平行于該導軌槽13的下滑動板11兩側邊緣，分別設有平行于該導軌槽13的容納槽14，用來容納運動鎖定器30的底部。參看圖3、7、8，底盆20設置在下滑動板組件IO的上方。該底盆20的上部包括第一圓形凹槽21，底部包括第二圓形凹槽24，和位于底盆中央穿過該第二圓形凹槽24的上導軌糟25。該上導軌槽25和下導軌槽13相對應。底盆20的兩側各形成一對向外延伸的翼板22，各翼板22上形成有通孔23。同一側翼板上的一對通孔23是同軸線的，且和上導軌槽25的軸線(即底盆的中心線)平行。底部的第二圓形凹槽24被上導軌槽25分成兩部分，從而形成兩個半圓形的部分。兩塊弓形的滑動塊26分別嵌入到該第二圓形凹槽24的兩部分中，并和下滑動板組件10上的不銹鋼墊板15接觸使得底盆20可相對下滑動板組件IO產生相對的滑動。該滑動塊26的材料為改性超高分子量聚乙烯。導軌組件80設置于上導軌槽25和下導軌槽13中，使得底盆20沿著導軌組件80來相對下滑動板組件10產生滑動。該導軌組件80是通過多個螺栓85安裝到上導軌槽25中，該上導軌槽25中設有供螺栓85旋入的螺紋孔27。這樣，導軌組件80與底盆20成為一體，而可在下導軌槽13中滑動。如圖9的放大圖所示，導軌組件80包括導軌81和焊接在導軌81兩側的滑動條82。導軌81的長度要小于下導軌槽13的長度，從而可以在下導軌槽13中滑動。當導軌組件80設置于上、下導軌槽中時，滑動條82與不銹鋼墊板15的垂直部相接觸來產生相對滑動。再參看圖1一3，上錨碇板組件40放置在底盆20的上方。上錨碇板組件40與底盆20之間從下往上依次設置有橡膠墊50、活塞60和剪力銷70。橡膠墊50容置在底盆20的第一圓形凹槽21內。活塞60的截面呈T形，上部形成凸緣61。活塞60的下部容置在該第一圓形凹槽21內，上部凸緣61位于底盆的上方。凸緣61中心部設有銷槽62，供剪力銷70設置在其中。上錨碇板組件40包括上錨碇板41和多根安裝于上錨碇板41的上錨碇鋼棒42。本實施例中，上錨碇鋼棒42的數量也為四根。上錨碇板41的中心部設有銷孔43，剪力銷70伸入到該銷孔43中，使得上錨碇板41連接到活塞60上。在該銷孔43的上方還設有一蓋板44，用于保護該銷孔43。通過上述結構，上錨碇板組件40可相對于底盆20在垂直方向運動，而在水平方向上則可與底盆20—起運動。而底盆20則可沿導軌組件80相對下滑動板組件IO在水平方向運動，則上錨碇板組件40也可相對于下滑動板組件10在水平方向運動。兩個運動鎖定器30由固定塊31安裝在下滑動板組件IO上的兩側，并穿過底盆20的兩側翼板22中的通孔23。如圖2及圖10所示，下滑動板組件10上安裝有四個固定塊31。該運動鎖定器30包括缸體32和穿設在該缸體32中的活塞桿33。缸體32的兩端設有端蓋36，用于封閉缸體32，端蓋36上設有供活塞桿33伸出的開口。缸體32的底部容置于容納槽14中，并且活塞桿33的外露部分上還設有橡膠保護套35。缸體32設置成處于同一側的兩片翼板22之間，使得缸體32可隨底盆20一起運動。活塞桿33的兩端分別穿過翼板22而連接到固定塊31上，使得活塞桿33可與下滑動板組件10固定在一起，跟隨其一起運動。活塞桿33可相對缸體32運動，因此當底盆20相對于下滑動板組件IO水平運動時，翼板22會推動缸體32相對于活塞桿33運動。活塞桿33上形成活塞體331，活塞體331將缸體32分成第一腔室321和第二腔室322，并與缸體32的內壁之間形成有細微的間隙332。在第一腔室321和第二腔室322中充滿阻尼介質34，阻尼介質34可以通過間隙332在兩個腔室內流動。在本實施例中，該阻尼介質34為硅脂，但也可以是其它類型的油或脂。該運動鎖定器內的阻尼介質34對應于活塞桿33運動的速度產生相應的阻尼力，該阻尼力F與活塞桿33速度V的關系由下式決定F=C-Va其中，C為阻尼系數，a為速度指數，該速度指數大于等于2。在一較佳實施例中，該a為速度指數等于2，即阻尼力F與活塞桿33速度V的平方成正比。參見圖11，是本實用新型的運動鎖定器與現有阻尼器的速度—阻尼力曲線圖。曲線A表示在a二2時運動鎖定器的速度一阻尼力比率圖，曲線B表示現有阻尼器a二O.l的速度一阻尼力比率圖，直線C表示兩者的分界線。從圖中可以看出，現有阻尼器隨著速度增加，阻尼力也會逐漸增加。而本實用新型的速度在同樣增加的情況下，阻尼力上升的斜率很大，遠遠超出現有阻尼器的升幅，因此很快就能達到使得活塞桿33鎖定的預定值。因此當活塞桿33的速度較小時，阻尼力較小；而速度增大時，阻尼力急劇增大，使得活塞桿33無法動作。當梁體相對于墩柱在水平方向有輕微的相對運動時，例如由于氣溫變化產生的橋梁伸縮，底盆20連同上錨碇板組件40相對于下滑動板組件10產生的水平滑動較為緩慢和柔和，所受的荷載為低速荷載。此時，缸體32中的阻尼介質34可以通過間隙332從第一腔室321緩慢地流到第二腔室322，或者從第二腔室322緩慢地流動到第一腔室321。藉此，活塞桿33上的活塞體331可以相對于缸體32作水平運動，從而容許支座在水平方向產生相對滑動。當發生地震時，本實用新型支座所受的水平荷載為高速荷載，活塞體331具有相對于缸體32快速移動的趨勢。但由于阻尼介質34無法迅速通過間隙332在兩個腔室內流動，從而對活塞體331形成極大的反向阻力，阻止了活塞體331相對于缸體32的運動。這樣就使得底盆20連同上錨碇板組件40無法相對于下滑動板組件IO產生水平方向的運動，將支座鎖死，使得該活動支座變成固定支座，從而將橋梁的梁體和墩柱剛性地連接成一體。此時地震水平荷載不再單獨由該活動支座承擔，而是由橋梁中所有的支座(包括固定支座)共同分擔。原本在現有的減隔震結構的支座中，大部分地震水平荷載是由安裝了減隔震支座的墩柱獨自承擔。通過這種方式，不會發生由單個或少數墩柱承受大部分荷載的情況，大大改善了墩柱的受力狀況，進而可有效地減小下部和基礎的工程用量。權利要求1.一種橋梁抗震支座，包括下滑動板組件(10)、底盆(20)、上錨碇板組件(40)，其特征在于下滑動板組件(10)包括下滑動板(11)和安裝在該下滑動板(11)上的多根下錨碇鋼棒(12)；底盆(20)設置在下滑動板組件(10)的上方，可相對下滑動板組件(10)沿水平方向滑動；上錨碇板組件(40)設置在底盆(20)的上方，可和該底盆(20)一起相對下滑動板組件(10)沿水平方向滑動，上錨碇板組件(40)包括上錨碇板(41)和安裝在該上錨碇板(41)上的多根上錨碇鋼棒(42)；以及包括運動鎖定裝置(30)，運動鎖定裝置(30)具有缸體(32)和可相對缸體(32)水平運動的活塞桿(33)，其中缸體(32)可與底盆(20)連成一體并且在缸體(32)內充滿阻尼介質(34)，活塞桿(33)的兩端固定在下滑動板組件(10)上，活塞桿(33)的活塞頭(331)位于缸體(32)內，并且活塞頭(331)與缸體(32)的內壁之間具有供阻尼介質流動的細微間隙(332)，活塞桿(33)相對應缸體(32)水平運動的方向與底盆(20)相對于下滑動板組件(10)水平運動的方向一致。2.如權利要求l所述的橋梁抗震支座，其特征在于底盆(20)上部包括第一凹槽(21)，橡膠墊(50)和活塞(60)依次容置于該第一凹槽(21)中，活塞(60)上設有銷槽(62);上錨碇板(41)上設有銷孔(43);剪力銷(70)容置在銷槽(62)并伸入銷孔(43)中將上錨碇板(41)與活塞相連。3.如權利要求1所述的橋梁抗震支座，其特征在于下滑動板組件(10)與底盆(20)之間設置有導軌組件(80)，其中下滑動板(11)設有下導軌槽(13)，底盆(20)設有上導軌槽(25)，導軌組件(80)安裝在上導軌槽(25)中并嵌入下導軌槽(13)中，導軌組件(80)的長度小于下導軌槽(13)的長度。4.如權利要求3所述的橋梁抗震支座，其特征在于下滑動板組件(10)在下導軌槽(25)的兩側設有不銹鋼墊板(15)，該不銹鋼墊板(15)截面為L形，其水平部貼靠在下滑動板(11)的上表面，其垂直部伸入導軌槽(13)內并貼在下導軌槽(13)的內壁上；底盆(20)在底面上導軌槽(25)的兩側設有第二凹槽(24),滑動塊(26)設置在該第二凹槽(24)內，并與不銹鋼墊板(15)相接觸；并且導軌組件(80)包括導軌(81)和貼靠在導軌(81)兩側的滑動條(82)，該滑動條(82)與不銹鋼墊板(15)的垂直部相接觸。5.如權利要求l所述的橋梁抗震支座，其特征在于底盆(20)至少在一側形成一對向外延伸的翼板(22)，各翼板(22)上形成有同軸的通孔(23)，且該通孔(23)的軸線和底盆(20)相對于下滑動板組件(10)水平運動方向平行；缸體(32)定位于這對翼板(22)之間，活塞桿(33)的兩端安裝到下滑動板(11)上的固定塊(31)上。6.如權利要求1所述的橋梁抗震支座，其特征在于所述阻尼介質為硅脂。7.如權利要求l所述的橋梁抗震支座，其特征在于..下滑動板(11)上設有容納槽(14)，缸體(32)底部容納于容納槽(14)中。8.如權利要求4所述的橋梁抗震支座，其特征在于滑動塊的材料為改性超高分子量聚乙烯。專利摘要本實用新型為一種橋梁抗震支座，包括下滑動板組件、底盆、上錨碇板組件，其中底盆設置在下滑動板組件的上方，可相對下滑動板組件沿水平方向滑動；上錨碇板組件設置在底盆的上方，可和該底盆一起相對下滑動板組件沿水平方向滑動；以及包括運動鎖定裝置。采用該運動鎖定裝置，支座在低速水平荷載時可以使橋梁梁體與墩柱之間產生相對滑動，而在發生地震時的高速水平荷載下，自動鎖定該支座，使得橋梁梁體和墩柱剛性地連接成一體。文檔編號E01D19/04GK201310071SQ200820153869公開日2009年9月16日申請日期2008年10月9日優先權日2008年10月9日發明者強仝,周振興,沈桂平,閆興非,陳巧珊,馬韓江申請人:上海市城市建設設計研究院;武漢艾爾格橋梁新技術開發有限公司;上海城建(集團)公司