CN215329329U - 一种复合型摩擦摆减隔震支座 - Google Patents

Abstract

一种复合型摩擦摆减隔震支座,包括支座顶板、球冠钢衬板、支撑体和支座底板，所述支座顶板通过上曲面滑动摩擦副与球冠钢衬板滑动连接构成第一滑移机构，支撑体通过下曲面滑动摩擦副与支座底板滑动连接构成第二滑移机构，第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，其交错角度θ大于0°小于90°；所述上曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁横向或桥梁纵向，下曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁纵向或桥梁横向。本隔震支座结构紧凑，承载能力大，其第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，不同方向的滑动采用分离独立设计，可根据梁体不同方向的隔震周期、水平剪切力和滑动位移等性能需求进行匹配设计，从而实现对结构不同方向进行科学控制，使工程造价更优。

Description

一种复合型摩擦摆减隔震支座

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁支座，具体涉及一种复合型摩擦摆减隔震支座。

背景技术

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它能将桥梁上部结构的反力和变形（位移和转角）可靠的传递给桥梁下部结构，摩擦摆支座具有良好的减隔震性能、大承载能力、大位移能力、可自复位及寿命长等特点，被广泛运用在各类公路市政铁路桥梁中。目前使用的摩擦摆支座（包括摩擦单摆支座、各向性能可分开设计的摩擦摆减隔震支座）存在如下不足：

1.摩擦单摆支座是依靠双凸球冠在上支座板和下支座板间的球面配合，进行转动、滑移，来实现支座的正常功能和减隔震功能；当发生地震时，水平力达到预设值时，限位装置失效，支座可在水平各个方向发生滑动，利用简单的钟摆机理延长上部结构的自振周期，以减少地震力向上部结构传递，滑移时利用摩擦阻尼耗散部分地震能量，减小结构的地震反应，保护结构安全，支座在地震后，可以通过上部结构的自重进行自动复位；

存在的问题是：通常桥梁根据实际结构进行隔震分析后得到的自振周期和控制位移在纵横桥向各不相同，而传统的摩擦单摆支座在各方向的隔震周期和综合位移完全相同，无法针对不同方向的隔震周期和综合位移进行针对性调整，在桥梁抗震分析时横桥向和纵桥向的结构隔震周期和综合位移只能用单个支座参数进行控制，容易导致一个方向满足抗震需求而另一个方向的抗震富余量可能很大，但为了满足安装空间的需要，使该方向上、下部结构尺寸需要同步增大，增加工程总体造价；

2.现有的纵横各向性能可分开设计的摩擦摆减隔震支座如申请号为CN210766429 U的专利，其水平承载力需由梁体传递至上支座板，上支座板传递给上衬板和下衬板，下衬板再将水平承载力传递给下支座板，存在的问题是：

该结构的上衬板和下衬板之间的水平承载力传递通过上衬板的凹球面和下衬板的凸球面相匹配的球面中间球面滑板的球面进行传递达到，因此水平承载能力大小的上限，主要取决于上衬板与下衬板相匹配的球面凹凸深度和中间球面滑板摩擦系数；中间球面滑板不仅承担竖向力的承载作用，同时需承担水平承载力的承载作用，显然增加了中间球面滑板的局部应力，无法有效发挥中间球面滑板的承压强度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单、经济实用，传力可靠的复合型摩擦摆减隔震支座，以克服现有技术所存在的上述不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：一种复合型摩擦摆减隔震支座, 包括支座顶板和支座底板；在支座顶板与支座底板之间依次安装球冠钢衬板和支撑体，所述支座顶板通过上曲面滑动摩擦副与球冠钢衬板滑动连接，从而构成第一滑移机构，所述支撑体通过下曲面滑动摩擦副与支座底板滑动连接，从而构成第二滑移机构，第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，其交错角度θ大于0°小于90°；上曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁横向或桥梁纵向，下曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁纵向或桥梁横向；

所述上曲面滑动摩擦副包括上不锈钢板和上曲面耐磨板，所述上不锈钢板设置在支座顶板底面的方形凹曲面Ⅱ内，所述上曲面耐磨板镶嵌在球冠钢衬板顶面之凸曲面Ⅲ的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅱ与凸曲面Ⅲ曲率半径相对应，上不锈钢板与上曲面耐磨板曲率半径相对应；所述下曲面滑动摩擦副包括下不锈钢板和下曲面耐磨板，所述下不锈钢板设置在支座底板顶面的方形凹曲面Ⅰ内，所述下曲面耐磨板镶嵌在支撑体底面之凸曲面Ⅱ的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅰ与凸曲面Ⅱ曲率半径相对应，所述下不锈钢板与下曲面耐磨板曲率半径相对应；

所述第一滑移机构通过球面转动摩擦副与所述第二滑移机构转动连接，球面转动摩擦副设在第一滑移机构之球冠钢衬板与第二滑移机构之支撑体之间，包括包覆在球冠钢衬板底面的不锈钢板或电镀硬铬层和设置在支撑体顶面的球面耐磨板，所述支撑体顶面为凹球面Ⅱ，球面耐磨板镶嵌在所述凹球面Ⅱ内，所述球冠钢衬板下端为球面半径与凹球面Ⅱ相对应的凸球面Ⅲ，所述不锈钢板或电镀硬铬层包覆在凸球面Ⅲ表面。

其进一步的技术方案是：所述的球冠钢衬板下端之凸球面Ⅲ的曲率半径为球面耐磨板投影直径的0.7～2.8倍。

进一步：所述支座底板为一向上的长方形凹盆，包括一长方形底板和连接在其四周的左挡板Ⅰ、右挡板Ⅰ、前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ，所述方形凹曲面Ⅰ开在长方形底板的顶面，所述下不锈钢板设置在方形凹曲面Ⅰ上表面；所述前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅰ，前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的内侧面设置有下侧面不锈钢板，左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ的上端面分别通过下剪切销连接下剪切板；所述支撑体的方形下部坐落在支座底板的长方形凹盆内，支撑体方形下部左右侧设置有下导向块Ⅰ，从而与支座底板左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ内侧的下侧不锈钢板形成下导向机构；

所述支座顶板为一向下的长方形凹盆，包括一长方形顶板和连接在其四周的左挡板Ⅱ、右挡板Ⅱ、前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ，所述方形凹曲面Ⅱ开在长方形顶板的底面，所述上不锈钢板设置在方形凹曲面Ⅱ的下表面；所述前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅱ，前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的内侧面设置有上侧面不锈钢板，左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ的下端面分别通过上剪切销连接上剪切板；所述球冠钢衬板和支撑体的方形上部上部被包围在支座顶板之四周的前挡板Ⅱ、后挡板Ⅱ、左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ内，所述支撑体的方形上部落在支座顶板的长方形凹盆内，支撑体的方形上部的前后侧设置有上导向块Ⅱ，从而与支座顶板前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ内侧的上侧不锈钢板形成上导向机构。

进一步：所述球面耐磨板的摩擦表面设有蜂窝状储油槽，摩擦表面涂抹优质硅脂润滑剂，所述上曲面耐磨板和下曲面耐磨板的摩擦表面或设有蜂窝状储油槽，摩擦表面涂抹优质硅脂润滑剂。

进一步：所述支撑体之方形上部和方形下部或为整体结构或为分体结构，为分体结构时方形上部通过螺栓或焊接与方形下部连成整体。

进一步：所述的球面耐磨板，上曲面耐磨板和下曲面耐磨板为聚四氟乙烯滑板、改性聚四氟乙烯滑板、超高性能聚四氟乙烯滑板、或为超高分子量聚乙烯耐磨滑板。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座具有以下有益效果：

1. 本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座结构紧凑，承载能力大，设计合理，梁体上部结构产生不同方向水平力均可靠从支座顶板传动到支撑体，再经过支撑体传递到支座底板传递到墩台，结构传力可靠；

2. 本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座包括第一滑移机构（纵桥向）和第二滑移机构（横桥向），所述第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，其交错角度θ大于0°小于90°，不同方向的滑动采用分离独立设计，可根据梁体不同方向的隔震周期、水平剪切力和滑动位移等性能需求进行匹配设计，从而实现对结构不同方向进行科学控制，使工程造价更优；

3. 本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座其第一滑移机构通过球面转动摩擦副与所述第二滑移机构转动连接，从而使第一滑移机构可沿竖向不同角度相对第二滑移机构转动，利用钟摆机理延长上部结构的自振周期，以减少地震力向上部结构传递，转动滑移时利用摩擦阻尼耗散部分地震能量，减小结构的地震反应，支座在地震后，可以通过上部结构的自重进行自动复位，有效保护结构安全；

4. 本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座其支座顶板和支座底板左、右侧板或前、后侧板通过剪切销连接剪切板，当发生地震时，纵向或横向水平力达到剪切销的剪断力预设值时，上剪切销或下剪切销或上下剪切销同时剪断，耗散部分地震能量，剪切销剪断后，支撑体组件及上部构件在凹曲面底板内发生滑动或球冠钢衬板组件及下部构件在凹曲面顶板内发生滑动或者两个方向同时滑动，摩擦滑动过程中动能转换为势能和热能，耗散地震能量，减少地震力向上部结构传递，减小结构的地震反应，当滑动到达设定的位移后支撑体被支座顶板左、右侧挡板或支座底板前、后侧挡板限制继续滑移，防止上部梁体滑移超出位移后梁体的掉落，从而有效保证桥梁的安全。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图5为本实用新型之一种复合型摩擦摆减隔震支座结构示意图：

图1为主视图（半剖视），图2为左视图（半剖视），图3为俯视图，图4为图1之A-A剖视图，图5为图1之B-B剖视图；

图6为第一滑移机构与第二滑移机构交错设置示意图；

图7为球冠钢衬板与支撑体滑动连接（通过球面转动摩擦副）结构示意图（剖视）；

图8为球冠钢衬板结构示意图（剖视）；

图9～图11为支撑体结构示意图：

图9为主视图（剖视），图10为左视图（剖视），图11为俯视图；

图中：1—支座底板，101—左挡板Ⅰ，102—右挡板Ⅰ，103—前挡板Ⅰ，104—后挡板Ⅰ，105—方形凹曲面Ⅰ,106—锚固件连接块Ⅰ，2—支撑体，21—方形下部，211—下导向块Ⅰ，212—凸曲面Ⅱ，22—方形上部，221—上导向块Ⅱ，222—凹球面Ⅱ，3—球冠钢衬板，31—凸曲面Ⅲ，32—凸球面Ⅲ，4—支座顶板，401—左挡板Ⅱ，402—右挡板Ⅱ，403—前挡板Ⅱ，404—后挡板Ⅱ,405—方形凹曲面Ⅱ，406—锚固件连接块Ⅱ，5—锚固件，6—球面耐磨板，7—上曲面耐磨板，8—上不锈钢板，9—上侧面不锈钢板，10—下不锈钢板，11—下曲面耐磨板，12—下侧面不锈钢板，13—上剪切销，14—上剪切板，15—下剪切销，16—下剪切板。

具体实施方式

一种复合型摩擦摆减隔震支座, 包括支座顶板4和支座底板1，在支座顶板与支座底板之间依次安装球冠钢衬板3和支撑体2，所述支座顶板通过上曲面滑动摩擦副与球冠钢衬板3滑动连接，从而构成第一滑移机构，所述支撑体2通过下曲面滑动摩擦副与支座底板1滑动连接，从而构成第二滑移机构，第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，其交错角度θ大于0°小于90°；所述上曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁横向或桥梁纵向，下曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁纵向或桥梁横向；

所述上曲面滑动摩擦副包括上不锈钢板8和上曲面耐磨板7，所述上不锈钢板8设置在支座顶板4底面的方形凹曲面Ⅱ405内，所述上曲面耐磨板7镶嵌在球冠钢衬板3顶面之凸曲面Ⅲ31的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅱ与凸曲面Ⅲ曲率半径相对应，上不锈钢板8与上曲面耐磨板7曲率半径相对应；所述下曲面滑动摩擦副包括下不锈钢板10和下曲面耐磨板11，所述下不锈钢板10设置在支座底板顶面的方形凹曲面Ⅰ105内，所述下曲面耐磨板11镶嵌在支撑体2底面之凸曲面Ⅱ212的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅰ与凸曲面Ⅱ曲率半径相对应，所述下不锈钢板10与下曲面耐磨板11曲率半径相对应；

所述第一滑移机构通过球面转动摩擦副与所述第二滑移机构转动连接，球面转动摩擦副设在第一滑移机构之球冠钢衬板3与第二滑移机构之支撑体2之间，包括包覆在球冠钢衬板底面的不锈钢板或电镀硬铬层和设置在支撑体顶面的球面耐磨板6，所述支撑体顶面为凹球面Ⅱ222，球面耐磨板6镶嵌在所述凹球面Ⅱ内，所述球冠钢衬板下端为球面半径与凹球面Ⅱ相对应的凸球面Ⅲ32，所述不锈钢板或电镀硬铬层包覆在凸球面Ⅲ表面。

所述的球冠钢衬板下端之凸球面Ⅲ的曲率半径为球面耐磨板6投影直径的0.7～2.8倍，该曲率半径转动力矩小转动灵活，结构传力均匀可靠，不出现力的颈缩现象，结构紧凑合理适应支座转角大的需要。

所述支座底板1为一向上的长方形凹盆，包括一长方形底板和连接在其四周的左挡板Ⅰ101、右挡板Ⅰ102、前挡板Ⅰ103和后挡板Ⅰ104，所述方形凹曲面Ⅰ105开在长方形底板的顶面，所述下不锈钢板10设置在方形凹曲面Ⅰ上表面；所述前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅰ106，前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的内侧面设置有下侧面不锈钢板12，左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ的上端面分别通过下剪切销15连接下剪切板16；所述支撑体2的方形下部21坐落在支座底板的长方形凹盆内，支撑体方形下部左右侧设置有下导向块Ⅰ211，从而与支座底板左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ内侧的下侧不锈钢板12形成下导向机构；

所述支座顶板4一向下的长方形凹盆，包括一长方形顶板和连接在其四周的左挡板Ⅱ401、右挡板Ⅱ402、前挡板Ⅱ403和后挡板Ⅱ404，所述方形凹曲面Ⅱ405开在长方形顶板的底面，所述上不锈钢板8设置在方形凹曲面Ⅱ的下表面；所述前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅱ406，前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的内侧面设置有上侧面不锈钢板9，左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ的下端面分别通过上剪切销13连接上剪切板14；所述球冠钢衬板3和支撑体2的方形上部22上部被包围在支座顶板4四周的前挡板Ⅱ、后挡板Ⅱ、左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ内，所述支撑体的方形上部22落在支座顶板的长方形凹盆内，所述支撑体的方形上部22的前后侧设置有上导向块Ⅱ221，从而与支座顶板前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ内侧的上侧不锈钢板9形成上导向机构。

所述球面耐磨板6的摩擦表面设有蜂窝状储油槽，蜂窝状储油槽内涂抹优质硅脂润滑剂，所述上曲面耐磨板7和下曲面耐磨板11的摩擦表面设有蜂窝状储油槽，蜂窝状储油槽内涂抹优质硅脂润滑剂。

所述支撑体2之方形上部和方形下部或为整体结构或为分体结构，分体结构更适合于第一滑移机构与第二滑移机构不同交错角度的调整，为分体结构时方形上部通过螺栓或焊接与方形下部连成整体。

所述的球面耐磨板6，上曲面耐磨板7和下曲面耐磨板11为聚四氟乙烯滑板或为改性聚四氟乙烯滑板或超高性能聚四氟乙烯滑板、或为超高分子量聚乙烯耐磨滑板。

Claims (6)

1.一种复合型摩擦摆减隔震支座, 包括支座顶板和支座底板；其特征在于：在支座顶板与支座底板之间依次安装球冠钢衬板（3）和支撑体（2），所述支座顶板通过上曲面滑动摩擦副与球冠钢衬板滑动连接，从而构成第一滑移机构，所述支撑体通过下曲面滑动摩擦副与支座底板（1）滑动连接，从而构成第二滑移机构，第一滑移机构与第二滑移机构交错设置，其交错角度θ大于0°小于90°；上曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁横向或桥梁纵向，下曲面滑动摩擦副滑动的方向为桥梁纵向或桥梁横向；

所述上曲面滑动摩擦副包括上不锈钢板（8）和上曲面耐磨板（7），所述上不锈钢板设置在支座顶板（4）底面的方形凹曲面Ⅱ（405）内，所述上曲面耐磨板镶嵌在球冠钢衬板顶面之凸曲面Ⅲ（31）的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅱ与凸曲面Ⅲ曲率半径相对应，上不锈钢板与上曲面耐磨板曲率半径相对应；

所述下曲面滑动摩擦副包括下不锈钢板（10）和下曲面耐磨板（11），所述下不锈钢板设置在支座底板顶面的方形凹曲面Ⅰ（105）内，所述下曲面耐磨板镶嵌在支撑体底面之凸曲面Ⅱ（212）的凹槽内，所述方形凹曲面Ⅰ与凸曲面Ⅱ曲率半径相对应，所述下不锈钢板与下曲面耐磨板曲率半径相对应；

所述第一滑移机构通过球面转动摩擦副与所述第二滑移机构转动连接，球面转动摩擦副设在第一滑移机构之球冠钢衬板（3）与第二滑移机构之支撑体（2）之间，包括包覆在球冠钢衬板底面的不锈钢板或电镀硬铬层和设置在支撑体顶面的球面耐磨板（6），所述支撑体顶面为凹球面Ⅱ（222），球面耐磨板（6）镶嵌在所述凹球面Ⅱ内，所述球冠钢衬板下端为球面半径与凹球面Ⅱ相对应的凸球面Ⅲ（32），所述不锈钢板或电镀硬铬层包覆在凸球面Ⅲ表面。

2.如权利要求1所述的一种复合型摩擦摆减隔震支座,其特征在于：所述的球冠钢衬板下端之凸球面Ⅲ（32）的曲率半径为球面耐磨板（6）投影直径的0.7～2.8倍。

3.如权利要求2所述的一种复合型摩擦摆减隔震支座,其特征在于：所述支座底板（1）为一向上的长方形凹盆，包括一长方形底板和连接在其四周的左挡板Ⅰ（101）、右挡板Ⅰ（102）、前挡板Ⅰ（103）和后挡板Ⅰ（104），所述方形凹曲面Ⅰ（105）开在长方形底板的顶面，所述下不锈钢板（10）设置在方形凹曲面Ⅰ上表面；所述前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅰ（106），前挡板Ⅰ和后挡板Ⅰ的内侧面设置有下侧面不锈钢板（12），左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ的上端面分别通过下剪切销（15）连接下剪切板（16）；所述支撑体的方形下部（21）坐落在支座底板的长方形凹盆内，支撑体的方形下部左右侧设置有下导向块Ⅰ（211），从而与支座底板左挡板Ⅰ和右挡板Ⅰ内侧的下侧不锈钢板（12）形成下导向机构；

所述支座顶板（4）为一向下的长方形凹盆，包括一长方形顶板和连接在其四周的左挡板Ⅱ（401）、右挡板Ⅱ（402）、前挡板Ⅱ（403）和后挡板Ⅱ（404），所述方形凹曲面Ⅱ（405）开在长方形顶板的底面，所述上不锈钢板（8）设置在方形凹曲面Ⅱ的下表面；所述前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的外侧设置有与锚固组件连接的锚固件连接块Ⅱ（406），前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ的内侧面设置有上侧面不锈钢板（9），左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ的下端面分别通过上剪切销（13）连接上剪切板（14）；所述球冠钢衬板（3）和支撑体（2）的方形上部（22）被包围在支座顶板（4）之四周的前挡板Ⅱ、后挡板Ⅱ、左挡板Ⅱ和右挡板Ⅱ内，所述支撑体的方形上部（22）落在支座顶板的长方形凹盆内，支撑体的方形上部的前后侧设置有上导向块Ⅱ（221），从而与支座顶板前挡板Ⅱ和后挡板Ⅱ内侧的上侧不锈钢板（9）形成上导向机构。

4.如权利要求3所述的一种复合型摩擦摆减隔震支座,其特征在于：所述球面耐磨板（6）的摩擦表面设有蜂窝状储油槽、并涂抹优质硅脂润滑剂，所述上曲面耐磨板7和下曲面耐磨板（11）的摩擦表面设有蜂窝状储油槽、并涂抹优质硅脂润滑剂。

5.如权利要求4所述的一种复合型摩擦摆减隔震支座,其特征在于：所述支撑体（2）之方形上部（22）和方形下部（21）或为整体结构或为分体结构，为分体结构时方形上部通过螺栓或焊接与方形下部连成整体。

6.如权利要求5所述的一种复合型摩擦摆减隔震支座,其特征在于：所述的球面耐磨板（6）、上曲面耐磨板（7）和下曲面耐磨板（11）为聚四氟乙烯滑板、或改性聚四氟乙烯滑板、超高性能聚四氟乙烯滑板、或为超高分子量聚乙烯耐磨滑板。

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