[发明专利]一种装配式预压球铰型减震装置

说明书

本发明提供了一种装配式预压球铰型减震装置，包括减震榫和传力筒，所述减震榫包括橡胶层、榫身和法兰球窝，所述榫身的一端设有球头，所述球头的外表面固定包裹有橡胶层，所述法兰球窝上设有用于容纳球头及橡胶层的球形腔体，所述橡胶层与球形腔体的内壁接触构成球面摩擦副，所述传力筒活动套设于所述法兰球窝上。本发明的装配式预压球铰型减震装置便捷的实现了竖向和水平向减震功能的解耦，根据球头受到的弯矩大小能够由两端固结的超静定结构变成一端固结一端铰接的静定结构，提高了金属软钢减震榫的水平向刚度和滞回耗能能力。

技术领域

本发明涉及减震技术领域，具体涉及一种装配式预压球铰型减震装置。

背景技术

在全球公共基础设施体系中，大跨桥梁承担着越来越重要的作用。尤其是在地貌复杂的高山峡谷地带，如中国的西南地区，设计人员通常采用大跨斜拉梁桥、悬索梁桥、拱桥等来实现对复杂地貌的跨越。

减隔震技术一直被公认为是提高桥梁抗震性能的理想措施。其中金属软钢阻尼器能够通过快速进入屈服状态，产生塑性变形吸收地震能量，从而减小地震响应。由于其加工便捷，耗能机理明确、耗能性能优越，既能单独用作耗能限位装置，又能与其他隔震系统配合使用，受到广泛的青睐。

短刚臂阻尼元件，又称减震榫，是一种等弯矩悬臂梁的金属减震装置。通常减震榫与活动支座组合使用，由活动支座承受竖向荷载，减震榫承受水平力。正常使用时由减震榫的挠曲变形来满足梁部的位移需要，此时减震榫处于弹性工作状态。地震时减震榫发生较大挠曲变形，处于弹塑性工作状态，消耗地震能量。

然而在目前所存在的减震榫中，通常采用单悬臂减震榫或者是两端固结的减震榫(如申请号为201620385905.X中国专利公开了一种分离式软钢减震榫)。单悬臂减震榫因为本身构造原因，相较于两端固结减震榫刚度较低，难以满足大跨桥梁或者铁路桥梁正常使用状态下刚度和承载能力需求。为了提高软钢阻尼器刚度，一方面会极大的提高造价，二则在构造上会不美观，或者难以在实际工程中进行安装。而若应用两端固结的分离式软钢减震榫，在近断层竖向地震作用下，减震榫在对桥梁上部结构进行水平向限位的同时往往会受到较大的轴向力作用，不利于减震榫发挥抗震作用。

综上所述，急需一种装配式预压球铰型减震装置以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种装配式预压球铰型减震装置，旨在解决现有减震榫存在难以满足高烈度地区大跨桥梁或者铁路桥梁正常使用和抗震需求的问题；本发明的装配式预压球铰型减震装置便捷的实现了竖向和水平向减震功能的解耦，并且提高了金属软钢减震榫的水平向刚度和滞回耗能能力，具体技术方案如下：

一种装配式预压球铰型减震装置，包括减震榫和传力筒，所述减震榫包括橡胶层、榫身和法兰球窝，所述榫身的一端设有球头，所述球头的外表面固定包裹有橡胶层，所述法兰球窝上设有用于容纳球头及橡胶层的球形腔体，所述橡胶层与球形腔体的内壁接触构成球面摩擦副，所述传力筒活动套设于所述法兰球窝上。

以上技术方案中优选的，所述橡胶层与球形腔体内壁之间的起滑摩擦弯矩小于榫身与头球连接截面的屈服强度。

以上技术方案中优选的，所述球形腔体的内壁经过喷丸或喷砂处理。

以上技术方案中优选的，所述法兰球窝包括对称设置的第一球窝和第二球窝，所述第一球窝和第二球窝上均设有内凹球面，两个内凹球面配合构成球形腔体，第一球窝和第二球窝对球头及橡胶层提供径向预压力；所述第一球窝和第二球窝之间通过高强度螺栓连接。

以上技术方案中优选的，通过调整球形腔体的内径和橡胶层的厚度控制径向预压力。

以上技术方案中优选的，所述内凹球面的边缘进行圆角化处理；所述第一球窝和第二球窝外表面均进行镀锌处理；所述球头与榫身之间采用圆弧过渡连接。

以上技术方案中优选的，所述传力筒与法兰球窝之间留有间隙。