CN113463505A - 一种桥梁隔震支座 - Google Patents
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Abstract
一种桥梁隔震支座,属于桥梁抗震技术领域,包括上下座板、上下撑筒和两个弹簧,其中第一弹簧为压簧,第二弹簧为拉簧,拉黄两端设有座圈,其中一端为大座圈,另一端为小座圈,下撑筒的内径等于大座圈的内径,所述上撑筒的内外径等于小座圈的内外径,第一弹簧的外径小于小座圈的内径;第一弹簧穿插第二弹簧并伸出在其两端座圈之外,第一弹簧的两端固定安装在上下座板上,所述上撑筒上端固定安装在小座圈上,下端固定安装在下座板上;所述下撑筒下端固定安装在大座圈上,上端固定安装在上座板上。当桥墩或桥面受到震动时,压簧和拉簧均会受到桥墩与桥面的挤压并削减震动能量,同时二者的缓冲频率会各不相同,可有效消除共振。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁抗震技术领域,特别是一种桥梁隔震支座。
背景技术
桥梁是公路的重要组成部分,由于车辆驶过桥梁表面时会产生振动,必须对桥梁进行隔震。隔震支座目前在现有的建筑结构中应用十分的广泛,较为常用的是橡胶隔震支座,通过橡胶的弹性作用,实现降低水平震动的作用,同时也能够保证足够的竖向荷载,以支撑建在隔震支座上的建筑物。
如专利文献CN 110700085 B公开了一种桥梁隔震支座,包括上连接板、座板、下连接板、叠层橡胶和阻尼芯,所述上连接板与桥面连接,下连接板与桥墩连接,所述叠层橡胶固定在座板与下连接板之间,所述阻尼芯嵌合在叠层橡胶的中心处,所述座板上固定有呈螺旋状延伸的中空管,所述中空管的上端与上连接板的下侧面固定,该中空管的下端与底座的上侧面固定,所述中空管的内部填充有填充料;该桥梁隔震支座,通过中空管的设置,便可实现在运输安装的过程中先将上连接板收起来,然后在安装完成以后通过注入填充料的方式来实现隔绝竖向振动的效果。但是该方案中呈螺旋状延伸的中空管实际上相当于弹簧,弹簧在桥墩与桥板之间长期受压之后容易超过屈服强度而失去弹性。
专利文献CN 110983955 B公开了一种桥梁用抗震支座,其包括支撑板系和多向耗能结构。该支撑板系包括与上部桥梁结构固定连接的上支撑板、与下部桥梁结构固定连接的下支撑板以及设置在二者之间的中支撑板;多向耗能结构由钢圈耗能元件、电涡流阻尼元件和软钢阻尼元件相互配合形成;钢圈耗能元件设置在上支撑板与中支撑板之间;电涡流阻尼元件和软钢阻尼元件设置在中支撑板和下支撑板之间;该桥梁用抗震支座能实现多阶段多向耗能,提高桥梁的抗震性能。但是其钢圈耗能元件也容易因长期受压而失去弹性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷,提供一种采用双向恢复的弹簧装置来作为桥梁隔震支座,以便保持弹簧的弹性,延长有效使用寿命。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是一种桥梁隔震支座,包括上座板、下座板和弹簧,其中上座板与桥面连接,下座板与桥墩连接;其特征在于还包括下撑筒和上撑筒,所述弹簧有两个;其中第一弹簧为压簧,该压簧的有效圈与座圈的内径和外径均相等;第二弹簧为拉簧,该拉黄的有效圈两端设置的不是拉圈,而是设有座圈,其中一端的座圈为大座圈,所述大座圈的内径大于有效圈的外径,另一端的座圈为小座圈,所述小座圈的外径小于有效圈内径;所述下撑筒的内径等于大座圈的内径,所述上撑筒的内径等于小座圈的内径,上撑筒的外径等于小座圈的外径;所述第一弹簧的外径小于小座圈的内径;所述第一弹簧穿插第二弹簧并伸出在第二弹簧的两端座圈之外,所述第一弹簧的一端固定安装在上座板上,另一端固定安装在下座板上;所述上撑筒穿插第二弹簧的内部螺旋环壁并且其上端面固定安装在小座圈的下侧表面上,所述上撑筒的下端面固定安装在下座板上;所述下撑筒包插第二弹簧外部螺旋环壁并且其下端面固定安装在大座圈的上侧表面上,所述下撑筒的上端面固定安装在上座板上;这样桥墩因地震或桥面因车辆震动而受到冲击时,第一弹簧会受到桥墩与桥面的挤压并削减震动能量,同时第二弹簧会受到上撑筒与下撑筒的拉撑并削减震动能量,两个弹簧的双向作用,可以有效消耗震动,进行有效隔震;同时由于拉簧与压簧互相套接,在受到震动时,其缓冲频率会各不相同,从而有效消除共振,可进一步消散震动能量。
进一步的,所述大座圈的内径为有效圈的外径的1.01-1.10倍,所述小座圈的外径为有效圈内径的0.90-0.99倍。
进一步的,所述第一弹簧的外径等于所述第二弹簧中小座圈的内径的0.90-0.99倍。
上述中,所述下撑筒的外径可以大于大座圈的外径,也可以等于大座圈的外径。
进一步的,设定所述第一弹簧的密着长为M1,屈服长为Q1,所述密着长指弹簧的每个圈都完全密接时的长度,所述屈服长指弹簧因外力拉长后,在外力消失后能够恢复原状的最大拉长长度,所述第二弹簧的密着长为M2,屈服长为Q2,所述下撑筒的长度为H,所述上撑筒的长度为K;所述第一弹簧的密着长大于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的屈服长,即M1>H+K-Q2;这样第二弹簧永远也不会超过屈服强度而失去弹性。
所述第一弹簧的屈服长大于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的密着长,即Q1>H+K-M2;这样第一弹簧永远也不会超过屈服强度而失去弹性。
所述下撑筒和上撑筒的长度均大于第二弹簧的密着长,即H>M2且K>M2;所述下撑筒和上撑筒的长度均小于第二弹簧的屈服长,即H<M2且K<M2。
优选的,所述第一弹簧的自由长等于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的自由长,所述下撑筒的长度等于上撑筒的长度,即L1= H+K-L2且H=K;其中所述第一弹簧的自由长为L1,第二弹簧的自由长为L2,所述自由长指弹簧在未受到外力作用时的自然长度。
一种桥梁隔震支座的制作方法,包括如下步骤:
⑴预备两个弹簧,其中一个弹簧为压簧并作为第一弹簧,该第一弹簧的有效圈和座圈的内径和外径均相等;另一个弹簧为拉簧并作为第二弹簧,该第二弹簧的有效圈两端没有设置常用的拉圈,而是设置的座圈,其中一端的座圈为大座圈,该大座圈的内径大于有效圈的外径,另一端的座圈为小座圈,该小座圈的外径小于有效圈的内径;且所述第一弹簧的外径小于第二弹簧的小座圈的内径。
⑵预备两个两端贯通的圆筒,其中一个圆筒的内径和外径与大座圈的内径和外径相同,该圆筒作为向下撑抵的下撑筒;另一个圆筒的内径和外径与小座圈的内径和外径相同,该圆筒作为向上撑抵的上撑筒;该两个圆筒的长度之和小于第一弹簧的密着长加上第二弹簧的屈服长,也小于第一弹簧的屈服长加上第二弹簧的密着长。
⑶预备两个座板,其中一个为上座板,一个为下座板,该座板可以是方形,也可以是圆形,座板的直径大于大座圈直径,优选为大座圈直径的1.5倍。
⑷将上撑筒穿过第二弹簧的大座圈和有效圈,并将上撑筒的上端面固定安装在小座圈的下侧表面上;将下撑筒包插穿过第二弹簧的小座圈和有效圈,并将下撑筒的下端面固定安装在大座圈的上侧表面上。
⑸将第一弹簧穿过上撑筒和第二弹簧的小座圈,然后将第一弹簧的上端座圈的上侧表面固定安装在上座板的下表面上,将第一弹簧的下端座圈的下侧表面固定安装在下座板的上表面上。
⑹将下撑筒的上端面固定安装在上座板的下表面上,将上撑筒的下端面固定安装的下座板的上表面上;这样就做成了本发明桥梁隔震支座。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
⑴将拉簧的勾圈改成座圈,并将两端的座圈一个做大一个做小,便于装接上下撑筒,改变桥面与桥墩之间的震动力方向,从而适合拉簧进行减震。
⑵采用了两个弹簧,其中一个为拉簧另一个为压簧,该两个弹簧同时连接桥面和桥墩,可以同时从两个方向对桥面与桥墩之间进行隔震。
⑶将拉簧与压簧互相套接,在受到震动时,其缓冲频率会各不相同,从而有效消除共振,可进一步消散震动能量,提高隔震效果。
附图说明
图1为本发明的整体透视结构示意图。
图2为本发明中第二弹簧的结构示意图。
图3为本发明中第一弹簧的结构示意图。
图4为本发明中下座板和上撑筒的结构示意图。
图5为本发明中上座板和下撑筒的结构示意图。
图中:1.上座板、2.下座板、3.下撑筒、4.上撑筒、5.第一弹簧、6.有效圈、7.座圈、8.第二弹簧、9.大座圈、10.小座圈。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定,不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1。
如图所示,制作一种桥梁隔震支座,现有的隔震支座包括上座板1、下座板2和弹簧,本实施例在此基础上加设了下撑筒3和上撑筒4,并将所述弹簧设置为两个;其中一个为第一弹簧5,该第一弹簧5为压簧,该压簧的有效圈6与座圈7的内径和外径均相等;另一个为第二弹簧8,该第二弹簧8为拉簧,该拉黄的有效圈6的两端设置的不是拉圈,而是座圈7,其中一端的座圈7为大座圈9,所述大座圈9的内径大于该拉簧的有效圈6的外径,另一端的座圈7为小座圈10,所述小座圈10的外径小于第二弹簧8的有效圈6的内径;同时,将所述下撑筒3的内径做成等于大座圈9的内径,同时将所述下撑筒3的外径做成等于大座圈9的外径,将所述上撑筒4的内径做成等于小座圈10的内径,同时将上撑筒4的外径做成等于小座圈10的外径;将所述第一弹簧5的外径做成小于第二弹簧8的小座圈10的内径;上述中的大于、小于、等于均指相关主体的长度大于、小于或等于。
所述第一弹簧5穿插第二弹簧8并伸出在第二弹簧8的两端座圈之外,并且所述第一弹簧5的一端固定安装在上座板1上,另一端固定安装在下座板2上;所述上撑筒4穿插第二弹簧8的内部螺旋环壁并且其上端面固定安装在小座圈10的下侧表面上,所述上撑筒4的下端面固定安装在下座板2上;所述下撑筒3包插第二弹簧8外部螺旋环壁并且其下端面固定安装在大座圈9的上侧表面上,所述下撑筒3的上端面固定安装在上座板1上。
应用时将下座板2固定安装在桥墩上,将上座板1固定安装在桥面的下表面上;这样桥墩因地震或桥面因车辆震动而受到冲击时,第一弹簧5会受到桥墩与桥面的挤压并削减震动能量,同时第二弹簧8会受到上撑筒4与下撑筒3的拉撑并削减震动能量,两个弹簧的双向作用,可以有效消耗震动,进行有效隔震;同时由于拉簧与压簧互相套接,在受到震动时,其缓冲频率会各不相同,从而有效消除共振,可进一步消散震动能量。
实施例2。
在上述的基础上,将所述大座圈9的内径做成第二弹簧8的有效圈6的外径的1.01-1.10倍,将所述小座圈10的外径做成第二弹簧8的有效圈6的内径的0.90-0.99倍;将所述第一弹簧5的外径做成等于所述第二弹簧8的小座圈10的内径的0.90-0.99倍。
设定所述第一弹簧5的密着长为M1,屈服长为Q1,所述第二弹簧8的密着长为M2,屈服长为Q2,所述下撑筒3的长度为H,所述上撑筒4的长度为K;所述第一弹簧5的自由长为L1,第二弹簧8的自由长为L2;所述密着长指弹簧的每个弹簧圈都完全密接时的长度;所述屈服长指弹簧因外力拉长后,在外力消失后能够完全恢复原状的最大拉长长度;如果不能完全恢复原状则说明已经开始失去弹性;所述自由长指弹簧在未受到外力作用时的自然长度。
本实施例将所述第一弹簧5的密着长做成大于下撑筒3的长度加上撑筒4的长度减去第二弹簧8的屈服长,即M1>H+K-Q2,即Q2>H+K- M1;这样第二弹簧永远也不会超过屈服强度而失去弹性。
将所述第一弹簧5的屈服长做成大于下撑筒3的长度加上撑筒4的长度减去第二弹簧8的密着长,即Q1>H+K-M2;这样第一弹簧5永远也不会超过屈服强度而失去弹性。
将所述下撑筒3和上撑筒4的长度做成均大于第二弹簧8的密着长,即H>M2且K>M2;将所述下撑筒3和上撑筒4的长度做成均小于第二弹簧8的屈服长,即H<Q2且K<Q2。
比较好的方案是:将所述第一弹簧5的自由长等于下撑筒3的长度加上撑筒4的长度减去第二弹簧8的自由长,同时将所述下撑筒3的长度等于上撑筒4的长度,即L1= H+K-L2且H=K。
实施例3。
一种桥梁隔震支座的制作方法,包括如下步骤:
⑴预备两个弹簧,其中一个弹簧为压簧并作为第一弹簧5,该第一弹簧5的有效圈6和座圈7的内径和外径均相等;另一个弹簧为拉簧并作为第二弹簧8,该第二弹簧8的有效圈6两端没有设置常用的拉圈,而是设置的座圈7,其中一端的座圈7为大座圈9,该大座圈9的内径大于有效圈6的外径,本实施例将大座圈9的内径做成等于第二弹簧8的有效圈6的外径的1.05倍;另一端的座圈6为小座圈10,该小座圈10的外径小于有效圈6的内径,本实施例将该小座圈10的外径做成等于第二弹簧8的有效圈6的内径的0.95倍;且所述第一弹簧5的外径小于第二弹簧8的小座圈10的内径,本实施例将所述第一弹簧5的外径做成等于第二弹簧8的小座圈10的内径的0.95倍。
⑵预备两个两端贯通的圆筒,其中一个圆筒的内径和外径与第二弹簧8的大座圈9的内径和外径相同,该圆筒作为向下撑抵的下撑筒3;另一个圆筒的内径和外径与第二弹簧8的小座圈10的内径和外径相同,该圆筒作为向上撑抵的上撑筒4;并将该两个圆筒的长度之和做成小于第一弹簧5的密着长加上第二弹簧8的屈服长。
⑶预备两个座板,其中一个为上座板1,一个为下座板2,座板的直径大于大座圈直径,本实施例将座板做成正方形板体,并将该正方形板体的边长做成等于大座圈直径的1.5倍。
⑷将第二弹簧8按照大座圈9在下小座圈10在上的方向放置,将上撑筒4从下往上穿过第二弹簧8的大座圈9和有效圈6,并将上撑筒4的上端面焊接在小座圈10的下侧表面上;再将下撑筒3从上往下包插穿过第二弹簧8的小座圈10和有效圈6,并将下撑筒3的下端面焊接在大座圈9的上侧表面上。
⑸将第一弹簧5穿过上撑筒4和第二弹簧8的小座圈10,然后将第一弹簧5的上端座圈7的上侧表面焊接在上座板1的下表面上,将第一弹簧5的下端座圈7的下侧表面焊接在下座板2的上表面上。
⑹将下撑筒3的上端面焊接在上座板1的下表面上,将上撑筒4的下端面焊接的下座板2的上表面上;即做成本发明桥梁隔震支座。
Claims (9)
1.一种桥梁隔震支座,包括上座板、下座板和弹簧,其特征在于还包括下撑筒和上撑筒,所述弹簧有两个;其中第一弹簧为压簧,该压簧的有效圈与座圈的内径和外径均相等;第二弹簧为拉簧,该拉黄的有效圈两端设有座圈,其中一端的座圈为大座圈,所述大座圈的内径大于有效圈的外径,另一端的座圈为小座圈,所述小座圈的外径小于有效圈内径;所述下撑筒的内径等于大座圈的内径,所述上撑筒的内径等于小座圈的内径,上撑筒的外径等于小座圈的外径;所述第一弹簧的外径小于小座圈的内径;所述第一弹簧穿插第二弹簧并伸出在第二弹簧的两端座圈之外,所述第一弹簧的一端固定安装在上座板上,另一端固定安装在下座板上;所述上撑筒穿插第二弹簧的内部螺旋环壁并且其上端面固定安装在小座圈的内端面上,所述上撑筒的下端面固定安装在下座板上;所述下撑筒包插第二弹簧外部螺旋环壁并且其下端面固定安装在大座圈的内端面上,所述下撑筒的上端面固定安装在上座板上。
2.根据权利要求1所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述大座圈的内径为有效圈的外径的1.01-1.10倍,所述小座圈的外径为有效圈内径的0.90-0.99倍。
3.根据权利要求2所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述下撑筒的外径等于大座圈的外径。
4.根据权利要求3所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述第一弹簧的外径等于小座圈的内径的0.90-0.99倍。
5.根据权利要求4所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述第一弹簧的密着长大于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的屈服长,即M1>H+K-Q2;其中所述第一弹簧的密着长为M1,屈服长为Q1,所述第二弹簧的密着长为M2,屈服长为Q2,所述下撑筒的长度为H,所述上撑筒的长度为K。
6.根据权利要求5所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述第一弹簧的屈服长大于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的密着长,即Q1>H+K-M2。
7.根据权利要求6所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述下撑筒和上撑筒的长度均大于第二弹簧的密着长,即H>M2且K>M2。
8.根据权利要求7所述的桥梁隔震支座,其特征在于所述第一弹簧的自由长等于下撑筒的长度加上撑筒的长度减去第二弹簧的自由长,所述下撑筒的长度等于上撑筒的长度,即L1= H+K-L2且H=K;其中所述第一弹簧的自由长为L1,第二弹簧的自由长为L2。
9.一种桥梁隔震支座的制作方法,其特征在于包括如下步骤:
⑴预备两个弹簧,其中一个弹簧为压簧并作为第一弹簧,该第一弹簧的有效圈和座圈的内径和外径均相等;另一个弹簧为拉簧并作为第二弹簧,该第二弹簧的有效圈两端设有座圈,其中一端的座圈为大座圈,该大座圈的内径大于有效圈的外径;另一端的座圈为小座圈,该小座圈的外径小于有效圈的内径;且所述第一弹簧的外径小于第二弹簧的小座圈的内径;
⑵预备两个两端贯通的圆筒,其中一个圆筒的内径和外径与大座圈的内径和外径相同,该圆筒作为向下撑抵的下撑筒;另一个圆筒的内径和外径与小座圈的内径和外径相同,该圆筒作为向上撑抵的上撑筒;
⑶预备两个座板,其中一个为上座板,一个为下座板,座板的直径大于大座圈直径;
⑷将上撑筒穿过第二弹簧的大座圈和有效圈,并将上撑筒的上端面固定安装在小座圈的下侧表面上;将下撑筒包插穿过第二弹簧的小座圈和有效圈,并将下撑筒的下端面固定安装在大座圈的上侧表面上;
⑸将第一弹簧穿过上撑筒和第二弹簧的小座圈,然后将第一弹簧的上端面固定安装在上座板的下表面上,将第一弹簧的下端面固定安装在下座板的上表面上;
⑹将下撑筒的上端面固定安装在上座板的下表面上,将上撑筒的下端面固定安装的下座板的上表面上。
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