[发明专利]一种复合式耗能单向桥梁支座

说明书

技术领域

本发明为一种复合式耗能单向桥梁支座装置，用作桥梁工程中的单向支座，并且可以对桥梁起到消能减震(振)的作用。

背景技术

消能减震(振)技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当位置安装耗能减震(振)装置，以此减小结构在动力荷载作用下的响应。目前，国内外对耗能阻尼器单体的研究甚广，但是对既可满足结构使用功能又具有耗能特性的装置研发较少。研制和开发复合式耗能装置，生产出性能优良的阻尼器产品，具有重要的经济效益和社会效益。本发明提出一种用于桥梁上的复合式耗能单向支座，该支座既能满足桥梁支承的要求，同时具有较好的耗能特性。

发明内容

技术问题：将软钢的耗能特性复合至桥梁支座，使得传统的桥梁支座具有耗能特性，改善目前桥梁支座与阻尼器生产、安装均处于分离的状态。常规桥梁支座一般分为单向支座和双向支座，前者一般在横桥向和竖向提供支承；后者一般仅在竖向提供支承。本发明根据单向支座在纵桥向可以自由偏位的特点，提出一种构造简单、加工方便、性能稳定、耗能能力强的复合式耗能单向桥梁支座。

技术方案：本发明的复合式耗能单向桥梁支座主要包括下盆、上盆、球冠衬板、曲梁、锚固钢套筒、锚固螺栓；球冠衬板位于上盆和下盆之间，且与上盆同心匹配；上盆与下盆各设置四个锚固钢套筒和锚固螺栓；曲梁对称布置于球冠衬板和下盆之间，其两端分别铰接在球冠衬板和下盆上。

所述的曲梁对称布置于下盆和球冠衬板的销轴上，曲梁的轴线是变曲率或变截面结构。

所述的曲梁材质为低屈服点软钢。

所述的球冠衬板分别与上盆、下盆之间设置含弹性密封圈的光滑聚乙烯四氟板；支座在横桥向上设置限位。

球冠衬板与上、下盆间均设置摩擦系数很小的聚乙烯四氟板可减小上、下盆间水平摩擦力，以利于上下盆间纵桥向滑动；球冠衬板可允许上下盆间发生一定的转角位移。上盆通过锚栓与桥梁的梁体固定；下盆通过锚栓与墩顶固定。下盆边缘横桥向设置挡块，以限制上、下盆间出现横桥向的偏位；曲梁两端均采用销轴与上、下盆连接，销轴端部设置限位螺母，以限制曲梁相对销轴滑移。

桥梁结构受动力荷载作用，支座上、下盆间出现纵桥向的反复相对运动，导致连接于球冠衬板和下盆间的曲梁将发生平面内弯曲、拉伸变形。在此过程中曲梁消耗系统能量，减小梁体振动。当相对运动位移达到一定数值时，下盆纵桥向边缘限位可有效限制梁体与桥墩间偏位超过限定的位移。

通过调整曲梁面内刚度可以改变复合式耗能单向桥梁支座的初始刚度，以达到设计要求，其耗能特性影响参数主要包括曲梁材质特性、曲梁截面特性和曲梁轴线曲率。

有益效果：本发明提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定的复合式耗能单向桥梁支座。利用软钢曲梁弯曲、拉压变形耗能的特性，在桥梁支座球冠衬板与下盆间对称布置四个曲梁。支座上、下盆间出现纵桥向的偏位时，均可通过曲梁变形来消耗系统的能量，以达到减振的目的。相对于传统的单向桥梁支座，该单向桥梁支座构造简单，耗能能力强，既满足支座竖向承载的要求，又具有耗能特性，可以广泛应用于桥梁工程中。

附图说明

下面结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。

图1为复合式耗能支座三维视图；

图2为复合式耗能支座平面图；

图3为复合式耗能支座立面图；

图4为复合式耗能支座侧面图；

图5为图2中A-A剖面图；

图6为图2中B-B剖面图；

图7为图3中C-C剖面图；

以上的图中有：下盆1、上盆2、球冠衬板3、曲梁4、纵桥向限位5、限位螺母6、曲梁端部销轴7、聚乙烯四氟薄板8、锚固钢套筒9、锚固螺栓10、光滑不锈钢薄板11、弹性密封圈12、纵桥向限位13、锚固钢垫圈14。

具体实施方式

复合式耗能单向桥梁支座主要包括下盆1、上盆2、球冠衬板3、曲梁4、锚固钢套筒9、锚固螺栓10；球冠衬板3位于上盆2和下盆1之间，且与上盆1凹槽同心匹配；上、下盆均设有锚固钢套筒9和锚固螺栓10；曲梁4沿纵桥向对称布置四个于上盆2和下盆1之间，其两端分别铰接在上盆2和下盆1上。曲梁4根据要求，可以设计成轴线为变曲率或变截面的结构。

支座上盆2、下盆1和球冠衬板3材质根据环境要求选用硬质耐磨材料；耗能曲梁采用低屈服点金属软钢材料制成。

下盆1、上盆2、球冠衬板3、耗能曲梁4和锚固系统按示意加工后，首先安装上盆2的锚固系统，即上盆锚固螺栓10穿上锚固钢垫圈14后再穿过上盆锚孔，与上盆锚固套筒9通过螺纹连接。同样地安装该支座的其他所有锚固螺栓与锚固套筒。下盆1顶面铺设光滑不锈钢薄板13。球冠衬板3、上盆2以及下盆1的相对位置按照图5装配，球冠衬板3位于上盆2和下盆1之间，且需与上盆2需同心匹配。上盆2与球冠衬板3间铺设表面涂有油脂的聚乙烯四氟薄板8间隔；同样地，下盆1与球冠衬板3间铺设聚乙烯四氟薄板8间隔。聚乙烯四氟板8周圈嵌入弹性密封圈14。曲梁4对称布置于上、下盆之间，其安装位置如图3所示。待所有曲梁4全部安装完毕后，再逐个安装销轴端部限位螺母6。