專利名稱：一種復(fù)合球面抗震耗能支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于建筑工程的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種涉及橋梁及其它工程結(jié)構(gòu)使用的復(fù)合球面抗震耗能支座，該支座適用于公路橋梁、城市高架橋梁以及軌道交通橋梁，以及上述結(jié)構(gòu)需要減、隔振的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
橋梁結(jié)構(gòu)由上部結(jié)構(gòu)(主梁及橋面系)與下部結(jié)構(gòu)(墩、臺(tái)及基礎(chǔ))組成。橋梁上部結(jié)構(gòu)自重與車輛等活載通過支座傳遞給橋墩(橋臺(tái))，最后到達(dá)基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)由于各種原因產(chǎn)生的變形對(duì)下部結(jié)構(gòu)的影響，也要依靠支座來緩解。目前在大型橋梁工程中，已經(jīng)普遍使用球形支座。球形支座主要由上支座板、球冠襯板和下支座板三大金屬構(gòu)件組成，在上支座板和球冠襯板間有平面滑動(dòng)摩擦副，在球冠襯板和下支座板間有球面轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦副。為了適應(yīng)橋梁及建筑工程抗震的要求，近年來陸續(xù)出現(xiàn)了各種形式的球形抗震支座。這些支座雖然能滿足橋梁和結(jié)構(gòu)抗震耗能的要求，但是在日常正常使用方面，還是存在某些不足。例如，該類支座在滿足橋梁熱脹冷縮和荷載引起的變形的同時(shí)，支座的機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同程度的抬升現(xiàn)象。一般熱脹冷縮和荷載引起的變形在IOOmm時(shí)支座的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的抬升量大致在2 3mm左右。以位移量為150mm、支座的球面半徑SR為5000mm的減隔振支座為例，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)受到熱脹冷縮產(chǎn)生的位移量達(dá)到150_時(shí)，該類支座機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生約4.5mm的抬升。支座機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的抬升，對(duì)于普通的簡(jiǎn)支梁(靜定)結(jié)構(gòu)輕則橋面產(chǎn)生行車不平順現(xiàn)象，重則會(huì)引起橋面鋪裝開裂和損壞，影響橋梁的正常使用。對(duì)于一些高次超靜定結(jié)構(gòu)，例如，多跨連續(xù)梁、斜拉橋等結(jié)構(gòu)，它們對(duì)結(jié)構(gòu)的變形非常敏感，局部部位4.5mm的抬升量還會(huì)引起結(jié)構(gòu)附加次生內(nèi)力的改變，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。因此需要同時(shí)能滿足橋梁和結(jié)構(gòu)抗震耗能的要求和橋梁熱脹冷縮和荷載引起的變形時(shí)機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生局部抬升現(xiàn)象的支座。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種復(fù)合球面抗震耗能支座，在日常使用過程中，機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生局部抬升現(xiàn)象的支座。本實(shí)用新型提出的復(fù)合球面抗震耗能支座，自上而下由第一支座板1、第二支座板2和中間鋼襯板3組成，所述第一支座板I和第二支座板2為矩形或圓形結(jié)構(gòu)，所述中間鋼襯板3為可活動(dòng)部件，可在第一支座板I與第二支座板2之間沿X方向或Y方向移動(dòng)，所述第一支座板I的底面與中間鋼襯板3頂面結(jié)構(gòu)相匹配，所述第一支座板I的底面設(shè)有柱面半徑為R的凹槽，相應(yīng)的，所述中間鋼襯板3頂面為曲面形狀，曲面兩端對(duì)稱設(shè)置有半徑為SR的球面，其中部為半柱狀體，該半柱狀體半徑為R ;所述第二支座板2的頂面與中間鋼襯板3底面結(jié)構(gòu)相匹配，所述第二支座板2的頂面設(shè)有球面半徑為SR的凹坑，相應(yīng)的，所述中間鋼襯板3底面半徑為SR的球面。本實(shí)用新型中，所述第一支座板I的Y方向的兩側(cè)設(shè)有擋塊螺栓組件4。[0008]本實(shí)用新型中，所述第一支座板I的投影面積大于第二支座板2的投影面積。本實(shí)用新型中，所述第一支座板I的底面在Y方向的凹槽的兩端增加與中間鋼襯板3相匹配的半徑為R的曲面。本實(shí)用新型中，所述中間鋼襯板3在Y方向的半柱體的兩端設(shè)置了半徑為SR的球面。所述第一支座板I的底面與中間鋼襯板3頂面結(jié)構(gòu)相匹配，設(shè)有半徑為R的凹槽，凹槽兩端對(duì)稱設(shè)置有半徑為SR的球面。實(shí)際使用中，第一支座板I和第二支座板2的相對(duì)位置可根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行上下互換。本實(shí)用新型所述的復(fù)合球面抗震耗能支座，相對(duì)活動(dòng)部分由一個(gè)球面和一個(gè)兩端帶有曲面的半柱面體復(fù)合而成。上下支座板分別設(shè)置了與之相匹配的球面半徑SR凹坑和柱面凹槽。該機(jī)構(gòu)形式，不但滿足了橋梁或建筑結(jié)構(gòu)工程因溫度及荷載產(chǎn)生的變形的正常使用要求，變形時(shí)機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生局部抬升現(xiàn)象；同時(shí)在地震發(fā)生時(shí)，擋塊螺栓被剪斷，中間鋼襯在支座板上運(yùn)動(dòng)，通過勢(shì)能改變和摩擦力做功，產(chǎn)生阻尼，達(dá)到消減地震力、減輕地震力的影響，從而達(dá)到保護(hù)橋梁和工程建筑結(jié)構(gòu)的目的。本實(shí)用新型區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在于:現(xiàn)有同類支座的耗能機(jī)構(gòu)采用單一的曲面和球面，使結(jié)構(gòu)在日常使用階段會(huì)產(chǎn)局部抬升現(xiàn)象。此局部抬升現(xiàn)象對(duì)結(jié)構(gòu)是有害無益的。本實(shí)用新型復(fù)合球面抗震耗能支座耗能機(jī)構(gòu)采用復(fù)合的曲面形式，其相對(duì)活動(dòng)部分由一個(gè)球面和一個(gè)兩端帶有曲面的半柱面體復(fù)合而成。第一支座板I和第二支座板2分別設(shè)置了與之相匹配的球面半徑SR凹坑和柱面凹槽。本實(shí)用新型復(fù)合球面抗震耗能支座既滿足了橋梁和建筑工程結(jié)構(gòu)日常在溫度變化熱脹冷縮和荷載引起的變形時(shí)機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生局部抬升現(xiàn)象、同時(shí)又保證了地震發(fā)生時(shí)橋梁和結(jié)構(gòu)抗震耗能的要求。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1中X方向的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1中Y方向的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為中間鋼襯板3在Y方向的結(jié)構(gòu)圖示。圖4為中間鋼襯板4在X方向的結(jié)構(gòu)圖示。圖中標(biāo)號(hào):1為第一支座板，2為第二支座板，3為中間鋼襯板，4為擋塊螺栓組件。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型復(fù)合球面抗震耗能支座進(jìn)一步描述。實(shí)施例1:為了方便敘述，本說明書約定，將沿橋梁長(zhǎng)度方向定義為Y方向，將與該方向成水平90°夾角的方向定義為X方向；將X與Y組成的平面垂直方向定義為Z方向。本實(shí)用新型的復(fù)合球面抗震耗能支座的坐標(biāo)與上述表述一致。本實(shí)用新型復(fù)合球面抗震耗能支座由第一支座板1、第二支座板2、中間鋼襯板3以及擋塊螺栓4組成。中間鋼襯板3是一塊平面直徑為Φ，其中一個(gè)球面是半徑為SR的球形；另一個(gè)曲面的形狀為兩端帶有球面(半徑為SR)的半柱狀體(半徑為R)，并具有一定厚度的復(fù)合幾何體。球面半徑SR和柱面半徑R的大小應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式和地震等參數(shù)確定。[0024]第一支座板I是一塊具有一定的厚度、帶有柱面半徑為R的矩形(或圓形)凹槽鋼板，它在X方向設(shè)置了與中間鋼襯板3半徑相匹配的R曲面，它在Y方向是一個(gè)與中間鋼襯板3相匹配半徑為R的(平直)凹槽。在該平直凹槽的兩端設(shè)置與中間鋼襯板3相匹配的兩端帶有曲面形狀的凹槽。矩形第一支座板I的(平直段)凹槽的長(zhǎng)度可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要的位移量計(jì)算確定。第二支座板2是一塊具有一定的厚度、帶有球面半徑為SR的矩形(或圓形)凹坑鋼板，它在Y、X方向設(shè)置了與中間鋼襯板3相匹配的球面半徑SR，第二支座板2的大小可根據(jù)地震時(shí)需要的位移量計(jì)算確定。在使用過程中，中間鋼襯板3與第二支座板2和第一支座板I之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在它們的接觸面需設(shè)置平面和曲面摩擦副。第一支座板I提供日常正常使用時(shí)橋梁或建筑工程結(jié)構(gòu)熱脹冷縮和荷載引起的在Y方向的位移。由于第一支座板I在設(shè)定的范圍內(nèi)僅提供Y方向的直線的位移，因此日常結(jié)構(gòu)在Y方向移動(dòng)時(shí)，柱面上的摩擦力始終小于球面上的摩擦力，所以結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)，總是沿著柱面做直線運(yùn)動(dòng)。因此結(jié)構(gòu)做平動(dòng)，支座的機(jī)構(gòu)不會(huì)有局部抬升現(xiàn)象。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生，結(jié)構(gòu)在Y方向的位移超出設(shè)定的范圍時(shí)。由于第一支座板I在平直凹槽的兩端設(shè)置中間鋼襯板3相匹配的曲面凹槽，因此結(jié)構(gòu)會(huì)沿著該曲面凹槽運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生抬升現(xiàn)象，通過勢(shì)能和摩擦力做功，產(chǎn)生阻尼，達(dá)到消減震、耗能的目的。第二支座板2提供地震發(fā)生時(shí)橋梁或建筑工程結(jié)構(gòu)因地震荷載引起的在X、Y方向的變形。由于地震力的作用，固定擋塊螺栓被剪斷，中間鋼襯在帶有球面半徑為SR的凹坑鋼板板上運(yùn)動(dòng)，通過勢(shì)能和摩擦力做功，產(chǎn)生阻尼，達(dá)到消減地震力、減輕地震力的影響，從而達(dá)到保護(hù)橋梁和工程建筑結(jié)構(gòu)的目的。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合球面抗震耗能支座，其特征在于自上而下由第一支座板(I)、第二支座板(2)和中間鋼襯板(3)組成，所述第一支座板(I)和第二支座板(2)為矩形或圓形結(jié)構(gòu)，所述中間鋼襯板(3)為可活動(dòng)部件，可在第一支座板(I)與第二支座板(2)之間沿X方向或Y方向移動(dòng)，所述第一支座板(I)的底面與中間鋼襯板(3)頂面結(jié)構(gòu)相匹配，所述第一支座板(I)的底面設(shè)有柱面半徑為R的凹槽，相應(yīng)的，所述中間鋼襯板(3)頂面為曲面形狀，曲面兩端對(duì)稱設(shè)置有半徑為SR的球面，其中部為半柱狀體，該半柱狀體半徑為R ;所述第二支座板(2)的頂面與中間鋼襯板(3)底面結(jié)構(gòu)相匹配，所述第二支座板(2)的頂面設(shè)有球面半徑為SR的凹坑，相應(yīng)的，所述中間鋼襯板(3)底面半徑為SR的球面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合球面抗震耗能支座，其特征在于所述第二支座板(2)的Y方向的兩側(cè)設(shè)有擋塊螺栓組件(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合球面抗震耗能支座，其特征在于所述第一支座板(I)的投影面積大于第二支座板(2)的投影面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合球面抗震耗能支座，其特征在于所述第一支座板(I)的底面在Y方向的凹槽的兩端增加與中間鋼襯板(3)相匹配的R曲面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型復(fù)合曲面抗震耗能支座，其相對(duì)活動(dòng)部分由一個(gè)球面和一個(gè)兩端帶有曲面的半柱面體復(fù)合而成。第一支座板和第二支座板分別設(shè)置了與之相匹配的球面半徑SR凹坑或柱面凹槽。本實(shí)用新型復(fù)合球面抗震耗能支座既滿足了橋梁和建筑工程結(jié)構(gòu)日常在溫度變化熱脹冷縮和荷載引起的變形時(shí)機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生局部抬升現(xiàn)象、同時(shí)又保證了地震發(fā)生時(shí)橋梁和結(jié)構(gòu)抗震耗能的要求。
文檔編號(hào)E04B1/36GK203034354SQ201220428129
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者黃祖先, 黃俊俊, 黃林根 申請(qǐng)人:上海通億橡塑制品有限公司