[发明专利]一种大转角高摩擦减隔震支座

说明书

技术领域

本发明属于结构抗震安全领域，涉及一种防止桥梁、空间结构在地震作用下发生破坏的支座。

背景技术

为了防止桥梁、空间结构在地震作用下发生破坏，往往在支座的位置设置减隔震装置（或减隔震支座），通过减隔震支座的延长周期来减少上部结构水平惯性力，通过减隔震支座的耗能来减小地震的位移响应。因而其下部结构往往不需要进行特殊的设计，造价相对较低。在提供一定减隔震能力的同时，减隔震支座还需要满足结构日常使用的要求。

目前工程中使用的减隔震支座往往存在转角变形能力小、价格较高、性能不稳定、安装不方便、养护困难等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大转角高摩擦减隔震支座，满足非地震情况下的正常使用要求、地震作用下的减震耗能要求，以解决现有产品存在的问题。本发明具有转角变形能力大、价格低廉、高摩擦系数、支座高度小、水平位移大、水平刚度易于准确控制且变化范围很大、不发生抬高现象的优点，完全可以克服现有减隔震支座的不足之处。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种大转角高摩擦减隔震支座，包括左右两组叠层橡胶块1、底板2、下座板3、中座板4、上座板5、低摩擦系数摩擦副6、高摩擦系数摩擦副7、剪力销8、挡块9、竖向随动机构10。

上座板5、中座板4、下座板3构成了球型支座。球型支座位于左右两组叠层橡胶块1之间。

底板2与桥梁的下部结构连接，上座板5与桥梁的上部结构连接。

两组叠层橡胶块1的上下平面分别和上座板5、底板2连接，当上座板5和底板2之间发生水平位移，叠层橡胶块1将发生剪切变形，提供回复力。叠层橡胶块1中的橡胶块是由耐腐蚀性、耐低温性、耐久性良好的橡胶材料制成，橡胶块内含有水平钢板约束橡胶外鼓。

挡块9是在上座板5底部形成的凸体，位于所述球型支座的外围；挡块9用于承受水平力，其设计承载力比较大，在任何地震作用下都不能破坏。剪力销8也用于承受水平力，其设计承载力比较小，剪力销8将高摩擦系数摩擦副7固定于底板2上，在大震作用下剪力销8应被剪断。

上座板5与中座板4之间的低摩擦系数摩擦副6，以及中座板4与下座板3之间的低摩擦系数摩擦副6主要用于适应转角的要求。而底板2和下座板3之间的高摩擦系数摩擦副7主要用于地震中耗散地震能力。需要说明的是，摩擦副在本技术领域属于常规产品，不需要介绍其结构细节。

竖向随动机构10设置于上座板5与叠层橡胶块1之间空间内，是由若干套竖向布置的直线导轨构成，每套直线导轨包括导轨杆11和滑块12，导轨杆11的固定端连接于上座板5，滑块12与叠层橡胶块1中上端的水平钢板固定，可沿导轨杆11上下滑动。竖向随动机构10既能保证叠层橡胶块1顶面与上座板5之间的水平相对位置始终保持不变，并可在支座发生较大转角时又能适应上座板5、底板2之间的竖向相对位移，满足支座较大转角变形能力的要求。

上座板5、中座板4、下座板3构成了一个普通球型支座，可以传递竖向力、水平力，并适应转角的要求。该支座的中座板4为球型支座的中支座板，其还包括转动球面、滑动平面，转动球面连接固定于中座板4上部的球面结构上，滑动平面连接固定于中座板4下部的平面结构上。所述的普通球型支座，其结构、功能、工作方式已属于成熟的现有技术，作为桥梁支座适用于《球型支座技术条件》GB/T 17955-2009包括的所有类型，其技术要求满足这些规范的要求。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

1、转角变形能力较大：由上座板、中座板、下座板所构成的普通球型支座，可以通过球面转动灵活地适应支座转角变形能力较大的要求。竖向随动机构10可以释放叠层橡胶块对上座板和底板之间竖向位移的约束，适应支座转角变形能力较大的要求。转角变形能力可达0.2rad。

2、现场安装简单、方便、质量有保证：叠层橡胶块、高摩擦系数的摩擦副与球型支座成为一个整体，现场安装方法与一般的支座相同，可以保证质量。

3、减震耗能能力：通过高摩擦系数的摩擦副起到耗散地震能量的作用。

4、延长周期：通过叠层橡胶块提供水平向回复力，使得桥墩和支座串联系统的侧向支承刚度小于桥墩的侧向支承刚度，从而起到延长周期，减小地震响应的效果。

5、具有可设计性：可以通过调整叠层橡胶块的高度、截面尺寸和形状、弹性模量和高摩擦系数的摩擦副的摩擦系数等参数，对转角能力、耗能能力、滑动刚度和最大位移等进行可控的设计。