CN107059603A - 摩擦摆式支座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摩擦摆式支座，涉及桥梁建筑技术领域。摩擦摆式支座包括从上至下依次层叠设置的上支座板、上耐磨板、第一剪力块、第二剪力块、球冠衬板、下耐磨板、下支座板。球冠衬板的上表面包括第一凸曲面；球冠衬板的下表面包括第二凸曲面；第一剪力块设置在上支座板的两侧，第二剪力块设置在下支座板的两侧，第二剪力块位于第一剪力块的外侧、用于阻挡第一剪力块向外滑动。摩擦摆式支座采用双滑动面结构，整体体积可极大减小。第一剪力块和第二剪力块结构单一，剪断力稳定，使剪断状态可控，所需安装空间较小。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及一种摩擦摆式支座。
背景技术
近年来我国地震频发，在桥梁以及其它建筑结构的设计中，经常要考虑到地震和飓风等对桥梁的影响。桥梁支座是桥跨结构的支承部分，它将桥跨结构的支承反力传递给桥墩，并保证桥跨结构在荷载作用下满足变形要求。
结合本国的特点和设计要求，如今已研究开发了摩擦摆式支座，摩擦摆式支座的主要原理是利用摩擦摆结构将桥梁与地面隔离，利用摩擦摆结构延长了桥梁的上部结构的自振周期，从而有效减小了因地震引起的动力放大效应。但是，现有的摩擦摆式支座至少存在以下不足：
(1)当地震引起摩擦摆式支座摆动时，摩擦摆式支座的位移较大，导致占据的空间较大；
(2)其采用的限位装置通常采用剪力销或类似结构，水平剪切力一般较大，需要剪力销的数量较多，导致结构显得庞大笨重，而且剪断力不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摩擦摆式支座，其旨在解决现有的摩擦摆式支座剪断力不稳定、占用空间大的技术问题。
本发明提供的一种技术方案：一种摩擦摆式支座，用于支撑在桥跨结构与桥墩之间，所述摩擦摆式支座包括上锚碇钢棒、上支座板、上耐磨板、第一剪力块、第二剪力块、球冠衬板、下耐磨板、下支座板以及下锚碇钢棒；所述上锚碇钢棒固定安装在所述上支座板的顶部，用于连接桥跨结构；所述下锚碇钢棒固定安装在所述下支座板的底部，用于连接桥墩；
所述上支座板、所述上耐磨板、所述第一剪力块、所述第二剪力块、所述球冠衬板、所述下耐磨板、所述下支座板从上至下依次层叠设置；所述上支座板的下表面包括第一凹曲面，所述球冠衬板的上表面包括第一凸曲面，所述上耐磨板的上表面与所述第一凹曲面相匹配，所述上耐磨板的下表面与所述第一凸曲面相匹配；所述球冠衬板的下表面包括第二凸曲面，所述下支座板的上表面包括第二凹曲面，所述下耐磨板的上表面与所述第二凸曲面相匹配，所述下耐磨板的下表面与所述第二凹曲面相匹配；
所述第一剪力块设置在所述上支座板的两侧，所述第二剪力块设置在所述下支座板的两侧，所述第二剪力块位于所述第一剪力块的外侧、用于阻挡所述第一剪力块向外滑动。
进一步地，所述第一凸曲面和所述第二凸曲面为等半径的凸球面，所述第一凹曲面和所述第二凹曲面为等半径的凹球面。
进一步地，所述摩擦摆式支座还包括耐磨条；所述耐磨条设置在所述第一剪力块上用于接触所述第二剪力块的表面上。
进一步地，所述摩擦摆式支座还包括不锈钢板；所述不锈钢板设置在所述第二剪力块上用于接触所述第一剪力块的表面上。
进一步地，所述球冠衬板的上表面开设有第一凹槽，所述上耐磨板设置在所述第一凹槽内；
进一步地，所述球冠衬板的下表面开设有第二凹槽，所述下耐磨板设置在所述第二凹槽内。
进一步地，所述摩擦摆式支座还包括上锚碇螺栓和下锚碇螺栓；所述上锚碇螺栓用于将所述上锚碇钢棒连接到所述上支座板上；所述下锚碇螺栓用于将所述下锚碇钢棒连接到所述下支座板上。
进一步地，所述第一剪力块与所述上支座板分体成型，或者所述第一剪力块与所述上支座板一体成型。
进一步地，所述第二剪力块与所述下支座板分体成型，或者所述第二剪力块与所述下支座板一体成型。
进一步地，所述第一凹曲面上喷涂或焊接有不锈钢涂层，所述第二凹曲面上喷涂或焊接有不锈钢涂层。
本发明提供的摩擦摆式支座的有益效果是：首先，在桥梁正常运行时，第一剪力块与第二剪力块起到对上支座板限位的作用，在地震发生后，桥跨结构所承受的水平力大于第二剪力块的剪断力时，第二剪力块在第一剪力块的冲撞下被剪断，并掉落到下支座板的外侧，不会影响球冠衬板在上耐磨板与下耐磨板之间的滑动。之后，上支座板、球冠衬板在下支座板上滑动，使桥跨结构与桥墩隔离，使大部分地震能量转化为势能和热量，无法从桥墩传递到桥跨结构。然后，第一剪力块和第二剪力块结构单一，使剪断状态可控，有效避免了现有技术中采用多个剪力销而受力不均，不能被同时剪断，最终导致剪力销全部失效的缺陷。而且，剪力块结构的承载力优于剪力销，所需安装空间更小，摩擦摆式支座可以设计得轻巧可靠，具有更好的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的摩擦摆式支座的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的摩擦摆式支座的半剖结构示意图。
图3为本发明实施例提供的摩擦摆式支座的全剖结构***示意图。
图4为图2中局部IV的放大示意图。
图标：100-摩擦摆式支座；110-上锚碇钢棒；120-上锚碇螺栓；130-上支座板；131-第一凹曲面；140-上耐磨板；150-第一剪力块；160-第二剪力块；170-球冠衬板；171-第一凸曲面；172-第一凹槽；173-第二凸曲面；174-第二凹槽；180-下耐磨板；190-下支座板；191-第二凹曲面；200-下锚碇钢棒；210-下锚碇螺栓；220-耐磨条；230-不锈钢板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。
图1为本发明第一实施例提供的摩擦摆式支座100的结构示意图，图2为本发明第一实施例提供的摩擦摆式支座100的半剖结构示意图，请参阅图1和图2。需要说明的是，所有附图中带箭头的附图标记是指代虚体结构，例如孔、槽、腔等，不带箭头的附图标记是指代实体结构。
本实施例提供的摩擦摆式支座100用于支撑在桥跨结构与桥墩之间，当地震发生时，使大部分地震能量无法从桥墩传递到桥跨结构，从而起到保护桥跨结构的目的。摩擦摆式支座100包括上锚碇钢棒110、上锚碇螺栓120、上支座板130、上耐磨板140、第一剪力块150、第二剪力块160、球冠衬板170、下耐磨板180、下支座板190、下锚碇钢棒200以及下锚碇螺栓210。
上支座板130、上耐磨板140、第一剪力块150、第二剪力块160、球冠衬板170、下耐磨板180、下支座板190从上至下依次层叠设置。上锚碇螺栓120用于将上锚碇钢棒110连接到上支座板130上。上锚碇钢棒110固定安装在上支座板130的顶部，用于连接桥跨结构。下锚碇螺栓210用于将下锚碇钢棒200连接到下支座板190上。下锚碇钢棒200固定安装在下支座板190的底部，用于连接桥墩。
第一剪力块150设置在上支座板130的两侧，第二剪力块160设置在下支座板190的两侧，第二剪力块160位于第一剪力块150的外侧、用于阻挡第一剪力块150向外滑动。
图3为本发明第一实施例提供的摩擦摆式支座100的全剖结构***示意图。
上支座板130的下表面包括第一凹曲面131，球冠衬板170的上表面包括第一凸曲面171，上耐磨板140的上表面与第一凹曲面131相匹配，上耐磨板140的下表面与第一凸曲面171相匹配。球冠衬板170的下表面包括第二凸曲面173，下支座板190的上表面包括第二凹曲面191，下耐磨板180的上表面与第二凸曲面173相匹配，下耐磨板180的下表面第二凹曲面191相匹配。
第一凸曲面171和第二凸曲面173为等半径的凸球面，第一凹曲面131和第二凹曲面191为等半径的凹球面。球冠衬板170的上表面开设有第一凹槽172，上耐磨板140设置在第一凹槽172内。球冠衬板170的下表面开设有第二凹槽174，下耐磨板180设置在第二凹槽174内。
第一凹曲面131上可焊接不锈钢涂层、也可喷涂有不锈钢涂层，第二凹曲面191上也可焊接不锈钢涂层、也可喷涂有不锈钢涂层。这样，第一凹曲面131和第二凹曲面191具有较高的耐磨性能、较小的粗糙度以及较低的摩擦系数。
本实施例提供的摩擦摆式支座100具有双滑动面，能够满足桥梁转位移的需要。同时设置有第一剪力块150和第二剪力块160对位移起到限制作用。球冠衬板170的上表面和下表面均为凸球面，可自由发生转动，满足桥梁转角需要。
图4为图2中局部IV的放大示意图。
摩擦摆式支座100还包括耐磨条220和不锈钢板230。耐磨条220设置在第一剪力块150上用于接触第二剪力块160的表面上，不锈钢板230设置在第二剪力块160上用于接触第一剪力块150的表面上。不锈钢板230能够增大第二剪力块160所能承受的剪切力。第二剪力块160相对第一剪力块150位于下支座板190的外侧，第二剪力块160被剪断后，会掉落到下支座板190的外部，不会影响球冠衬板170在上耐磨板140与下耐磨板180之间的滑动。
第一剪力块150与上支座板130分体成型、并通过螺栓连接，或者第一剪力块150与上支座板130一体成型。第二剪力块160与下支座板190分体成型、并通过螺栓连接，或者第二剪力块160与下支座板190一体成型。
本实施例提供的摩擦摆式支座100，首先，在桥梁正常运行时，第一剪力块150与第二剪力块160起到对上支座板130限位的作用，在地震发生后，桥跨结构所承受的水平力大于第二剪力块160的剪断力时，第二剪力块160在第一剪力块150的冲撞下被剪断，并掉落到下支座板190的外侧，不会影响球冠衬板170在上耐磨板140与下耐磨板180之间的滑动。之后，上支座板130、球冠衬板170在下支座板190上滑动，使桥跨结构与桥墩隔离，使大部分地震能量转化为势能和热量，无法从桥墩传递到桥跨结构。
其次，球冠衬板170的上表面和下表面均是等半径的凸球面，即采用了双滑动面结构，可使摩擦摆式支座100的滑动半径减小，高度减小，还能够延长结构的振动周期，以大幅度减少结构因地震作用而引起的放大效应，并且下支座板190与球冠衬板170以及球冠衬板170与上支座板130之间均能够通过圆弧面的摩擦来消耗地震能量，减少地震能量的输入，从而保护桥跨结构。地震过后，下支座板190与球冠衬板170的圆弧面具有自动复位功能。
然后，第一剪力块150和第二剪力块160结构单一，使剪断状态可控，有效避免了现有技术中采用多个剪力销而受力不均，不能被同时剪断，最终导致剪力销全部失效的缺陷。而且，剪力块结构的承载力优于剪力销，所需安装空间更小，摩擦摆式支座100可以设计得轻巧可靠，具有更好的经济性。
最后，第二剪力块160上还设置有不锈钢板230，使第二剪力块160能够承受较大的剪切力，所以，第二剪力块160的数量可以相对较少，使摩擦摆式支座100的结构较为简单、占地空间较小。
此外，本实施例提供的摩擦摆式支座100不仅可以运用在桥梁建筑中，还可以用在较大的房屋建筑中，起到提高抗震能力的作用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种摩擦摆式支座，其特征在于，所述摩擦摆式支座包括上锚碇钢棒、上支座板、上耐磨板、第一剪力块、第二剪力块、球冠衬板、下耐磨板、下支座板以及下锚碇钢棒；所述上锚碇钢棒固定安装在所述上支座板的顶部，用于连接桥跨结构；所述下锚碇钢棒固定安装在所述下支座板的底部，用于连接桥墩；
所述上支座板、所述上耐磨板、所述第一剪力块、所述第二剪力块、所述球冠衬板、所述下耐磨板、所述下支座板从上至下依次层叠设置；所述上支座板的下表面包括第一凹曲面，所述球冠衬板的上表面包括第一凸曲面，所述上耐磨板的上表面与所述第一凹曲面相匹配，所述上耐磨板的下表面与所述第一凸曲面相匹配；所述球冠衬板的下表面包括第二凸曲面，所述下支座板的上表面包括第二凹曲面，所述下耐磨板的上表面与所述第二凸曲面相匹配，所述下耐磨板的下表面与所述第二凹曲面相匹配；
所述第一剪力块设置在所述上支座板的两侧，所述第二剪力块设置在所述下支座板的两侧，所述第二剪力块位于所述第一剪力块的外侧、用于阻挡所述第一剪力块向外滑动。
2.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述第一凸曲面和所述第二凸曲面为等半径的凸球面，所述第一凹曲面和所述第二凹曲面为等半径的凹球面。
3.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述摩擦摆式支座还包括耐磨条；所述耐磨条设置在所述第一剪力块上用于接触所述第二剪力块的表面上。
4.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述摩擦摆式支座还包括不锈钢板；所述不锈钢板设置在所述第二剪力块上用于接触所述第一剪力块的表面上。
5.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述球冠衬板的上表面开设有第一凹槽，所述上耐磨板设置在所述第一凹槽内。
6.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述球冠衬板的下表面开设有第二凹槽，所述下耐磨板设置在所述第二凹槽内。
7.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述摩擦摆式支座还包括上锚碇螺栓和下锚碇螺栓；所述上锚碇螺栓用于将所述上锚碇钢棒连接到所述上支座板上；所述下锚碇螺栓用于将所述下锚碇钢棒连接到所述下支座板上。
8.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述第一剪力块与所述上支座板分体成型，或者所述第一剪力块与所述上支座板一体成型。
9.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述第二剪力块与所述下支座板分体成型，或者所述第二剪力块与所述下支座板一体成型。
10.根据权利要求1所述的摩擦摆式支座，其特征在于，所述第一凹曲面上喷涂或焊接有不锈钢涂层，所述第二凹曲面上喷涂或焊接有不锈钢涂层。
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| CN107841942A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-03-27 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种双曲面摩擦摆支座 |
| CN107841942B (zh) * | 2017-11-30 | 2023-08-11 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种双曲面摩擦摆支座 |
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