專利名稱：自復(fù)位-拉索減震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于土木工程、地震工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將拉、剪效應(yīng)結(jié)合起來的新型減隔震支座特別涉及一種自復(fù)位-拉索減震支座。
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性沖擊時，上、下座板之間的水平位移得不到有效的緩沖；鉛芯橡膠支座耗能能力強，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)的地震動中有效的減隔震；FPS (摩擦擺錘體系)的自恢復(fù)能力強、摩擦耗能性能穩(wěn)定，但是在摩擦耗能的過程中會導(dǎo)致梁端的豎向位移而產(chǎn)生次內(nèi)力。鑒于上述不同類型支座存在的種種不足，我們在普通球鋼支座、盆式抗震支座的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前在大型橋梁抗震設(shè)計中經(jīng)常采用的一種在上部梁體與下部橋墩之間的彈性索裝置，設(shè)計形成了一種拉索減震支座。中國實用新型專利CN201530991U公告了一種拉索減震支座。該技術(shù)方案一方面采用了抗剪螺栓，使得支座在一般使用情況下變現(xiàn)為固定支座的結(jié)構(gòu)形式，在發(fā)生地震時， 當(dāng)上下座板間的水平力大于抗剪螺栓的剪切強度時，抗剪螺栓的剪切口斷裂，在消耗部分地震能量的同時，支座形式變?yōu)榛顒又ё涣硪环矫鎰t在上、下座板之間錨固以鋼絞線拉索，當(dāng)抗剪螺栓斷裂后，在上、下座板移位時起到緩沖限位作用，限制支座上下座板之間的相對位移在一個可控的范圍之內(nèi)。但是，上述方案均仍然存在一些不足，拉索有一定的自由松弛量，在強地震發(fā)生時，抗剪螺栓被剪斷，支座上下座板開始發(fā)生相對位移，當(dāng)位移超過拉索自由程后，拉索開始發(fā)揮作用，限制支座上下座板之間的相對位移過大；在此種情況下，支座在大地震后會殘留一定的殘余位移，即支座上下座板中心不在一條垂線上，因此在震后修復(fù)時，必須使用其他方法將支座調(diào)整到中心垂線上。因此，有必要對已有技術(shù)中的支座作進一步的改進。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能有效地緩沖并限制強震作用下支座上、下座板之間的水平位移且具有自復(fù)位功能的自復(fù)位-拉索減震支座。為達到以上目的，本實用新型采用的解決方案是吸收之前拉索減震支座的優(yōu)點的同時，在支座上下座板兩側(cè)分別設(shè)置若干組復(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)生相對水平位移時，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。如此既能夠保證之前的所有性能目標(biāo)，又避免了震后花費人力物力去調(diào)整上下部結(jié)構(gòu)之間的偏差。據(jù)此，本實用新型提出的自復(fù)位-拉索減震支座，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、拉索、復(fù)位彈簧、擋塊和兩個螺栓自動脫位裝置，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螺栓自動脫位裝置聯(lián)結(jié)，下端探出下座板上的第一螺栓孔與另一個螺栓自動脫位裝置聯(lián)結(jié)，并且在抗剪螺栓的中部構(gòu)成有剪切口，所述拉索的一端與上座板聯(lián)結(jié)，另一端與下座板聯(lián)結(jié)；所述所述復(fù)位彈簧的一端與上座板聯(lián)結(jié)，另一端與下座板聯(lián)結(jié)。本實用新型中，所述抗剪螺栓的兩端均具有聯(lián)結(jié)螺紋，螺栓自動脫位裝置通過該聯(lián)結(jié)螺紋與抗剪螺栓聯(lián)結(jié)。本實用新型中，所述螺栓自動脫位裝置包括螺母、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。本實用新型中，所述拉索為四組，每組拉索的根數(shù)為2-19根，每根拉索由鋼絞線、 高強度鋼絲束或碳纖維構(gòu)成。本實用新型中，所述上座板、下座板、擋塊的形狀均為矩形體，上座板的四個角部各開設(shè)有一組第二拉索孔，相應(yīng)的，下座板的四個角部各開設(shè)有一組第一拉索孔。四組拉索的上端各與相應(yīng)的第二拉索孔連接，下端各與相應(yīng)的第一拉索孔連接。所述第一拉索孔、第二拉索孔的數(shù)量與拉索的數(shù)量相等。本實用新型中，所述四組拉索上每根拉索的一端配有第一定位帽，另一端配有第二定位帽，第一定位帽容納與第一拉索孔內(nèi)，而第二定位帽則容納與第二拉索孔內(nèi)。本實用新型中，所述第一拉索孔、第二拉索孔均為變徑孔。本實用新型中，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)。本實用新型中，所述復(fù)位彈簧為圓柱彈簧，由碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼、銅合金或鎳合金中任一種制成。本實用新型中，所述上座板下部的四角各錨固有一個彈簧固定件，下座板上部的四角各錨固有一個彈簧固定件，每根復(fù)位彈簧上端與相應(yīng)的上座板下的彈簧固定件聯(lián)結(jié)， 下端與斜對的下座板上部的彈簧固定件聯(lián)結(jié)。本實用新型中，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表面構(gòu)成有一滑板腔，中間板為鋼板。本實用新型中，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。本實用新型中，所述第二緩沖板為不銹鋼板。本實用新型中，使用時，本自復(fù)位-拉索減震支座由穿過下座板四個角部螺栓孔的螺栓與橋墩上的預(yù)埋件固定。本實用新型提供的技術(shù)方案的優(yōu)點1)充分發(fā)揮了實用新型專利CN201530991U公開的一種拉索減震支座的優(yōu)點，通過在橫向兩側(cè)設(shè)置復(fù)位彈簧，使得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度時，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橋體，另一方面使支座發(fā)生轉(zhuǎn)型，由固定支座變?yōu)榛顒又ё?，減小支座受力。2)同時，由于支座上下座板開始發(fā)生水平方向的相對滑動，設(shè)置在橫向兩側(cè)的復(fù)位彈簧變進入拉伸狀態(tài)，為支座回到中心位置提供附加的拉力，可以保證震后支座上下座板的中心線在豎直方向上，避免了震后對支座進行維修和復(fù)位，大大節(jié)省了時間及造價。3)當(dāng)支座縱向移位超過預(yù)定允許值時，四組拉索、前后縱向擋塊以及兩側(cè)復(fù)位彈簧均參與限制支座縱向移位。通過合理設(shè)計前后縱向擋塊的位置和拉索的長度和剛度，將上下部分結(jié)構(gòu)的相對水平位移控制在一個合理、可控的限度內(nèi)，既避免了由于水平力太大而導(dǎo)致彈簧被無限制拉伸導(dǎo)致失效的情況，又提高了支座的限位能力，增強了抗震能力。4)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)計計算方便，且容易使理論計算與實際效果一致。5)能有效控制三向位移，特別能改善有豎向組合振動可能引起的縱橫向限位失效的現(xiàn)象?？傊緦嵱眯滦瓦m用于城市高架橋、公路橋、鐵路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、2分別為本實用新型的實施組裝結(jié)構(gòu)圖的橫向和縱向。圖3為結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖中標(biāo)號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為拉索，14為第一定位帽、15為第一拉索孔，16為第二定位帽、17為第二拉索孔，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，26為第六螺栓孔，27為上座板螺栓孔， 28為上座板螺栓，29為下座板螺栓孔，30為下座板螺栓，31為螺母，32為彈簧，33為墊圈， ；34為復(fù)位彈簧，35為彈簧固定件。
具體實施方式
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用新型的技術(shù)實質(zhì)和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結(jié)合附圖作詳細說明。實施例1 請見圖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，以及，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)。[0035]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應(yīng)。作為本實用新型的技術(shù)要點之一的抗剪螺栓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后用一對螺栓自動脫位裝置9中的其中一個螺栓自動脫位裝置9與其聯(lián)結(jié)，具體是將墊圈33和彈簧32依次套置到抗剪螺栓7上，用螺母31與抗剪螺栓7端部的聯(lián)結(jié)螺紋12旋固，前述的墊圈33與上座板2接觸；抗剪螺栓7的下端在探出第一螺栓孔21后用另一個螺栓自動脫位裝置9與其聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)方式如同對抗剪螺栓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相對應(yīng)。請繼續(xù)見圖1、圖2和圖3，本實用新型的技術(shù)方案的另一個技術(shù)要點是采用四組拉索，由于四組拉索13與上座板2、下座板1的聯(lián)結(jié)方式均相同，因此擇其一進行說明。在本實施例中，就一組拉索13而言，其由2-19根鋼絞線、高強度鋼絲束或碳纖維組成。每組拉索下端分別通過第一定位帽14、第一拉索孔15與下座板1相聯(lián)結(jié)，上端分別通過第二定位帽16、第二拉索孔17與上座板2相聯(lián)結(jié)。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以有機高分子粘結(jié)材料粘結(jié)于擋塊8內(nèi)側(cè)。 擋塊8的位置和拉索13的長度應(yīng)該按照支座上、下座板設(shè)計允許的最大縱向水平位移來確定，并使得在拉索13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，因而使本實用新型結(jié)構(gòu)的自復(fù)位-拉索減震支座表現(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，前述的水平力大于抗剪螺栓7的剪切口 19的抗剪強度時，抗剪螺栓7便被剪斷，并且由兩端的螺栓自動脫位裝置9彈脫，可見，抗剪螺栓7起到兩個方面的作用，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，從而保護橋梁；二是由于抗剪螺栓7斷開，解除了對上座板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)計計算而得到的。此外， 在抗剪螺栓7斷開后，支座向一側(cè)運動，復(fù)位彈簧34被拉伸，位移值超過一定設(shè)計值時，四組拉索13開始承受拉力，進而擋塊8與下座板接觸開始限位，此時復(fù)位彈簧34、拉索13擋塊8共同受力，即使得支座兩側(cè)擋塊與拉索、復(fù)位彈簧聯(lián)合限位，避免鋼擋塊單獨承受沖擊受剪作用，增強了抗震能力，與此同時，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，如此便達到了自復(fù)位的功能。作為本發(fā)明實施例的一種變換，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)。[0041]作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述復(fù)位彈簧可以在平面內(nèi)橫向兩側(cè)布置，也可以在縱向兩側(cè)布置。作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述設(shè)置在每側(cè)作為復(fù)位彈簧的彈簧數(shù)量依據(jù)力學(xué)需要可以是1-10根彈簧，其分布形式應(yīng)根據(jù)設(shè)計進行布置。作為本發(fā)明實施例的又一種變換，作為復(fù)位彈簧的彈簧以及固定件的尺寸、材料強度、彈性模量等均可根據(jù)需要進行設(shè)計調(diào)整。上述的對實施例的描述均不是對本實用新型方案的限制，因此，本發(fā)明的保護范圍不僅僅局限于上述實施例，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的各種修改和改進，都應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自復(fù)位-拉索減震支座，包括具有座腔00)的下座板(1)、上座板⑵和依次疊置于所述座腔OO)內(nèi)的第一緩沖板(3)、中間板(4)、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)、拉索(13)、擋塊(8)和兩個螺栓自動脫位裝置(9)；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)與其中一個螺栓自動脫位裝置(9)聯(lián)結(jié)，下端探出下座板(1)上的第一螺栓孔與另一個螺栓自動脫位裝置(9)聯(lián)結(jié)，并且在抗剪螺栓(7)的中部構(gòu)成有剪切口(19)；所述拉索(1 的一端與上座板( 聯(lián)結(jié)，另一端與下座板(1)聯(lián)結(jié)；所述復(fù)位彈簧(34)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所述自復(fù)位-拉索減震支座，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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述螺栓自動脫位裝置 (9)包括螺母(31)、彈簧(32)和墊圈(33)，彈簧(32)和墊圈(33)套置在抗剪螺栓(7)上， 螺母(31)與聯(lián)結(jié)螺紋(12旋接配合，彈簧(32)位于螺母(31)與墊圈(33)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述拉索(1 為四組， 每組拉索(13)由2-19根鋼絞線、高強度鋼絲束或碳纖維組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述上座板O)的四個角部各設(shè)有一第二拉索孔(17)，相應(yīng)的，下座板(1)的四個角部各設(shè)有一第一拉索孔(15)， 每組拉索(1 的上端各與相應(yīng)的第二拉索孔(17)聯(lián)結(jié)，下端各與相應(yīng)的第一拉索孔(15) 聯(lián)結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述的每組拉索(13)的上端通過第二定位帽(16)固定于第二拉索孔(17)內(nèi)，下端通過第一定位帽(14)固定于第一拉索孔(15)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，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所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述復(fù)位彈簧(34)為圓柱彈簧，由碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼、銅合金或鎳合金中任一種制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，其特征在于所述上座板( 下部的四角各錨固有一個彈簧固定件(35)，下座板(1)上部的四角各錨固有一個彈簧固定件 (35)，每根復(fù)位彈簧(34)上端與相應(yīng)的上座板( 下的彈簧固定件(3 聯(lián)結(jié)，下端與斜對的下座板(1)上部的彈簧固定件(35)聯(lián)結(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位-拉索減震支座，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)的一個表面構(gòu)成有一滑板腔(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種自復(fù)位-拉索減震支座。包括上、下座板、擋塊、緩沖板、中間板、減磨板、拉索、抗剪螺栓、復(fù)位彈簧和螺栓自動脫位裝置?？辜袈菟ù┲迷谙伦濉⒌谝痪彌_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脫位裝置聯(lián)結(jié)，下端探出下座板與另一螺栓自動脫位裝置聯(lián)結(jié)，復(fù)位彈簧兩端分別與上座板、下座板聯(lián)結(jié)，拉索兩端分別聯(lián)結(jié)上座板和下座板。本實用新型能消耗地震發(fā)生時對橋梁所產(chǎn)生的作用能量，在發(fā)生較大縱向水平位移超過限制時，拉索、擋塊與復(fù)位彈簧共同受力，避免擋塊、復(fù)位彈簧或拉索單獨承受沖擊受剪作用，增強了抗震能力；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，達到自復(fù)位功能。
文檔編號E04B1/36GK202227259SQ20112032903
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者黨新志, 王斌斌, 王江波, 袁萬城, 賀金海 申請人:同濟大學(xué)