[发明专利]自适应双球面弹簧钢板隔震支座

说明书

技术领域

本发明涉及建筑、桥梁、渡槽以及其它构筑物的减隔震支座装置，尤其是涉及自适应双球面弹簧钢板隔震支座。

背景技术

在地震区修建建筑、桥梁、渡槽以及其它大型构筑物时，为了减轻潜在地震威胁，必须对这类构筑物进行抗震设计，其中，采取隔震设计是减小构筑物地震损伤破坏的有效方式之一，隔震技术就是通过在构筑物底部和基础顶面之间设置刚度较小的隔震层，以降低结构的基本频率，延长其振动周期，从而避开地震动的主要能量频带，使上部结构与地震振动隔离开来，减小上部结构的反应，从而达到保护主体结构及其内部设施不受破坏的目的。隔震技术作为工程结构减震控制的一支重要分支，不需要外加能源，安全、经济，受到了工程和学术界的广泛关注，并在国内外建筑、桥梁等工程结构抗震中得到广泛的应用。隔震支座性能决定了体系的隔震效果与抗震性能，因而研发出高性能的减隔震支座成了隔震技术中的关键问题。

良好的隔震系统应满足四项基本功能，(1)合理的柔度；(2)良好的耗能能力；(3)初始的刚度、屈服力；(4)迅速复位能力。目前，用于建筑、桥梁及其它构筑物的减隔震装置主要有叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆系统以及各种阻尼器等耗能装置。这些支座在应于曲线桥梁、大跨度桥梁以及其它大型构筑物时，均存在不足之处。

各种橡胶支座由于竖向承载力较低，耐久性较差，不能单独应用于上部结构很重的大跨度桥梁以及大型构筑物中。

摩擦摆系统对中小跨径桥梁有较好的使用效果，但是由于单一摩擦面，在支座运动过程中，其刚度和阻尼特性不能改变，无自适应性。在强地震作用下，水平位移幅值受到限制，难以保证在强震作用下大跨度桥梁结构大位移的需要。

发明内容

为了克服上述存在的缺陷，本发明提供了一种自适应双球面弹簧钢板隔震支座，解决工程上亟待解决的承载能力高、耐久性能好，既能耗散能量又具有良好的自复位性能，自适应性能强，且在强震作用下水平位移幅值大的减隔震支座，以满足抗震要求高的建筑、桥梁以及渡槽等大型构筑物。

本发明提供的一种自适应双球面弹簧钢板隔震支座，该隔震支座由上支座板，圆柱体上滑块、圆柱体双凸球面下滑块、滑动盘以及下支座板组成，其特征在于：上支座板下部设置有圆环形密封板，上支座板下部外壁与圆柱体上滑块上表面相接，上支座板下部外壁的圆柱体上滑块与圆环形密封板之间设置有与圆柱体上滑块相联接的弓形弹簧钢板弹性组件，圆柱体上滑块内凹球面与圆柱体双凸球面下滑块的上凸球面相接，圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面坐落于滑动盘凹球面内，且滑动盘凸球面坐落于下支座板凹球面内。

上支座板平面、滑动盘凹球面以及下支座板凹球面均镀致密铬层不锈钢板。

圆柱体上滑块上平面、圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面以及滑动盘凸球面均镶嵌聚四氟乙烯滑板。

圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面曲率半径与滑动盘凹球面曲率半径相同，滑动盘凸球面曲率半径与下支座板凹球面曲率半径相同。

本发明提供了一种自适应双球面弹簧钢板隔震支座，在正常使用或小震情况下，自适应双球面弹簧钢板隔震支座将桥梁上部荷载均匀地传递到下部结构，通过圆柱体上滑块和圆柱双凸球面下滑块间转动来适应上部结构因徐变和温度变化所起转动，圆柱双凸球面下滑块在滑动盘凹球面上摩擦滑动，取到普通支座的作用；在中震时，通过下支座板与中滑动盘的第二摩擦副，来延长结构的自振周期并通过摩擦来耗散地震能量；在大震时，除了上述两个摩擦滑动外，圆柱体上滑块在上支座板内平面滑动，组成第三摩擦副耗能能量，同时，通过弓型弹簧的变形来耗散能量，并利用弓型弹簧钢板自恢复原位，减小或隔离地震对桥梁、建筑与渡槽等构筑物地震反应的影响。

本发明利用自适应双球面弹簧钢板隔震支座来改变结构自振周期、通过三个摩擦副和弹簧钢板的变形来消耗地震能量，并利用自重以及弓型弹簧特性，具有强自复位性和自动改变刚度和变阻尼的自适应性。该支座结构简单，竖向承载力大，耐久性好，自适应能力强，减隔震机理明确，尤其对提高建筑、桥梁、渡槽以及其它的大型构筑物的抗震性能作用明显。

附图说明

图1是本发明自适应双球面弹簧钢板隔震支座的结构示意图；

图2是本发明弓型弹簧钢板结构示意图；

附图标记说明：

1-上支座板；2-镀致密铬层不锈钢板；3-滑动盘；4-聚四氟乙烯滑板；5-圆柱体上滑块；6-圆柱双凸球面下滑块；7-弓型弹簧钢板；8-密封板；9-下支座板。

具体实施方式