一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座的制作方法

本發明屬于建筑及橋梁結構技術領域，具體涉及一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座。

背景技術：

地震具有突發性和毀滅性。一次地震，雖然持續時間往往只有幾十秒，但卻會造成巨大的生命財產損失，這是其他自然災害無法比擬的。如2008年四川汶川8.0級地震、2010年青海玉樹7.1級地震等；同樣的，國外也有類似的慘痛的地震災難記錄，如2011年日本本州島海域8.9級地震、2010年智利比奧比奧省8.8級地震等。雖然最近的幾十年里，熱門對于地震知識和工程抗震均取得了較大的進步，但地震仍然造成了令人觸目驚心的慘重損失及大量的人員傷亡。

橋梁工程為生命線工程之一，國內外的地震災害表明：地震區域橋梁的損壞坍塌，不僅阻礙當時的救災行動，而且影響災后橋梁的恢復重建工作。橋梁支座是連接橋梁上部結構與下部結構的重要部件，它能將橋梁上部結構的受力與變形，位移及轉角可靠地傳遞給橋梁的下部結構；同時橋梁支座也是橋梁抗震的薄弱部位，因此有必要對橋梁支座，尤其是減隔震支座進行研究及結構創新。

目前，應用于建筑工程及橋梁尤其是高墩橋梁的抗震裝置主要有鉛芯橡膠支座、聚氨脂彈簧球型支座、平面摩擦滑移支座等。這些支座各有千秋，但在實際應用過程中還存在一些不足之處。鉛芯橡膠支座耐久性較差、承載能力較弱、易老化、低溫時橡膠材料變硬、高溫時變軟耗能減弱，且其中的鉛芯會造成環境污染等；聚氨脂彈簧球型支座耐久性比較差，受外力后屈服位移較小等；平面滑移支座的抗拉或者抗傾覆性能比較差，無回復能力，應用時需要配合其他類型的具有回復力的支座。另外，雖然目前的支座在一定程度上具有減震功能，但很少有減震過程中，保證梁體、支座、橋墩三者始終連接在一起，防止發生落梁的結構。目前，解決震中梁體掉落的辦法是額外配置防落梁裝置，這樣會導致結構龐大，成本增加等一系列問題。

本發明提出了一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座，比較實用、完美和方便地解決了上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座。該支座在正常工況下滿足建筑物及橋梁結構的正常使用；地震工況下，依靠滯變阻尼組件、支承定位結構；、蝶形彈簧組件；、支承限位結構所組成的減隔震裝置，既具有傳統支座的減震、隔震作用，又具有防落梁、復位功能、水平抗剪切能力強等功能。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座，包括上連接鋼板、下連接鋼板以及夾在兩者之間的摩擦滑動部件，

所述的上連接鋼板和下連接鋼板相對面上均設置有多個平行的凸起，且上連接鋼板的凸起和下連接鋼板上的凸起相互垂直；

所述的摩擦滑動部件包括上支座板、下支座板和雙曲球面體，上支座板設置在上連接鋼板的下表面，下支座板設置在下連接鋼板的上表面，且上支座板和下支座板上均開有與相應凸起適配的凹槽，雙曲球面體位于上支座和下支座之間且通過球面滑動摩擦副滑動配合；

所述的上支座板和下支座板相對面的周向設置有多個滯變阻尼組件、多個支承定位結構、多個蝶形彈簧組件和多個支承限位結構。

所述的滯變阻尼組件包括兩個滯變阻尼器，滯變阻尼器包括u型架和斜架，u型架位于水平面內，u型架槽底處與斜架的一端固定相連，斜架位于豎直平面內且傾斜設置，兩個滯變阻尼器的斜架相互重疊扣合，兩個滯變阻尼器u型架槽口相對且分別位于上下位置。

所述的支承定位結構包括上定位塊和下定位塊，且上定位塊固定在上支座板上，下定位塊固定在下支座板上，上定位塊和下定位塊在其中部位置沿水平方向開有槽孔，通過在槽孔中設置剪力螺栓將上定位塊和下定位塊連接。

所述的蝶形彈簧組件包括套筒、蝶形彈簧、軟鋼芯和扣狀卡環，在上支座板和下支座板相對面上均開有盲孔，每個盲孔中放置有與之相適配的套筒，每個盲孔的底部放置后支承墊板，兩個套筒之間放置有蝶形彈簧，蝶形彈簧中心沿其軸向放置有軟鋼芯，扣狀卡環設置在盲孔的孔棱邊處；所述的套筒的端頭伸出盲孔，扣狀卡環卡扣在套筒的端頭。

所述的支承限位結構包括外側限位塊和內側限位塊，外側限位塊固定在上支座板上，內側限位塊固定在下支座板上，外側限位塊和內側限位塊相互扣合且兩者之間具有間隙。

所述的凸起與凹槽在其縱向和橫向具有間隙且間隙的大小不同，凸起的縱向間隙大于橫向間隙。

所述的上連接鋼板凸起和下連接鋼板凸起在豎直平面內的截面的形狀為半圓弧狀、半橢圓弧狀、半三角形狀、半矩形狀、半多邊形狀或半非多邊形狀。

所述的上連接鋼板通過多個柱體構成的上錨固抗拔組件與梁體連接，下連接鋼板通過多個柱體構成的下錨固抗拔組件與墩柱連接；所述的錨固抗拔組件底部的形狀為柱狀，且該柱狀的周圍為帶凹槽或倒齒型結構。

所述的滯變阻尼組件的個數為兩個，支承定位結構的個數為兩個，蝶形彈簧組件的個數為兩個，支承限位機構的個數為兩個。

所述的球面摩擦副包括球面非金屬滑板和球面不銹鋼滑板，兩者結合構成球面摩擦副。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）目前各種減震裝置的研究與設計基本上都是基于減震的目的而進行的，均沒有對高橋墩長期非線性效應所導致的墩頂、梁體間相對位移過大這種情況來考慮和設計，本發明采用滑槽式結構，有效的解決了因溫度效應循環、制動力等因素所引起的累積效應問題；

（2）傳統的雙球面摩擦擺支座，在使用過程中，上部結構如梁體等都會產生較大的豎向位移和轉角位移，從而在地震工況下會給建筑及橋梁結構帶來極其不利的影響，本發明所采用的碟形彈簧組件、滯變阻尼組件及支承限位結構，在地震期間依靠其彈性回復和滯變特性，既有利于減小過大的位移和轉角，又可以吸收大量地震能量，減隔震效果極好；

（3）傳統的支座采用限位螺釘或者抗剪切螺栓來限制支座正常工況下的相對位置，但地震工況下，抗剪螺栓被剪斷后，即使是低烈度的地震，震后支座再也無法恢復到正常的位置，本發明的碟形彈簧組件、滯變阻尼組件都可以提供支座在地震工況下的變形與恢復，這對于建筑及橋梁工程中支座的性能，具有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為上連接鋼板下端面的結構示意圖；

圖3為上支座板上端面的結構示意圖；

圖4為上支座板下端面的結構示意圖；

圖5為下支座板上端面的結構示意圖；

圖6為的蝶形彈簧組件與上支座板和下支座板連接的示意圖；

圖7為滯變阻尼組件的結構示意圖；

圖中，1—上連接鋼板，2—上支座，3—滯變阻尼組件，31—滯變阻尼器，4—下支座板，5—下連接鋼板，6—支承定位結構，61—上定位塊，62—下定位塊，7—雙曲球面體，8—蝶形彈簧組件，81—上定位板，82—蝶形彈簧，83—軟鋼芯，84—扣狀卡環，85—支承墊片，86—盲孔，9—支撐限位結構，91—外側限位塊，92—內側限位塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護范圍不局限于以下所述：

如圖1所示，一種滑槽式摩擦擺高墩橋梁減隔震支座，包括上連接鋼板1、下連接鋼板5以及夾在兩者之間的摩擦滑動部件，還包括滯變阻尼組件3、支承定位結構6、蝶形彈簧組件8和支承限位結構9。

如圖2所示，連接鋼板1的下端面由若干個平行的凸起構成，并且下連接鋼板5的上端面由若干個平行的凸起構成，且上連接鋼板1下端面與下連接鋼板5上端面的凸起交錯90度設置，即上連接鋼板1下表面、下連接鋼板5上表面的凸起為“十字交叉狀型式”。上連接鋼板1下端面凸起、下連接鋼板5上端面凸起豎直面的截面形狀為半圓弧狀，也可以是半橢圓弧、半三角形狀、半矩形狀、半多邊形狀或半非多邊形狀。其中，上連接鋼板1通過若干柱體構成的上錨固抗拔組件與梁體連接；下連接鋼板5通過若干柱體構成的下錨固抗拔組件與墩柱連接；錨固抗拔組件底部的形狀為柱狀周圍帶凹槽或倒齒型結構。

如圖3、圖4和圖5所示，所述的摩擦滑動部件包括上支座板2、下支座板4和雙曲球面體7，上支座板2設置在上連接鋼板1的下表面，下支座板4設置在下連接鋼板5的上表面。上支座板2上端面由若干個平行的凹槽構成，該凹槽與上連接鋼板1的凸起相適配，下支座板4的下端面由若干個平行的凹槽構成，該凹槽與下連接鋼板5的凸起相適配；所述的凸起與凹槽在其縱向和橫向具有間隙且間隙的大小不同，凸起的縱向間隙大于橫向間隙。雙曲球面體7夾于所述上支座板2和下支座板4之間，且其分別通過球面滑動摩擦副與上支座板2和下支座板4滑動配合；所述的球面滑動摩擦副包括上球面滑動摩擦副和下球面滑動摩擦副，上球面滑動摩擦副由球面非金屬滑板和球面不銹鋼滑板結合構成；下球面滑動摩擦副由球面非金屬滑板和球面不銹鋼滑板結合構成。

如圖7所示，雙曲球面體7外側、上支座板2與下支座板4之間設有若干組用于支承橋梁載荷、減小支座剛度、增大地震期間震動周期、提供地震期間回復力與阻尼的滯變阻尼組件3，滯變阻尼組件3包括兩個滯變阻尼器31，滯變阻尼器31包括u型架和斜架，u型架位于水平面內，u型架槽底處與斜架的一端固定相連，斜架位于豎直平面內且傾斜設置，兩個滯變阻尼器31的斜架相互重疊扣合，兩個滯變阻尼器31u型架槽口相對且分別位于上下位置。所述的滯變阻尼器31采用低碳鋼。

如圖1所示，雙曲球面體7外側、上支座板2與下支座板4之間設有若干個用于支承橋梁載荷、正常工況下靠剪力螺栓定位上支座板2與下支座板4相對位置的支承定位結構6，支承定位結構6包括上定位塊61和下定位塊62，且上定位塊61固定在上支座板2上，下定位塊62固定在下支座板4上，上定位塊61和下定位塊62在其中部位置沿水平方向開有槽孔，通過在槽孔中設置剪力螺栓將上定位塊61和下定位塊62連接。

如圖6所示，雙曲球面體7外側、上支座板2與下支座板4之間均布繞有數個用于支承橋梁載荷、減小支座剛度、增大地震期間震動周期、提供地震期間回復力與阻尼的蝶形彈簧組件8，蝶形彈簧組件8包括套筒81、蝶形彈簧82、軟鋼芯83和扣狀卡環84，在上支座板2和下支座板4相對面上均開有盲孔86，每個盲孔86中放置有與之相適配的套筒81，每個盲孔86的底部放置后支承墊板85，兩個套筒81之間放置有蝶形彈簧82，蝶形彈簧82中心沿其軸向放置有軟鋼芯83，扣狀卡環84設置在盲孔86的孔棱邊處；所述的套筒81的端頭伸出盲孔86，扣狀卡環84卡扣在套筒81的端頭。

如圖4和圖5所示，雙曲球面體7外側、上支座板2與下支座板4之間均布繞有數個用于支承橋梁載荷、限制上支座板2與下支座板4在水平方向、豎直方向上過大位移、轉動的支承限位結構9，支承限位結構9包括外側限位塊91和內側限位塊92，外側限位塊91固定在上支座板2上，內側限位塊92固定在下支座板4上，外側限位塊91和內側限位塊92相互扣合且兩者之間具有間隙。

本發明在各個工況條件下的設計理念、工作原理如下：

在正常工況下，本發明支座主要通過雙曲球面體7、支承定位結構6、支承限位結構9來支承整個梁體，通過上連接鋼板1與上支座板2、下連接鋼板5與下支座板4所形成的滑槽式結構來克服因溫度效應循環、制動力等因素所引起長期非線性效應；

在低烈度地震工況下，本發明支座的支承定位結構6上的抗剪螺栓被剪斷，雙曲球面體7、上支座板2和下支座板4在一起，依靠其三者所形成的上球面滑動摩擦副、下球面滑動摩擦副來消耗大量地震能量，且通過雙曲球面體7還可實現動能、勢能的反復轉換，消耗地震能量。同時，碟形彈簧組件8、滯變阻尼組件3在該工況條件下進入彈性變形階段，吸收地震能量；

在高烈度地震工況下，本發明支座的滯變阻尼組件3發生較大的彈塑性變形，碟形彈簧組件8在外力作用下，發生更大的彈塑性變形；更惡劣工況下，連接滯變阻尼組件3的限位耗能螺栓被剪斷，滯變阻尼組件3彈塑性變形甚至限位耗能螺栓被剪斷、碟形彈簧82的彈塑性變形、雙曲球面摩擦副、滑槽式結構，一起吸收耗散該工況條件下地震能量；極端條件下，本發明依靠支承限位結構9和滑槽式結構來防止支座各部件之間過大的位移及轉動，進而防止支座的裂解，起到防落梁作用，確保地震工況下不發生落梁等重大災害，確保震后橋梁修復及時和快捷。

本發明中，上述結構可根據建筑及橋梁的結構特點，以及當地的地質條件進行合理的設計與選擇。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。