[發明專利]一種橢球面各向異性摩擦單擺支座

在審

• 申請號: 201911371921.8
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111021238A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 宋神友;陳偉樂;劉高;徐源慶;吳玲正;劉健;過超;張精岳;李沖;夏俊勇;劉海亮
• 申請（專利權）人: 中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司;深中通道管理中心
• 主分類號: E01D19/04
• 分類號: E01D19/04;E04B1/36;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李佳

本發明公開了一種橢球面各向異性摩擦單擺支座，包括：上座板，頂面為平面，底面為橢球形凹面；下座板，底面為平面，頂面為凹球曲面；鉸接滑塊，設置于上座板與下座板之間，頂面為與所述橢球形凹面相匹配的橢球形凸面，底面為與所述凹球曲面相匹配的凸球曲面。本發明提供的橢球面各向異性摩擦單擺支座，鉸接滑塊下部與下座板上部凹槽為球面，鉸接滑塊通過球面實現了任意水平方向的轉動；鉸接滑塊與下座板上部凹槽間設置豎向轉動間隙，實現了支座上座板水平擺動時鉸接滑塊的豎向轉動，進而實現了橋梁縱橫橋向的各向異性減隔震設計，且支座在速度≥500mm/s的快速剪切摩擦試驗下性能完好。

技術領域

本發明涉及橋梁或建筑構件技術領域，尤其涉及一種橋梁或建筑用橢球面各向異性摩擦單擺支座。

背景技術

近年來，地震災害頻發，造成橋梁結構損傷、破壞。而橋梁作為重要的生命線工程結構，在防震減災中具有重要的地位。一旦橋梁結構遭受地震破壞，不僅會造成嚴重的經濟損失，且會給地震應急恢復和災后重建帶來很大的困難。因此，對橋梁的抗震設計顯得尤為重要，尤其是位于地震烈度高、活躍區域的長大橋梁，對橋梁結構的基于性能需求的減隔震設計提出了更高的要求。

基于性能的減隔震設計的主要思路是，針對不同的設防水準、不同的結構，制定對應的性能目標，通過抗震設計，使結構可以在不同設防水準作用下的地震響應滿足制定的抗震性能目標。

在傳統的減隔震設計中，常用的減隔震支座主要有橡膠類減隔震支座和摩擦擺支座，但是橡膠類減隔震支座承載能力受限，且其等效剛度與變形成反比，呈非線性狀態，在地震作用下大變形時剛度較小，同時橡膠類減隔震支座易老化而降低減隔震性能。而摩擦擺支座承載能力高、性能穩定、減隔震性能好，廣泛應用于橋梁減隔震設計中。

摩擦擺支座是對長大橋梁結構進行減隔震設計的減隔震裝置之一，其主要是將滑動支座和鐘擺的相結合，通過摩擦擺支座的長周期，延長橋梁結構的自振周期，使橋梁結構避開地震響應較大的區段，減弱地震對橋梁上部結構的響應。但是，傳統的摩擦擺支座存在以下不足：①支座尺寸龐大，一般摩擦擺支座的滑板為改性聚四氟乙烯或者超高分子聚乙烯材質，滑板設計面壓約為30～45MPa，在相同噸位支座結構設計中滑板尺寸大，而導致支座整體的尺寸較大，不僅浪費鋼材，且增大了墩頂蓋梁的尺寸，增加工程建設成本；②支座高度較高，一些摩擦擺支座為了避免豎向發生抬升現象，增設帶有平面摩擦副的滑塊，導致總體高度變高；③各向同性，傳統的摩擦擺支座上下座板摩擦副為圓形，支座縱橫橋向的曲率半徑、縱橫向滑動位移等相同，無法提供縱橫橋向不同的減隔震剛度。因此，傳統的摩擦擺支座無法根據橋梁結構縱橫橋向的振動特性分別進行減隔震設計，即無法實現長大橋梁基于性能需求的減隔震設計。現有技術中提供的一種各向異性摩擦雙擺支座，可將支座的任意角度位移分解為縱向和橫向兩個方向，但該支座為四塊結構，支座相對高度會比單擺支座高，受限與支座安裝空間高度，這類各向異性摩擦雙擺支座的應用會受限。

為了適應長大橋梁各向基于性能的減隔震設計，改善支座及橋梁結構的受力性能，應使摩擦擺支座在地震作用下對橋梁縱、橫橋向同時具有適應自身隔震性能需求的減隔震參數，實現橋梁縱橫橋梁各向異性減隔震設計，并具有良好的滯回耗能特性，適應性廣，且更經濟。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對上述現有摩擦擺支座存在的不足，本發明提供了一種橢球面各向異性摩擦單擺支座，以實現橋梁縱橫橋向的各向異性減隔震設計。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種橢球面各向異性摩擦單擺支座，包括：上座板1，頂面為平面，底面為橢球形凹面；下座板3，底面為平面，頂面為凹球曲面；鉸接滑塊2，設置于上座板1與下座板3之間，頂面為與所述橢球形凹面相匹配的橢球形凸面，底面為與所述凹球曲面相匹配的凸球曲面。