專利名稱：彈性減震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程、地震工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將地震作用下限位、 自復(fù)位結(jié)合起來的新型減隔震支座，特別涉及一種彈性減震支座。
背景技術(shù)：
近幾十年來，減隔震支座作為橋梁減隔震的重要措施，獲得了越來越多的重視，并取得了重大的發(fā)展。盆式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、FPS (摩擦擺錘體系)逐步得到了廣泛的應(yīng)用，并成為了國(guó)內(nèi)外橋梁支座的主流。在幾種減隔震支座中，盆式橡膠支座在遭遇地震或重大的振動(dòng)性沖擊時(shí)，上、下座板之間的水平位移得不到有效的緩沖，支座位移過大；鉛芯橡膠支座耗能能力強(qiáng)，溫度、徐變等蠕變變形引起的支座次內(nèi)力較小，但支座的剪切性能受豎向荷載的影響較大，且隨著鉛芯的增加，支座自恢復(fù)能力逐漸減弱，不能在具有多頻譜效應(yīng)的地震動(dòng)中有效的減隔震；FPS (摩擦擺錘體系)的自恢復(fù)能力強(qiáng)、摩擦耗能性能穩(wěn)定，但是在摩擦耗能的過程中會(huì)導(dǎo)致梁端的豎向位移而產(chǎn)生次內(nèi)力。目前國(guó)內(nèi)常用的盆式抗震支座、球鋼減隔震支座，在地震作用下，依靠上、下座板之間相互滑動(dòng)時(shí)在接觸面處摩擦耗能，從而消耗地震的能量，減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，起到減隔震的作用。采用盆式支座或者球鋼支座，具有位移能力大，支座性能相對(duì)較為穩(wěn)定的特
點(diǎn)ο但是，對(duì)于上述盆式或者球鋼支座，支座的自復(fù)位能力差，并且在地震作用下支座容易發(fā)生落梁，地震作用后往往需要對(duì)支座進(jìn)行復(fù)位工作，因此有必要對(duì)工作進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。實(shí)現(xiàn)支座的自動(dòng)復(fù)位，減少震后的維修工作。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種不僅能夠在地震作用下能夠滑動(dòng)摩擦消耗地震能量，減少地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，而且能夠有效地保障支座位移在一定的范圍之內(nèi)的彈性減震支座。為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是充分依據(jù)普通盆式支座或球鋼支座的位移能力大、受力性能較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，在支座上下座板之間設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)復(fù)位彈簧。彈簧可以采用多種布置形式，目的是使支座上下座板發(fā)生相對(duì)水平位移時(shí)，彈簧的剛彈性為上部梁體結(jié)構(gòu)的復(fù)位提供回復(fù)力。在地震作用下，支座能夠發(fā)生滑動(dòng)，摩擦耗能，當(dāng)支座偏離時(shí)復(fù)位彈簧能夠提供恢復(fù)力使橋梁的主梁在地震的作用過程中與地震作用后支座能有效地復(fù)位而基本不發(fā)生偏離，從而保障橋梁震后的通行能力；同時(shí)在地震作用下，支座兩端擋塊將限制支座的上下相對(duì)位移在一定的范圍之內(nèi)(位移變化能力可以依據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì))，有效防止地震作用下梁體發(fā)生落梁的這一常見地震破壞形式，而且由于擋塊的存在，復(fù)位彈簧與上下座板之間的沖擊力得到有效緩沖。從而保障這一生命線工程的在地震災(zāi)害后通行能力，有力的保障對(duì)災(zāi)區(qū)的救援等工作。據(jù)此，本實(shí)用新型提出的彈性減震支座，包括具有座體并且座體具有座腔的下座板、上座板和依次疊置于所述座腔內(nèi)的第一緩沖板、中間板、減磨板以及第二緩沖板，還包括有抗剪螺栓、復(fù)位彈簧、擋塊和兩個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置，所述上座板的縱向兩側(cè)下方各錨固有一組縱向設(shè)置的擋塊，其高度應(yīng)能保證當(dāng)減震支座移位時(shí)能夠與下座板有合適的接觸；所述抗剪螺栓依次穿過下座板、第一緩沖板、中間板、減磨板、第二緩沖板和上座板，其上端探出上座板上的第六螺栓孔與其中一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置聯(lián)結(jié)，下端探出下座板上的第一螺栓孔與另一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置聯(lián)結(jié)，并且在抗剪螺栓的中部構(gòu)成有剪切口 ；所述復(fù)位彈簧的上端與上座板聯(lián)結(jié)，下端與下座板聯(lián)結(jié)。本實(shí)用新型中，所述復(fù)位彈簧可以是上下彈簧外徑相等，或是上部彈簧外徑小、下部彈簧外徑大，或是上部彈簧外徑大、下部彈簧外徑小中任一種。本實(shí)用新型中，所述復(fù)位彈簧的彈簧數(shù)量為1-99根，分布形式為水平面內(nèi)相互套置或豎平面內(nèi)相互套置，或可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行布置。本實(shí)用新型中，所述復(fù)位彈簧，可以由優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有色金屬合金等制成。本實(shí)用新型中，所述復(fù)位彈簧上端固定于上座板下部，下端固定于下座板上部。本實(shí)用新型中，所述抗剪螺栓的兩端均具有聯(lián)結(jié)螺紋，螺栓自動(dòng)脫位裝置通過該聯(lián)結(jié)螺紋與抗剪螺栓聯(lián)結(jié)。本實(shí)用新型中，所述螺栓自動(dòng)脫位裝置包括螺母、彈簧和墊圈，彈簧和墊圈套置在抗剪螺栓上，螺母與聯(lián)結(jié)螺紋旋接配合，彈簧位于螺母與墊圈之間。本實(shí)用新型中，擋板內(nèi)側(cè)粘結(jié)有第三緩沖板，第三緩沖板為橡膠板，通過高分子聚合材料分別粘結(jié)在擋塊內(nèi)側(cè)。本實(shí)用新型中，所述第一緩沖板與中間板之間設(shè)有密封圈，所述第一緩沖板為橡膠板，所述中間板面向所述減磨板的一個(gè)表面構(gòu)成有一滑板腔，中間板為鋼板。本實(shí)用新型中，所述減磨板設(shè)在所述的滑板腔內(nèi)，減磨板為聚四氟乙烯板或高分子耐磨板。本實(shí)用新型中，所述第二緩沖板為不銹鋼板。本實(shí)用新型中，使用時(shí)，本彈性減震支座由穿過下座板四個(gè)角部螺栓孔的螺栓與橋墩上的預(yù)埋件固定。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)1)支座在正常使用情況下表現(xiàn)為固定支座的結(jié)構(gòu)形式，然而當(dāng)發(fā)生地震，當(dāng)上座板或下座板的水平力大于抗剪螺栓的剪切強(qiáng)度時(shí)，抗剪螺栓在剪切口處剪斷，一方面得以消耗部分地震能量而保護(hù)橋體，另一方面使支座發(fā)生轉(zhuǎn)型，由固定支座變?yōu)榛顒?dòng)支座，減小支座受力。2)復(fù)位彈簧依靠自身特性，使上下座板朝著中心平衡位置移動(dòng)，達(dá)到自復(fù)位功能。3)復(fù)位彈簧的存在有效地減小了擋塊發(fā)生限位作用時(shí)產(chǎn)生的沖擊作用，從而減小動(dòng)力放大系數(shù)，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；同時(shí)擋塊的存在也有效地降低了復(fù)位彈簧變形過大的風(fēng)險(xiǎn)。4)通過擋塊限制位移，使得支座變位在一定的范圍之內(nèi)，從而有效防止地震作用下發(fā)生落梁這一常見的地震災(zāi)害。[0026]5)由于彈簧的張力與變形量呈線性變化，不存在其他不確定的因素，因此設(shè)計(jì)計(jì)算方便，且容易使理論計(jì)算與實(shí)際效果一致。6)能有效控制三向位移，特別能改善有豎向組合振動(dòng)可能引起的縱橫向限位失效的現(xiàn)象?？傊?，本實(shí)用新型適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型懸架結(jié)構(gòu)之類的建筑物上，起減震作用。

圖1為本實(shí)用新型橫向的實(shí)施組裝結(jié)構(gòu)圖示。圖2為本實(shí)用新型縱向的實(shí)施組裝結(jié)構(gòu)圖示。圖3為本實(shí)用新型的剖視圖。圖中標(biāo)號(hào)1為下座板，2為上座板，3為第一緩沖板，4為中間板，5為減磨板，6為第二緩沖板，7為抗剪螺栓，8為擋塊，9為螺栓自動(dòng)脫位裝置，10為滑板腔，11為第三緩沖板，12為聯(lián)結(jié)螺紋，13為螺母，14為彈簧，15為墊圈，16為復(fù)位彈簧，17為座體，18為密封圈，19為剪切口，20為座腔，21為第一螺栓孔，22為第二螺栓孔，23為第三螺栓孔，24為第四螺栓孔，25為第五螺栓孔J6為第六螺栓孔，27為上座板螺栓孔，觀為上座板螺栓，29為下座板螺栓孔，30為下座板螺栓。
具體實(shí)施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說明。實(shí)施例1 請(qǐng)見圖1、圖2和圖3，一矩形的下座板1，在使用狀態(tài)下與橋梁的橋墩固定，為此在下座板1的四個(gè)角部各開設(shè)有一下座板螺栓孔四，用下座板螺栓30將下座板1 與橋墩上的預(yù)埋件固定。在下座板1朝向上的一側(cè)的中央挖空形成有一環(huán)狀的座腔20，在該座腔20內(nèi)自下而上地依次設(shè)置第一緩沖板3、中間板4、減磨板5和第二緩沖板6。第一緩沖板3為橡膠板，中間板4為鋼板，減磨板5為聚四氟乙烯板或高分子耐磨板，第二緩沖板6為不銹鋼板。其中，在第一緩沖板3與中間板4之間設(shè)置有密封圈18，中間板4形成有一滑板腔10，減磨板5位于該滑板腔10內(nèi)。一矩形的上座板2，在使用狀態(tài)下與橋梁的主梁底面(也稱橋梁的梁體)固定，為此在上座板2的四個(gè)角部各開設(shè)有一上座板螺栓孔27，用上座板螺栓觀將上座板2與主梁底面固定。由圖1和圖2共同示意，在下座板1的中央開有一第一螺栓孔21 (圖3示)，在第一緩沖板3的中央開設(shè)有一第二螺栓孔22 (圖3示)，在中間板4的中央開設(shè)有一第三螺栓孔23，在減磨板5的中央開設(shè)有一第四螺栓孔M，在第二緩沖板6的中央開設(shè)第五螺栓孔 25以及在上座板2的中央開設(shè)第六螺栓孔沈，前述的第一螺栓孔21、第二螺栓孔22、第三螺栓孔23、第四螺栓孔M、第五螺栓孔25和第六螺栓孔沈均彼此對(duì)應(yīng)。作為本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)之一的抗剪螺栓7穿設(shè)在前述的第一至第六螺栓孔上，其中，抗剪螺栓7的上端在探出第六螺栓孔26后用一對(duì)螺栓自動(dòng)脫位裝置9中的其中一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置9與其聯(lián)結(jié)，具體是將墊圈15和彈簧14依次套置到抗剪螺栓7上，用螺母13與抗剪螺栓7端部的聯(lián)結(jié)螺紋12旋固，前述的墊圈15與上座板2接觸；抗剪螺栓7的下端在探出第一螺栓孔21后用另一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置9與其聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)方式如同對(duì)抗剪螺栓7的上端的聯(lián)結(jié)的描述，具體還可通過圖2的示意得到充分理解；抗剪螺栓7的中部以頸縮狀態(tài)地構(gòu)成有一剪切口 19，剪切口 19的位置大體上與前述的第四螺栓孔M、第五螺栓孔25相對(duì)應(yīng)。擋塊8錨固于上座板2上，其高度應(yīng)能保證在支座縱向移位時(shí)能夠與下座板1有合適的接觸，以便能成功限位。第三緩沖板11以有機(jī)高分子粘結(jié)材料粘結(jié)于擋塊8內(nèi)側(cè)。 擋塊8的設(shè)置位置和復(fù)位彈簧16的設(shè)置位置應(yīng)該按照支座上、下座板設(shè)計(jì)允許的最大縱向水平位移來確定，并使得在復(fù)位彈簧16和擋塊8能夠共同發(fā)揮作用。在地震發(fā)生之前的正常狀態(tài)下，由于抗剪螺栓7的作用，使上座板2、下座板1聯(lián)結(jié)為一體，因而使本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的彈性減震支座表現(xiàn)為固定支座的形式，即由抗剪螺栓7 約束上、下座板2、上座板1之間的水平位移。然而，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，前述的水平力大于抗剪螺栓7的剪切口 19的抗剪強(qiáng)度時(shí)，抗剪螺栓7便被剪斷，并且由兩端的螺栓自動(dòng)脫位裝置9 彈脫，可見，抗剪螺栓7起到兩個(gè)方面的作用，一是能夠消耗地震所造成的導(dǎo)致上座板2、下座板1水平位移的部分能量，從而保護(hù)橋梁；二是由于抗剪螺栓7斷開，解除了對(duì)上座板2、 下座板1的約束，使支座的性質(zhì)從先前的固定支座轉(zhuǎn)型為多向活動(dòng)支座。當(dāng)然，抗剪螺栓 7的剪切口 19耐受斷裂的力是依據(jù)力學(xué)原理通過設(shè)計(jì)計(jì)算而得到的。此外，在抗剪螺栓7 斷開后，支座向一側(cè)運(yùn)動(dòng)，復(fù)位彈簧16發(fā)生變形，位移值超過一定設(shè)計(jì)值時(shí)，擋塊8與下座板接觸開始限位，此時(shí)復(fù)位彈簧16與擋塊8共同受力，即使得支座兩側(cè)擋塊與復(fù)位彈簧聯(lián)合限位，避免復(fù)位彈簧單獨(dú)承受沖擊受剪作用，增強(qiáng)了抗震能力，與此同時(shí)，復(fù)位彈簧依靠自身的回復(fù)特性，使上下座板朝著中心平衡位置移動(dòng)，如此便達(dá)到了自復(fù)位的功能。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，與復(fù)位彈簧裝置配合的支座可以采用盆式支座、 球型支座，也可以采用其他類型和指標(biāo)。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，與復(fù)位彈簧裝置配合的支座可以采用所述帶有抗剪螺栓的固定支座，也可以直接設(shè)置在滑動(dòng)支座中。作為本發(fā)明實(shí)施例的又一種變換，所述復(fù)位彈簧可以是上下部分的彈簧外徑相等，也可以是上部彈簧外徑小、下部彈簧外徑大，還可以是上部彈簧外徑大、下部彈簧外徑小。作為本發(fā)明實(shí)施例的又一種變換，所述設(shè)置在上下座板之間作為復(fù)位彈簧的彈簧數(shù)量依據(jù)力學(xué)需要可以是1-99根彈簧，其分布形式可以在水平面內(nèi)相互套置，也可以在豎平面內(nèi)相互套置，亦可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行布置。作為本發(fā)明實(shí)施例的又一種變換，作為復(fù)位彈簧的彈簧絲直徑、彈簧外徑、彈簧內(nèi)徑、彈簧中徑、節(jié)距、支撐圈數(shù)、總?cè)?shù)以及制造材料的強(qiáng)度、彈性模量等均可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行調(diào)整。上述的對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅局限于上述實(shí)施例，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的各種修改和改進(jìn)，都應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種彈性減震支座，包括具有座腔00)的下座板(1)、上座板( 和依次疊置于所述座腔OO)內(nèi)的第一緩沖板(3)、中間板0)、減磨板(5)以及第二緩沖板(6)，其特征在于還包括有抗剪螺栓(7)、擋塊(8)、兩個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置(9)和復(fù)位彈簧(16)；所述上座板O)的縱向兩側(cè)下方各錨固有一組縱向設(shè)置的擋塊(8)，其高度應(yīng)能保證當(dāng)減震支座移位時(shí)能夠與下座板(1)有合適的接觸；所述抗剪螺栓(7)依次穿過下座板(1)、第一緩沖板(3)、中間板(4)、減磨板(5)、第二緩沖板(6)和上座板(2)，其上端探出上座板(2)上的第六螺栓孔06)與其中一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置(9)聯(lián)結(jié)，下端探出下座板(1)上的第一螺栓孔與另一個(gè)螺栓自動(dòng)脫位裝置(9)聯(lián)結(jié)，并且在抗剪螺栓(7)的中部構(gòu)成有剪切口 (19)；所述復(fù)位彈簧(16)的一端與上座板(2)聯(lián)結(jié)，另一端與下座板(1)聯(lián)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述復(fù)位彈簧(16)是彈簧外徑相等，或是上部彈簧外徑小、下部彈簧外徑大，或是上部彈簧外徑大、下部彈簧外徑小中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述復(fù)位彈簧(16)的彈簧數(shù)量為 1-99根，分布形式為水平面內(nèi)相互套置或豎平面內(nèi)相互套置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述復(fù)位彈簧(16)采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有色金屬合金制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述抗剪螺栓(7)的兩端均具有聯(lián)結(jié)螺紋(12)，螺栓自動(dòng)脫位裝置(9)通過該聯(lián)結(jié)螺紋(12)與抗剪螺栓(7)聯(lián)結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述螺栓自動(dòng)脫位裝置(9)包括螺母(13)、彈簧(14)和墊圈(15)，彈簧(14)和墊圈(15)套置在抗剪螺栓(7)上，螺母(13) 與聯(lián)結(jié)螺紋(12旋接配合，彈簧(14)位于螺母(13)與墊圈(15)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于擋塊(8)內(nèi)側(cè)粘結(jié)有第三緩沖板 (11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性減震支座，其特征在于所述第一緩沖板(3)與中間板 ⑷之間設(shè)有密封圈(18)，所述中間板(4)面向所述減磨板(5)的一個(gè)表面構(gòu)成有一滑板腔(10)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種彈性減震支座。包括上、下座板、擋塊、緩沖板、中間板、減磨板、抗剪螺栓、復(fù)位彈簧和螺栓自動(dòng)脫位裝置?？辜袈菟ù┲迷谙伦?、第一緩沖板、中間板、減磨板、第二緩沖板和上座板上，上端探出上座板與一螺栓自動(dòng)脫位裝置聯(lián)結(jié)，下端探出下座板與另一螺栓自動(dòng)脫位裝置聯(lián)結(jié)，復(fù)位彈簧上下兩端分別與上座板、下座板聯(lián)結(jié)。本實(shí)用新型能消耗地震發(fā)生時(shí)對(duì)橋梁所產(chǎn)生的作用能量，在發(fā)生較大縱向水平位移超過限制時(shí)，擋塊與復(fù)位彈簧共同受力，避免復(fù)位彈簧單獨(dú)承受沖擊受剪作用，增強(qiáng)了抗震能力；復(fù)位彈簧依靠自身特性，使上下座板朝著中心平衡位置移動(dòng)，達(dá)到自復(fù)位功能，避免地震后結(jié)構(gòu)的復(fù)位維修等工作。
文檔編號(hào)E01D19/04GK202298453SQ20112042683
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者黨新志, 朱釗, 王江波, 袁萬城, 賀金海, 魏凱 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)