[發明專利]抗拔雙向滑動摩擦支座

有效

• 申請號: 201310075269.1
• 申請日: 2013-03-09
• 公開（公告）號: CN103147394A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 韓強;溫佳年;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E01D19/04
• 分類號: E01D19/04;E04B1/36;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及橋梁、渡槽，建筑以及其它構筑物的減隔震支座裝置，尤其是涉及抗拔雙向滑動摩擦支座。

背景技術

在地震區修建橋梁、渡槽、建筑以及其它大型構筑物時，為了減輕潛在地震威脅，必須對這類構筑物進行抗震設計，其中，采取隔震設計是減小構筑物地震損傷破壞的有效方式之一，隔震技術就是通過在構筑物底部和基礎頂面之間設置剛度較小的隔震層，以降低結構的基本頻率，延長其振動周期，從而避開地震動的主要能量頻帶，使上部結構與地震振動隔離開來，減小上部結構的反應，從而達到保護主體結構及其內部設施不受破壞的目的。隔震技術作為一種安全、經濟的工程結構減震控制措施，廣泛應用于國內外橋梁、建筑等工程結構抗震設計中。

對于近斷層地震和近場地震，豎向地震動分量對橋梁結構的地震損傷破壞起著控制作用。在結構抗震分析和設計中，一般只考慮隔震支座水平向剪切剛度和強度對結構地震反應的影響，而很少考慮支座豎向特性對結構的影響。但是，由于存在較大豎向地震動分量，支座受拉狀態，引起支座破壞或過大變形，從而引起上部結構落梁或傾覆等嚴重震害發生。

在現有的滑動摩擦支座中，為了滿足支座在正常荷載作用下各個方向轉動順暢，很難能夠滿足豎向地震作用下對抗拔的要求。現有的城市高架和立交橋梁中，曲線橋梁橋梁日趨增多，扭轉作用明顯，對支座各方向轉動性能要求高。此外，的支座反力容易出現負反力，并且曲線半徑越小這種現象越明顯。所以滿足支座的抗拔能力是曲線橋梁使用中的主要問題。

目前，用于建筑、橋梁及其它構筑物的減隔震裝置主要有鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座等橡膠類支座、摩擦擺系統以及輔助各種阻尼器等耗能裝置。這些支座在應于曲線橋梁、大跨度橋梁、跨海橋梁以及其它大型構筑物時，均存在不足之處。

橡膠類支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨應用于上部結構很重的大跨度橋梁、跨海大橋以及大型構筑物中。摩擦擺系統對中小跨徑橋梁有較好的使用效果，但是由于單一摩擦面，在支座運動過程中，其剛度和阻尼特性不能改變，不能抵抗拉力，無自適應性，適用范圍受到一定限制。特別是強地震作用下，水平位移幅值受到限制，難以保證在強震作用下大跨度橋梁結構大位移的需要。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種抗拔雙向滑動摩擦支座，解決工程上亟待解決的抗拔能力強、隔震性能好、承載能力高、耐久性能好，既能耗散能量又能在強震作用下位移幅值大的減隔震支座，以滿足抗震要求高的橋梁、渡槽、建筑以及等大型構筑物。

該支座包括上支座板、凹球面上滑塊、凸球面下滑塊、抗拔系統、下支座板以及限位抗拔裝置，其中上支座板與下支座板內側底板具有滑道。凹球面上滑塊上凸曲面的曲率半徑與上支座板滑道曲面的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凹球面上滑塊能夠在上支座板滑道方向上移動，上支座板滑道曲面為金屬板，凹球面上滑塊上凸曲面鑲嵌有機滑板。抗拔圓盤為凹球面上滑塊底部的一部分，其形狀為“碟狀”，放置的方向為凹面朝下。抗拔圓盤嵌入抗拔球缺，抗拔球缺為凸球面下滑塊上部的一部分，抗拔球缺形狀描述如下，在半球頂端表面，挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同的碟狀表層球殼，再在新露出來的表面上挖去一個曲率半徑與半球曲率半徑相同，但是較大的碟狀球殼，所得形狀即為抗拔球缺形狀。抗拔球缺挖去部分比抗拔圓盤大，具有轉動間隙，但是曲率半徑相同，因此二者在接觸面上，可以沿任意方向轉動。凸球面下滑塊的下凸曲面的曲率半徑與下支座板滑道的曲率半徑相同，并且二者相接觸，凸球面下滑塊能夠在下支座板滑道方向上移動。下支座板滑道曲面為金屬板，凸球面下滑塊的下凸曲面鑲嵌有機滑板。上、下支座板的兩端具有限位抗拔裝置。

所述的抗拔雙向滑動摩擦支座，其特征在于：所述的金屬板為不銹鋼板，有機滑板為聚四氟乙烯滑板。

本發明提供了一種抗拔雙向滑動摩擦支座，在正常使用或小震情況下，抗拔雙向滑動摩擦支座將橋梁上部荷載均勻地傳遞到下部結構，通過凹球面上滑塊和凸球面下滑塊間轉動來適應上部結構徐變和溫度變化等所引起的轉動，起到普通支座的作用；在大、中震時，通過上支座板與凹球面上滑塊之間的摩擦滑動和凸球面下滑塊與下支座板之間的摩擦滑動，來延長結構的自振周期并通過摩擦來耗散部分地震能量，減小或隔離地震對橋梁、渡槽、建筑等構筑物地震反應。

本發明具有滿足支座的抗拔要求的抗拔系統。抗拔圓盤嵌入抗拔球缺之中，且抗拔圓盤與抗拔球缺之間存在空隙即轉動間隙。在拉力的作用下，抗拔球缺限制抗拔圓盤的豎向位移，并且能夠同時滿足支座各個方向的轉動。