[發明專利]一種用于地下結構中柱的雙向滑移裝置及應用

在審

• 申請號: 202210226315.2
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114370069A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 許紫剛;李淳宇;莊海洋;徐長節;羅如平;陳祥勝;吳剛;馮玉林;董晶亮;李洋
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: E02D29/045
• 分類號: E02D29/045;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 南京創略知識產權代理事務所(普通合伙) 32358
• 代理人: 李榮芳

本發明公開了一種用于地下結構中柱的雙向滑移裝置及應用，包括一核心滑塊，其上下面分別設置圓弧形的凹滑面，且兩個凹滑面的設置方向為彼此正交；兩固定塊，其分別位于核心滑塊的上下兩端，且其面向核心滑塊的一面均為與核心滑塊的凹滑面相匹配的凸滑面；若干滾棒，其位于核心滑塊和兩固定塊之間，使核心滑塊和兩固定塊之間形成滾動接觸；和若干支撐棒，用于將核心滑塊和兩固定塊之間形成弱連接。地震時，核心滑塊可在上下固定塊之間滑動，使得地下地鐵車站結構的層間相對變形不直接施加于中柱，即中柱在豎向承載能力不變的同時水平變形有效地減小，保證了地震過程中地下結構關鍵支撐構件的安全性能，大大減輕地下結構在地震中可能出現的破壞。

技術領域

本發明涉及地下結構工程的建設領域，尤其是涉及一種用于地下結構中柱的雙向滑移裝置及應用。

背景技術

近年來，隨著世界各國城市化進程的不斷推進，國內外學者逐漸意識到開發利用地下空間將成為重要的發展方向。地下結構在城市建設、交通運輸、國防工程、水利工程等各個領域得到了越來越廣泛的應用，如鐵路隧道，地鐵工程，地下商場，防空工程等。實踐表明，21世紀是地下空間開發利用的世紀，而且目前地下空間的開發和地下結構的建設已經在世界范圍內進入了快速發展的高峰期。

對于城市交通領域，以地鐵工程為骨干的大運量快速公共交通系統在解決城市交通運輸問題上發揮著不可或缺的作用。雖然地下工程的發展日益蓬勃，但是地下工程也面臨著挑戰——地震的作用。特別是1995年的日本阪神7.2級地震，神戶市內地下結構發生了有史以來最嚴重的破壞，地鐵、地下停車場、地下隧道和地下商業街等大量地下工程均發生嚴重破壞。其中，最引人注意的是地鐵車站的破壞，地震中共有5個地鐵車站和約3km的地鐵區間隧道發生破壞，其中大開地鐵車站的破壞最為嚴重，一半以上的中柱完全坍塌，導致頂板坍塌破壞和上覆土層的沉降，最大沉降量達2.5m之多。

相關研究表明，地震引起的豎向震動有可能是導致地下結構破壞的關鍵因素，特別是，對于淺埋地下結構，其上覆土體可能在地震作用初始階段發生剪切破壞，與地下結構周圍的其它土體已不是一個連續的整體，在后續的地震反應中，這些上覆土體的作用僅是堆積在地下結構頂板上與周圍土體發生弱連接的堆積土（類似于回填土體），因此對地下結構的約束作用和地震反應影響也完全不同于連續土體對應的情況。然而，上覆土體豎向慣性力作用對地下結構的關鍵支撐構件的豎向受力評價會產生極大影響，實際上是改變了支撐柱的軸壓比，從而改變了支撐柱的抗剪切強度和變形性能。對地下結構地震反應受力而言，支撐柱的抗剪切強度提高而極限變形能力降低是不利的，這意味著支撐柱將分擔更多的由于土層變形而作用在地下結構上的水平向剪力，同時，其極限變形能力的降低使得它可能先于側墻遭到破壞，進而導致頂板以及地下結構體系的整體毀壞。因此，如何解決或減小地震作用對地下結構的破壞，提高地下結構及建筑的抗震能力成為亟待解決的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明基于地下結構的震害特點以及地下結構的破壞機理，提供一種用于地下結構中柱的雙向滑移裝置及應用，以替代傳統地下結構中的普通整體固結的梁柱節點，保證了地震過程中地下結構關鍵支撐構件的安全性能，大大減輕地下結構在地震中可能出現的破壞。具體技術方案如下：

本發明提供的一種用于地下結構中柱的雙向滑移裝置，包括一核心滑塊，其上下面分別設置圓弧形的凹滑面，且兩個凹滑面的設置方向為彼此正交；兩固定塊，其分別位于核心滑塊的上下兩端，且其面向核心滑塊的一面均為與核心滑塊的凹滑面相匹配的凸滑面；若干滾棒，其位于核心滑塊和兩固定塊之間，使核心滑塊和兩固定塊之間形成滾動接觸；和若干支撐棒，用于將核心滑塊和兩固定塊之間形成弱連接。

前述的用于地下結構中柱的雙向滑移裝置，所述核心滑塊的兩個凹滑面為光滑弧面；所述兩固定塊的凸滑面上均設有橫跨弧面的等間隔設置的滾棒滑槽，且所述滾棒滑槽的橫截面為圓心角大于180°的圓弧形。

優選的，所述滾棒自一端嵌設在兩固定塊凸滑面上的滾棒滑槽內，且滾棒橫截面的半徑略小于所述滾棒滑槽橫截面圓弧的半徑，使其能夠在滾棒滑槽內滑動。