[发明专利]一种双曲面摩擦摆支座

说明书

本发明公开了一种双曲面摩擦摆支座，包括上支座板和下支座板，在所述上支座板和下支座板之间设有滑块，在所述滑块的周向设有锯齿状剪力齿，所述锯齿状剪力齿包括在所述上支座板的周向设有的若干排上锯齿状剪力齿，在所述下支座板的周向也对应设有的若干排下锯齿状剪力齿，所有上下两排的所述上锯齿状剪力齿和下锯齿状剪力齿的位置相对设置并且相互适配，相互适配后的所述上锯齿状剪力齿和下锯齿状剪力齿的相邻剪力齿之间具有间隙。本发明可以通过改变纵桥向或横桥向锯齿状剪力齿的数量或材料，以适应沿纵、横桥向的水平地震力限值(或刚度)不同的要求，以及可以实现支座的单向滑动；另一方面，杜绝了挡块型减隔震支座“单边效应”的现象发生。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种双曲面摩擦摆支座。

背景技术

传统的抗震方法设计主要是进行强度型、延性型的加固措施来增强结构本身的抗震性能，但是由于地震动的强随机性，这种不具有自我调节能力的的结构设计可能不满足实际地震发生时的安全性要求或超出预计导致浪费成本。而合理使用减隔震装置，通过延长结构的基本周期，降低地震力，同时通过阻尼、摩擦等机制消耗地震能量，往往能保证在罕遇地下结构物的完整性。设置摩擦摆减隔震，就是桥梁减震隔震系统中应用较为广泛、实用的方法。

摩擦摆支座通过特定的弧面，利用一个简单的钟摆机理延长结构的基本自振周期，通过高耐磨、耐高温和摩擦系数稳定可调的材料将地震能量转化为热能，从而实现隔震及耗能的目的。双凹面摩擦摆与摩擦单摆支座的基本特性相似，不过前者分别在支座的顶面、底面设置摆式底座，系统的等效半径等于上下两个底座板的等效曲率半径之和减去中间滑块高。与性能相近的单摆支座相比，它可以大大减小支座总体尺寸，因此得到了更广泛的运用。

双曲面球型减隔震支座是在普通球型支座的基础上，用大半径球面摩擦副取代平面摩擦副，并设置剪力螺栓而形成的一种新型支座。主要由上支座板、中座板、下支座板、上球面不锈钢滑板、下球面不锈钢滑板、上四氟滑板、下四氟滑板、剪力螺栓及防尘密封裙等几部分组成。在正常使用条件下，上支座板被抗剪螺栓固定住，保证在风荷载、制动力等使用荷载下支座几乎不发生位移。在发生一定烈度水平的地震时，地震水平力超过一定限制(通常取竖向承载力的20％)，脆性抗剪螺栓被迅速剪断，限位约束被解除，上支座板、中座板和下支座板之间相对滑动。在滑移的过程中，摩擦阻力逐渐消耗地震能量，同时摆动球面板在沿下支座板摆动时，标高发生变化使上部结构抬升，通过势能做功以消耗地震产生的动能。地震结束后，势能又可形成恢复力，使支座复位，减小残余位移。

对于在四周或单向(纵桥向或横桥向)装置抗剪螺栓的双凹面摩擦摆支座，无论地震动从何方向输入，地震力达到各剪力螺栓限值总和后，所有的剪力螺栓同时被切断。实际上，对于沿纵、横桥向的水平地震力限值的要求是不同的。此外，从桥梁的平面支座布置来看，需要有单向固定(纵桥向或横桥向)支座。针对上述的情况或要求，采用抗剪螺栓作为正常使用状态下的限位装置是无法满足要求的。

有些减隔震支座，通过在单向(纵桥向或横桥向)两侧或双向四侧固定限位挡块，以保证结构在风荷载、制动力等低水平力下正常工作。这种方式看似可以弥补上述不足，不过在实际测试中出现了新的问题。在地震发生时，首先主梁相对桥墩顶部某一方向运动，将撞断一侧的限位挡块，随后主梁可能偏撞断挡块一侧振动，而不会撞断相对一侧的挡块，即产生“单边效应”。对于在双向四侧固定限位挡块的固定支座，若主梁有一定倾斜而使上支座板倚靠在一侧的挡块上，从而有较大的压力产生，那么当地震动沿与该挡块方向正交的方向输入时，该挡块会产生较大的摩擦力阻碍主梁的位移，影响摩擦摆作用的发挥。严重时，甚至地震过程中，挡块未被剪断，造成桥墩产生较大损伤。

因此，若对桥梁支座的剪力键有一个更好的设计，不仅能够在正常使用状态下满足桥梁本身的位移要求，而且能更好的发挥支座本身的减震或隔震效果，从而有利于改善桥梁在地震作用下的受力情况。

发明内容