一種x型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，全球范圍內(nèi)地震活動(dòng)頻發(fā)，造成了大量的建筑結(jié)構(gòu)破壞、人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。作為交通運(yùn)輸樞紐的橋梁工程，一旦在地震中遭到嚴(yán)重破壞，不但會(huì)造成巨大的直接損失，而且給救災(zāi)工作帶來極大的困難，并由此引起嚴(yán)重的次生災(zāi)害和環(huán)境破壞，對于特大型橋梁，還會(huì)引起極大的社會(huì)影響。因此，為了確保橋梁的安全性，尤其是位于地震較活躍地區(qū)的長大型橋梁的抗震性能，必須對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能設(shè)計(jì)，以提高其安全性。
[0003]減隔震設(shè)計(jì)是提高橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能、減小地震損失的有效方式之一。橋梁減隔震技術(shù)的基本原理是，通過減隔震裝置將結(jié)構(gòu)最大限度的與地震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)或支座運(yùn)動(dòng)分隔開，從而大幅減少傳遞到上部結(jié)構(gòu)的地震作用。其中，減隔震支座是橋梁上減隔震裝置最常用的結(jié)構(gòu)形式。目前采用的減隔震支座主要有以下兩類:第一類是橡膠類減隔震支座，例如鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。第二類是摩擦擺支座。橡膠類減隔震支座的承載能力有限，受環(huán)境影響較大，且耐久性能差，僅用于跨度較小的橋梁，而摩擦擺支座具有對地震激勵(lì)頻率范圍的低敏感性和高穩(wěn)定性，且具有較強(qiáng)的自復(fù)位能力和優(yōu)良的隔震和消能機(jī)制等綜合性能。摩擦擺支座的原理是，將橋梁等結(jié)構(gòu)物本身與地面隔離，利用摩擦單擺的設(shè)計(jì)周期來延長結(jié)構(gòu)的自振周期，減少地震引起的動(dòng)力放大效應(yīng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能與熱能，有效地轉(zhuǎn)移和消耗地震能量。
[0004]傳統(tǒng)的摩擦擺支座主要有:單曲面摩擦擺支座、雙曲面摩擦擺支座等，且支座的上座板和下座板一般為圓形。然而，傳統(tǒng)的摩擦擺支座存在以下不足:傳統(tǒng)摩擦擺支座的上座板和下座板為圓形，由支座提供的各方向減隔震剛度完全相同，因此，無法根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)不同方向(如縱橋向與橫橋向)的自振特性進(jìn)行基于性能需求的減隔震設(shè)計(jì)，不具有各向異性的減隔震功能；對于曲線橋梁、斜交橋梁，傳統(tǒng)的摩擦擺支座無法滿足由于主梁結(jié)構(gòu)在地震引起的擺動(dòng)過程中所導(dǎo)致的支座隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，且同時(shí)滿足橋梁結(jié)構(gòu)不同方向的減隔震性能需求，因此，不能滿足曲線橋梁、斜交橋梁的減隔震設(shè)計(jì)；傳統(tǒng)的摩擦擺支座體積較大，成本較高，且對于橋梁主梁底部、蓋梁等的尺寸要求較高。
[0005]為了適應(yīng)直線橋梁、曲線橋梁、斜交橋梁等不同類型橋梁各向基于性能的減隔震設(shè)計(jì)，改善支座及橋梁結(jié)構(gòu)的受力性能，應(yīng)使摩擦擺支座具有各向異性減隔震功能，并具有良好的滯回耗能特性，適應(yīng)性廣，且更經(jīng)濟(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]針對現(xiàn)有摩擦擺支座的不足，本實(shí)用新型提供一種X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，以實(shí)現(xiàn)基于性能的橋梁各向減隔震設(shè)計(jì)。在減隔震實(shí)現(xiàn)的過程中，分別通過對上座板、下座板凹槽曲率半徑、長度、摩擦系數(shù)等的不同設(shè)置，實(shí)現(xiàn)各向不同的減隔震剛度、位移、阻尼等，并通過球心滑塊的水平轉(zhuǎn)動(dòng)與豎向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橋梁基于性能的各向異性減隔震設(shè)計(jì)。在功能相同的前提下，相對于普通摩擦擺支座更節(jié)省材料，減隔震機(jī)理明確，適用于直、曲、斜交等橋梁，且更經(jīng)濟(jì)。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案是:
[0010]—種X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，包括上座板1、下座板2、上鉸接滑塊3、下鉸接滑塊4、上耐磨板5、下耐磨板6和球面耐磨板7，其中，上座板1、上鉸接滑塊3、下鉸接滑塊4和下座板2自上而下依次設(shè)置，上耐磨板5設(shè)置于上座板1與上鉸接滑塊3之間，下耐磨板6設(shè)置于下鉸接滑塊4與下座板2之間，球面耐磨板7設(shè)置于上鉸接滑塊3與下鉸接滑塊4之間；上座板1及下座板2的外側(cè)為平面，內(nèi)側(cè)為凹形曲面，且平面內(nèi)上座板1和下座板2呈X型。
[0011]上述方案中，所述上座板1的凹形曲面與上座板長邊擋塊12、上座板短邊擋塊13組合成上座板凹槽14，所述下座板2的凹形曲面與下座板長邊擋塊15、下座板短邊擋塊16組合成下座板凹槽17。
[0012]上述方案中，在設(shè)計(jì)該X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座時(shí)，上座板凹槽14及上座板1的平面投影長邊方向長度為1，短邊方向長度為0.351 ;下座板凹槽17平面投影長邊方向長度為0.81?1.21，短邊方向長度為0.31?0.41 ;上座板凹槽14曲率半徑為R，下座板凹槽17曲率半徑為0.8R?1.2R ;凹槽曲率半徑R = T2g/4 jt 2，T為橋梁減隔震方向的目標(biāo)周期，g為重力加速度；橋梁在減隔震方向的等效剛度Kfps = W/R，ff為支座承載的重量。
[0013]上述方案中，所述下鉸接滑塊4的頂部為滑塊球冠10，該滑塊球冠10是一個(gè)凸形圓弧曲面，上鉸接滑塊3與下鉸接滑塊4通過滑塊球冠10鉸接，形成支座的球心滑塊11。
[0014]上述方案中，所述球心滑塊11置于上座板凹槽14、下座板凹槽17之間，球心滑塊11頂面與底面的曲率半徑分別與上座板凹槽14、下座板凹槽17的曲率半徑相同，使球心滑塊11分別與上座板1、下座板2面面接觸，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)滑動(dòng)，且能避免應(yīng)力集中。
[0015]上述方案中，所述球心滑塊11的邊長為上座板1長邊方向長度的1/3，高度為球心滑塊11邊長的1/5?1/3，球心滑塊11能夠通過滑塊球冠10實(shí)現(xiàn)支座上座板1與下座板2的水平轉(zhuǎn)動(dòng)與豎向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對平面內(nèi)各方向的減隔震設(shè)計(jì)。
[0016]上述方案中，所述上座板長邊擋塊12、下座板長邊擋塊15對球心滑塊11起滑動(dòng)導(dǎo)向作用，且上座板長邊擋塊12、上座板短邊擋塊13、下座板長邊擋塊15、下座板短邊擋塊16均能防止球心滑塊11滑落。
[0017]上述方案中，所述下鉸接滑塊4的上部為滑塊球冠10，為凸形圓弧曲面，曲率半徑與上鉸接滑塊3的凹形圓弧曲面曲率半徑相同；滑塊球冠10四周設(shè)置滑塊擋塊18，防止上鉸接滑塊3滑落；上鉸接滑塊3與滑塊擋塊18之間設(shè)置滑塊間隙19，實(shí)現(xiàn)支座在橋梁縱橋向和橫橋向的豎向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]上述方案中，所述上鉸接滑塊3的上部為凸形單曲面，其外側(cè)貼有上耐磨板5，且其曲率半徑與上座板凹槽14的曲率半徑相同；所述下鉸接滑塊4的下部為凸形單曲面，其外側(cè)貼有下耐磨板6，且其曲率半徑與下座板凹槽17的曲率半徑相同，使球心滑塊11分別與上座板1、下座板2面面接觸，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)滑動(dòng)，且能避免應(yīng)力集中。
[0019]上述方案中，該X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的外側(cè)還設(shè)有防塵罩8，并通過螺栓9與X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座固定。
[0020](三)有益效果
[0021]1、本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，采用各向異性減隔震設(shè)計(jì)。上鉸接滑塊、下鉸接滑塊內(nèi)側(cè)為球面，與球面板緊密接觸，通過球面實(shí)現(xiàn)任意水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；上、下鉸接滑塊兩側(cè)設(shè)置的滑塊間隙，可實(shí)現(xiàn)支座豎向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)支座在各個(gè)方向基于性能的減隔震設(shè)計(jì)。
[0022]2、本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，采用基于性能的減隔震設(shè)計(jì)。上座板與下座板的曲面凹槽曲率半徑、長度、摩擦系數(shù)等根據(jù)橋梁縱橋向與橫橋向的減隔震需求分別進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)基于性能的橋梁結(jié)構(gòu)各向(包括縱橋向與橫橋向)減隔震設(shè)計(jì)，使得橋梁結(jié)構(gòu)減隔震設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)、適用。
[0023]3、本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，支座的可拼裝性和部分構(gòu)件可更換性。支座由上座板、上鉸接滑塊、下鉸接滑塊、下座板通過滑動(dòng)面拼裝而成，對各構(gòu)件之間相接觸的曲面進(jìn)行相適應(yīng)設(shè)計(jì)，滿足接觸曲面的無縫接觸，且各構(gòu)件可以根據(jù)承載噸位、減隔震剛度、位移、阻尼等需求，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)支座部分構(gòu)件需要更換時(shí)，可進(jìn)行單獨(dú)構(gòu)件設(shè)計(jì)。
[0024]4、本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，適應(yīng)性強(qiáng)。上座板與下座板水平呈X型，可通過球心滑塊的水平轉(zhuǎn)動(dòng)和豎向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)支座平面內(nèi)任意方向的減隔震功能與自復(fù)位功能，以滿足直線橋梁、曲線橋梁、斜交橋梁等基于性能的減隔震設(shè)計(jì)。
[0025]5、本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，相對于普通摩擦擺支座更節(jié)省材料，降低成本。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的等軸視圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的正視圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的左視圖；
[0029]圖4是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的俯視圖，其中上座板與下座板呈Θ角；
[0030]圖5是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的球心滑塊11的示意圖；
[0031]圖6a和圖6b是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的上鉸接滑塊3的示意圖，其中圖6a是上鉸接滑塊3的正視圖，圖6b是上鉸接滑塊3的側(cè)視圖；
[0032]圖7a和圖7b是本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的下鉸接滑塊4的示意圖，其中圖7a是下鉸接滑塊4的正視圖，圖7b是下鉸接滑塊4的側(cè)視圖；
[0033]圖8是本實(shí)用新型提供的帶防塵罩的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的正視圖；
[0034]圖中，上座板1、下座板2、上鉸接滑塊3、下鉸接滑塊4、上耐磨板5、下耐磨板6、球面耐磨板7、防塵罩8、螺栓9、滑塊球冠10、球心滑塊11、上座板長邊擋塊12、上座板短邊擋塊13、上座板凹槽14、下座板長邊擋塊15、下座板短邊擋塊16、下座板凹槽17、滑塊擋塊18、滑塊間隙19。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0036]本實(shí)用新型提供的X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座，主要包括上座板1、下座板
2、上鉸接滑塊3、下鉸接滑塊4、上耐磨板5、下耐磨板6和球面耐磨板7，其中，上座板1、上鉸接滑塊3、下鉸接滑塊4和下座板2自上而下依次設(shè)置，上耐磨板5設(shè)置于上座板1與上鉸接滑塊3之間，下耐磨板6設(shè)置于下鉸接滑塊4與下座板2之間，球面耐磨板7設(shè)置于上鉸接滑塊3與下鉸接滑塊4之間。
[0037]如圖1至圖4所示，X型各向異性摩擦雙擺減隔震支座的上座板1、下座板2的外側(cè)為平面，內(nèi)側(cè)為凹形曲面，且平面內(nèi)上座板1和下座板2呈X型。上座板1的凹形曲面與上座板長邊擋塊12、上座板短邊擋塊13組合成上座板凹槽14，下座板2的凹形曲面與下座板長邊擋塊15、下座板短邊擋塊1