[发明专利]抗拉拔桥梁摩擦隔震支座

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁支座装置，是一种应用于桥梁工程领域的可以满足抗拉拔要求，并具有变刚度和变阻尼特性的抗拉拔桥梁摩擦隔震支座。

背景技术

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间，国土的大部分地区为地震区，特别是我国的西部地区多为强震区，地震活动频繁，我国如此量大面广的桥梁建设必然给桥梁设计提出新的挑战。为了减轻潜在的地震威胁，必须对建造在强震区的桥梁进行抗震设计，其中，采取隔震设计是减小桥梁地震损伤破坏的有效方式之一。在大多数情况下，可以通过延长桥梁的振动周期，减小桥梁上层结构的加速度响应。在近断层或近地震作用下，地震竖向分量大，容易导致桥梁上部结构落梁等震害发生，而且对曲线桥梁、斜交桥梁或者是上部结构的质心与桥梁轴线距离相差较大的不规则桥梁，地震作用下在支座处容易脱空，或者产生拉力。

对于隔震系统一般具有以下特征：首先，延长结构振动周期，错开地震能量集中的频段，达到隔离水平向地震作用；其次，能够利用自身的阻尼特性来耗散部分能量来减少上部结构的位移量。从而达到减小上部结构反应以及桥墩的基底剪力，并实现相邻墩之间力的重分配。目前采用的减隔震支座主要有以下两类：第一类是橡胶类支座，主要包括铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座等，另一类是摩擦支座，包括摩擦摆支座、平面滑动支座等。

第一类支座有较好的减隔震性能，但是其承载能力不够强，受环境影响较大，耐久性能差，水平位移小，且难以满足抗拉拔的要求。第二类支座受地面运动频率特性的影响很小，不会发生共振现象，而且具有承载力大、耐久性好，并能够提供可靠的自复位能力的优点，因而受到了研究人员和桥梁工程师的广泛关注。但是现有的摩擦摆支座，目前大多只具有单一摩擦面，支座在运动过程中，位移能力较小，曲率半径、摩擦系数较为单一，不具备刚度和阻尼的自适应性。

发明内容

为了克服上述存在的缺陷，本发明提供了一种抗拉拔桥梁摩擦隔震支座，解决了工程上亟待解决的承载能力高、耐久性能好，刚度和阻尼具有一定的自适应能力，特别是抗拉拔能力强，在强震作用下水平位移幅值大的减隔震支座，以满足对抗震性要求高的桥梁结构抗震设计。

本发明的提供的一种抗拉拔桥梁摩擦隔震支座，其特征在于：该支座包括上支座板、上滑动体、滑子、下滑动体、抗拉拔外壳及下支座板；上支座板凹曲面与上滑动体上凸曲面相接触，二者的曲率半径相同，上滑动体上凸曲面可在上支座板凹曲面上滑动，上支座板凹曲面为金属板，上滑动体上凸曲面镶嵌有机滑板；上滑动体形状描述如下，长方体下表面附有部分圆柱体，该部分圆柱体为沿轴向切开的圆柱体的一部分，切面与长方体下表面相接，切面大小与长方体底面大小相同，长方体下底面成为曲面，再将部分实心球体放在与该曲面相对的长方体上表面之上，所得形状为上滑动体形状；

上滑动体放置方向为曲面向上，部分实心球体向下；下滑动体形状与上滑动体形状相同，放置方向为部分实心球体向上，曲面向下，与上滑动体放置方向相反；上滑动体与下滑动体之间为滑子，滑子形状描述如下，在立方体的上、下表面各挖去大小相同，球心所连直线与上、下表面相垂直的部分球体，得到两个相对的凹面曲率半径与上、下滑动体中的部分实心球体相同，立方体挖去部分球体后所得形状为滑子形状；

上、下滑动体部分实心球体与滑子凹面相接触，均可在与滑子相接的凹面上转动；下支座板凹曲面与下滑动体下凸曲面相接，二者的曲率半径相同，下滑动体下凸曲面在下支座板凹曲面上滑动，与上支座板的滑动方向相垂直，下支座板凹曲面为金属板，下滑动体下凸曲面镶嵌有机滑板；上滑动体、滑子和下滑动体置于抗拉拔外壳内；上、下滑动体侧面与抗拉拔外壳内壁相接，当支座发生转动时，上、下滑动体两个侧面可在抗拉拔外壳内壁产生摩擦；上、下支座板在侧面具有U型槽，U型槽曲率半径与上、下支座板曲率半径相同。

所述抗拉拔桥梁摩擦隔震支座，其特征在于：所述的金属板为不锈钢板，有机滑板为聚四氟乙烯滑板。

本发明提供了一种抗拉拔桥梁摩擦隔震支座，在正常使用状况下或小震时，抗拉拔桥梁摩擦隔震支座将桥梁上部荷载均匀地传递到下部结构，通过滑子与上、下滑动体间的自由转动以及滑动体与抗拔外壳之间的摩擦，来适应上部结构因徐变、温度变化和小地震等引起的转动，起到普通支座的作用；另一方面，在大、中地震时，通过滑动体在支座板曲面之间的滑动摩擦，来延长结构的自振周期并通过摩擦来耗散地震能量，自适应能力强，起到良好减隔震效果，进而减小或隔离地震对桥梁结构的地震反应。