CN108004915A - 一种新型摩擦摆支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型摩擦摆支座，包括上支座板和下支座板，所述上支座板和下支座板上分别设有上滑道和下滑道，所述上滑道和下滑道相互垂直且分别沿桥梁的横桥向和纵桥向设置，在所述上支座板和下支座板之间设有滑块，所述滑块的上下两端分别与上下两侧的所述上滑道和下滑道相配合，在所述滑块的周向沿着横桥向和纵桥向共设有若干个附加挡板，在每个所述附加挡板的两侧均设有挡块，两个所述挡块与对应的所述附加挡板之间具有间隙，所述挡块限制沿横桥向设置的所述附加挡板只能沿横桥向方向进行运动，所述挡块限制沿纵桥向设置的所述附加挡板只能沿纵桥向方向进行运动。本支座将纵向剪力键和横向剪力键分离，且克服了“单边效应”。

Description

一种新型摩擦摆支座

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种新型摩擦摆支座。

背景技术

近年来，桥梁由于遭受地震而受到损害的例子屡见不鲜。桥梁作为我国重要的交通运输载体，承担着巨大的交通运输作用。地震不仅会破坏桥梁本身的结构，同时由于桥梁受损而导致的次生灾害也很常见。因此，桥梁抗震一直是我国桥梁研究的热点。

目前我国建造的桥梁中应用的支座主要有以下几种：

(1)盆式橡胶支座：盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的一种橡胶支座。该支座的工作原理是利用半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块，在三向受力状态下具有流体的性质，来实现上部结构的转动同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与上支座板上的不锈钢板之间的低磨擦系数来实现上部结构的水平位移。因此，盆式橡胶支座具有承载力大、水平位移大、摩擦系数小、转角大、支座建筑高度低、节省钢材等优点。但是，该支座构件中的橡胶容易老化，需要经常进行更换，增加了支座的成本。另一方面，为满足橡胶支座的正常使用，常常在支座周围设置挡块类型的剪力键，而在实际地震作用下，支座的剪力键只有一边断裂而造成单边效应的情况时有发生。

(2)球型钢支座：球型钢支座是在盆式橡胶支座的基础上发展起来的一种新型桥梁支座。其特点是设计转角远大于一般盆式支座。目前球型钢支座已在国内城市立交桥及公路桥梁上广泛使用。而目前球型钢支座的剪力键研究也与盆式橡胶支座类似。

(3)摩擦摆支座：摩擦摆支座作为一种性能优良的新型减隔震装置，由于其隔震效果明显以及自复位的特性，在中小跨度桥梁中应用广泛。该支座的工作原理是上部结构利用自身的重力在摩擦力系数较小的滑动圆弧面上滑动，通过滑动层之间的摩擦力对输入的地震能量进行消耗，亦能减少向上部结构传递的地震能量。但目前国内的桥梁支座设计中对摩擦摆支座的剪力键研究较少，无法分析在纵向地震或是横向地震作用下相应的剪力键断裂的情况，且尚未对桥梁在纵向地震或是横向地震作用下相应的剪力键断裂的状况进行深入研究。

综上所述，目前国内的大部分桥梁支座均有设置剪力键，但无论是哪一种支座，对剪力键部分的改进方案鲜有涉及。目前国内常见支座的剪力键类型主要有以下两种：

(1)挡块或是类似挡块的断裂型剪力键：该类剪力键在橡胶滑板式支座(如聚四氟乙烯滑板橡胶支座)和摩擦摆支座设计中较为常见。该类剪力键能够满足在正常使用工况下和多遇地震工况下支座的位移要求；在罕遇地震作用下，挡块被撞断，支座的上部结构和梁体能够开始运动，从而起到隔震的作用。

但在实际使用过程中，经常会出现只有一侧的挡块被撞断而另一侧的挡块未被撞断的情况。在该情况下，支座的上部结构会偏撞断挡块一侧振动，而不会撞断相对一侧的挡块，即产生“单边效应”。在该类支座的实验过程中，可能还会发生支座与两侧挡块卡住而未能正常移动的情况。

(2)剪切螺栓类剪力键：该类剪力键主要出现于摩擦摆类支座的设计中。该类剪力键通常将支座的上部构件和下部构件通过螺栓锚固连接，从而满足支座在正常使用中的位移限值；在罕遇地震作用下，该支座四周的螺栓同时断裂，支座开始水平运动，从而发挥隔震作用。对于该类剪力键设计，虽然不会出现“单边断裂”的情况，但由于所有的剪力键同时断裂，难以针对纵向地震和横向地震做出不同的行为。

因此，若对桥梁支座的剪力键有一个更好的设计，不仅能够在正常使用状态下满足桥梁本身的位移要求，而且能更好的发挥支座本身的减震或隔震效果，从而有利于改善桥梁在地震作用下的受力情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型摩擦摆支座，该支座能够解决目前国内大部分支座剪力键的“单边效应”问题，并且在纵向地震作用下切断的横向剪力键不会影响纵向剪力键；横向地震作用下切断的纵向剪力键也不会影响横向剪力键。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型摩擦摆支座，包括上支座板和下支座板，所述上支座板和下支座板上分别设有上滑道和下滑道，所述上滑道和下滑道相互垂直且分别沿桥梁的横桥向和纵桥向设置，在所述上支座板和下支座板之间设有滑块，所述滑块的上下两端分别与上下两侧的所述上滑道和下滑道相配合。

在所述滑块的周向沿着横桥向和纵桥向共设有若干个附加挡板，在每个所述附加挡板的两侧均设有挡块，两个所述挡块与对应的所述附加挡板之间具有间隙，所述挡块限制沿横桥向设置的所述附加挡板只能沿横桥向方向进行运动，所述挡块限制沿纵桥向设置的所述附加挡板只能沿纵桥向方向进行运动。

该支座的工作原理如下：

(1)在正常使用工况下，该支座处于静止状态，滑块的附加挡板被两侧的挡块夹住，阻挡了滑块的纵向和横向运动，当然由于相互适配后的附加挡板和挡块之间具有间隙，滑块并非是绝对的静止不动，在外力作用下滑块可以在规定的范围内微位移；

(2)在多遇地震作用下，滑块可能会产生微小的震动，但由于其附加挡板被挡块夹住，且多遇地震下的地震力不足以破坏滑块和附加挡板之间的连接关系，因此滑块几乎不会运动；

(3)在罕遇地震作用下，以纵向地震作用为例，此时纵向地震力足以破坏滑块和附加挡板之间的连接关系，沿横桥向设置的两个附加挡板由于撞击挡块而被破坏，从而被抛弃，此时滑块在纵桥向上没有阻挡，可以沿纵桥向***，但沿纵桥向设置的附加挡板由于横向地震力不足而不会被破坏，滑块仍无法在横向方向上移动。

若纵向地震力和横向地震力均较大，则滑块的四个附加挡板均会被剪断，滑块可以同时在纵向和横向上***，运用其钟摆机制和滑道上的摩擦耗能达到减震效果。

与通常的支座相比，本发明将纵向剪力键和横向剪力键分离，能够针对横向地震和纵向地震作出不同的“行为”，可以做到在纵向地震下纵向剪力键不断裂；在横向地震下横向剪力键不断裂。因此，在单一方向地震波作用下，本发明的支座总是有一个方向的剪力键不受破坏，仍可以满足正常的使用位移要求，从而可提高支座的减隔震能力。另一方面，附加挡板一旦被破坏，滑块可以在该滑道上双向移动，克服了普通支座剪力键可能会产生的“单边效应”，且在正常使用工况下，该支座稳定不易产生位移，震后具有自复位的能力，既可实现“单边效应”的分离，明确将纵横向地震力和影响区分开来，又可灵活的设计和配置耗能构件。

优选的，同一方向的两个所述附加挡板共线布置。共线布置可以最大限度的集中同侧的挡板的抵抗力，既满足构造要求，又能经济合理的确定挡板材质、挡板数量和挡板尺寸。

优选的，所述上支座板和下支座板之间相互垂直设置。

优选的，所述附加挡板通过剪切螺栓安装在所述滑块上，不仅安装拆卸方便，且可以通过提高或降低所述剪切螺栓的强度，控制支座的减隔震效果。

优选的，沿着横桥向设置的所述剪切螺栓的强度与沿着纵横桥向设置的所述剪切螺栓的强度不相同。在现有的地震波中，横向地震波的地震强度往往和纵向地震波不同，本支座可以改变纵向剪切螺栓或横向剪切螺栓的强度，以适应沿纵、横桥向的水平地震力限值(或刚度)不同的要求。

优选的，所述挡块预埋在所述上支座板或下支座板中，安装加工方便，且强度高。

优选的，所述下滑道为圆弧形结构，并通过锚固螺栓与下支座板相连接，且所述上滑道为圆弧形结构，并通过锚固螺栓与上支座板相连接，利用钟摆效应延长周期，达到减震的目的。

优选的，所述上滑道和下滑道的两侧还分别设有引导槽，使得所述滑块正向滑动而不倾斜。

优选的，所述上滑道和下滑道的外侧还分别设有四氟乙烯层，保证滑块光滑平稳的滑动。

优选的，所述挡块为楔形块结构，加工安装面积小。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

与通常的支座相比，本发明将纵向剪力键和横向剪力键分离，能够针对横向地震和纵向地震作出不同的“行为”，可以做到在纵向地震下纵向剪力键不断裂；在横向地震下横向剪力键不断裂。因此，在单一方向地震波作用下，本发明的支座总是有一个方向的剪力键不受破坏，仍可以满足正常的使用位移要求，从而可提高支座的减隔震能力。另一方面，附加挡板一旦被破坏，滑块可以在该滑道上双向移动，克服了普通支座剪力键可能会产生的“单边效应”，且在正常使用工况下，该支座稳定不易产生位移，震后具有自复位的能力，既可实现“单边效应”的分离，明确将纵横向地震力和影响区分开来，又可灵活的设计和配置耗能构件。

附图说明：

图1是本发明所述的新型摩擦摆支座的正视图。

图2是本发明所述的滑道的详图。

图3是本发明所述的支座的俯视图。

图4是本发明所述的滑块的正视图。

图5是本发明所述的滑块的侧视图。

图6是本发明所述的滑块的正面剖视图。

图7是本发明所述的滑块的侧面剖视图。

图中标记：1-上支座板，2-下支座板，3-滑块，4-下滑道，5-挡块，6-附加挡板，7-剪切螺栓，8-锚固螺栓，9-引导槽，10-四氟乙烯层。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1-图7所示，一种新型摩擦摆支座，包括上支座板1和下支座板2，所述上支座板1和下支座板2之间相互垂直设置，所述上支座板1和下支座板2分别通过锚固螺栓8与墩梁相连接。

所述上支座板1和下支座板2上分别设有上滑道和下滑道4，所述上滑道和下滑道4相互垂直且分别沿桥梁的横桥向和纵桥向设置，所述下滑道4为圆弧形结构，并通过锚固螺栓8与下支座板2相连接，且所述上滑道为圆弧形结构，并通过锚固螺栓8与上支座板1相连接。所述上滑道和下滑道4的两侧还分别设有引导槽9，使得所述滑块3正向滑动而不倾斜。所述上滑道和下滑道4的外侧还分别设有四氟乙烯层10，保证滑块光滑平稳的滑动。

在所述上支座板1和下支座板2之间设有滑块3，所述滑块3的上下两端分别与上下两侧的所述上滑道和下滑道4相配合。

在所述滑块3的周向沿着横桥向和纵桥向共设有四个附加挡板6，同一方向的两个所述附加挡板6共线布置，所述附加挡板6通过剪切螺栓7安装在所述滑块3上。在每个所述附加挡板6的两侧均设有挡块5，两个所述挡块5与对应的所述附加挡板6之间具有间隙，所述挡块5限制沿横桥向设置的所述附加挡板6只能沿横桥向方向进行运动，所述挡块5限制沿纵桥向设置的所述附加挡板6只能沿纵桥向方向进行运动。所述挡块5为楔形块结构，所述挡块5预埋在所述上支座板1或下支座板2中。

沿着横桥向设置的所述剪切螺栓7的强度与沿着纵横桥向设置的所述剪切螺栓7的强度不相同。在现有的地震波中，横向地震波的地震强度往往和纵向地震波不同，本支座可以改变纵向剪切螺栓7或横向剪切螺栓7的强度，以适应沿纵、横桥向的水平地震力限值(或刚度)不同的要求。

该支座的工作原理如下：

(1)在正常使用工况下，该支座处于静止状态，滑块3的附加挡板6被两侧的挡块5夹住，阻挡了滑块3的纵向和横向运动，当然由于相互适配后的附加挡板6和挡块5之间具有间隙，滑块3并非是绝对的静止不动，在外力作用下滑块3可以在规定的范围内微位移；

(2)在多遇地震作用下，滑块3可能会产生微小的震动，但由于其附加挡板6被挡块5夹住，且多遇地震下的地震力不足以破坏滑块3和附加挡板6之间的剪切螺栓7，因此滑块几乎不会运动；

(3)在罕遇地震作用下，以纵向地震作用为例，此时纵向地震力足以破坏滑块3和附加挡板6之间的剪切螺栓7，沿横桥向设置的两个附加挡板6由于撞击挡块5而被破坏，从而被抛弃，此时滑块3在纵桥向上没有阻挡，可以沿纵桥向***，但沿纵桥向设置的附加挡板6由于横向地震力不足而不会被破坏，滑块3仍无法在横向方向上移动。

若纵向地震力和横向地震力均较大，则滑块3的四个附加挡板6均会被剪断，滑块3可以同时在纵向和横向上***，运用其钟摆机制和滑道上的摩擦耗能达到减震效果。

与通常的支座相比，本发明将纵向剪力键和横向剪力键分离，能够针对横向地震和纵向地震作出不同的“行为”，可以做到在纵向地震下纵向剪力键不断裂；在横向地震下横向剪力键不断裂。因此，在单一方向地震波作用下，本发明的支座总是有一个方向的剪力键不受破坏，仍可以满足正常的使用位移要求，从而可提高支座的减隔震能力。另一方面，附加挡板一旦被破坏，滑块可以在该滑道上双向移动，克服了普通支座剪力键可能会产生的“单边效应”，且在正常使用工况下，该支座稳定不易产生位移，震后具有自复位的能力，既可实现“单边效应”的分离，明确将纵横向地震力和影响区分开来，又可灵活的设计和配置耗能构件。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新型摩擦摆支座，其特征在于，包括上支座板(1)和下支座板(2)，所述上支座板(1)和下支座板(2)上分别设有上滑道和下滑道(4)，所述上滑道和下滑道(4)相互垂直且分别沿桥梁的横桥向和纵桥向设置，在所述上支座板(1)和下支座板(2)之间设有滑块(3)，所述滑块(3)的上下两端分别与上下两侧的所述上滑道和下滑道(4)相配合，

在所述滑块(3)的周向沿着横桥向和纵桥向共设有若干个附加挡板(6)，在每个所述附加挡板(6)的两侧均设有挡块(5)，两个所述挡块(5)与对应的所述附加挡板(6)之间具有间隙，所述挡块(5)限制沿横桥向设置的所述附加挡板(6)只能沿横桥向方向进行运动，所述挡块(5)限制沿纵桥向设置的所述附加挡板(6)只能沿纵桥向方向进行运动。

2.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，同一方向的两个所述附加挡板(6)共线布置。

3.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述上支座板(1)和下支座板(2)之间相互垂直设置。

4.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述附加挡板(6)通过剪切螺栓(7)安装在所述滑块(3)上。

5.根据权利要求4所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，沿着横桥向设置的所述剪切螺栓(7)的强度与沿着纵横桥向设置的所述剪切螺栓(7)的强度不相同。

6.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述挡块(5)预埋在所述上支座板(1)或下支座板(2)中。

7.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述下滑道(4)为圆弧形结构，并通过锚固螺栓(8)与下支座板(2)相连接，且所述上滑道为圆弧形结构，并通过锚固螺栓(8)与上支座板(1)相连接。

8.根据权利要求1所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述上滑道和下滑道(4)的两侧还分别设有引导槽(9)。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述上滑道和下滑道(4)的外侧还分别设有四氟乙烯层(10)。

10.根据权利要求1-8任一所述的一种新型摩擦摆支座，其特征在于，所述挡块(5)为楔形块结构。