一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座的製作方法
2023-09-11 16:43:15
一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒、上支座板、高強螺栓、球冠、上耐磨板、環形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動面；所述上支座板與上耐磨板之間為柱面接觸，下支座板與下耐磨板之間為柱面接觸，所述球冠與上支座板、下支座板之間接觸為球面接觸，球冠上部與上耐磨板之間為鉸接，上支座板和下支座板之間安裝有環形鋼板，環形鋼板上端通過高強螺栓錨固在上支座板底部，環形鋼板下端通過高強螺栓錨固在下支座板頂部。本發明摩擦擺支座可以為結構提供附加阻尼比、改變上部結構自振周期，降低結構地震反應，限制上部和下部結構相對位移，最終防止上下部分離而不至於使上部結構發生傾覆。
【專利說明】一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抗震與減隔震技術，具體涉及一種被動耗能減隔震及限位的裝有環形鋼板的摩擦擺支座。
【背景技術】
[0002]傳統摩擦擺支座在小震下的自我平衡能力較差；在中強震下，普通活動摩擦擺支座擺動較大，而裝有剪力鍵的摩擦擺受力過程中會出現力的突變，上部結構易被甩出。現有技術中缺少一種減震耗能能力更加出色的摩擦擺支座。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，結合環形鋼板耗能、限位和摩擦擺支座減震耗能優點，提供一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，該摩擦擺支座可以為結構提供附加阻尼比、改變上部結構自振周期，降低結構地震反應，限制上部和下部結構相對位移，最終防止上下部分離而不至於使上部結構發生傾覆。
[0004]本發明採用的技術方案為:一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒、上支座板、高強螺栓、球冠、上耐磨板、環形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動面；
[0005]所述上支座板與上耐磨板之間為柱面接觸，下支座板與下耐磨板之間為柱面接觸，所述球冠與上支座板、下支座板之間接觸為球面接觸，球冠上部與上耐磨板之間的連接為可發生相對轉動的鉸接，球冠上部和球冠下部同時或其中之一設有滑動面，球冠在滑動面上自由滑動,所述上支座板和下支座板通過上錨固棒和下錨固棒固定,上支座板和下支座板之間安裝有環形鋼板，環形鋼板上端通過高強螺栓錨固在上支座板底部，環形鋼板下端通過高強螺栓錨固在下支座板頂部。
[0006]作為優選，所述環形鋼板可以是一片或者多片，可在摩擦擺四周或者對稱的兩邊布置。
[0007]作為優選，所述環形鋼板材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm，因為過薄時初始剛度小，難以起到限位、復位作用，過厚時不易成形。
[0008]作為優選，所述環形鋼板的寬度與厚度之比控制在9以內，過大會造成凹曲破壞。環形鋼板彎曲的半圓部分的彎曲半徑R為上支座板與下支座板之間距離的一半，環形鋼板的外伸長度L應根據摩擦擺減隔震的位移量確定，一般取10mm以內即可滿足要求。
[0009]作為優選，所述環形鋼板與高強螺栓的連接部位處，鋼板為加厚鋼板，防止開孔處被拉壞。
[0010]作為優選，所述高強螺栓在每個連接部位應使用四個，直徑的選擇，應根據環形鋼板的抗拉強度確定，高強螺栓抵抗剪力的能力不得低於環形鋼板被拉斷的極限拉力。
[0011]所述上支座板和下支座板底部應該製作成方形，便於環形鋼板的安裝，挑出的板長度d，應方便現場安裝即可，所述的高強螺栓的長度不大於上述挑出的板和環形鋼板的厚度之和。[0012]所述的滑動面既可以位於球冠下部，用於基底隔震；也可以位於球冠上部，用於層間隔震；也可以同時設置上下兩個滑面，做成雙滑面摩擦擺支座，環形鋼板對摩擦擺支座的滑動類型沒有選擇性。
[0013]所述的上耐磨板和下耐磨板應裝在球冠的上部和下部，不管是什麼滑動類型的支座，球冠上下部都有相對運動。因此裝上耐磨板有利於支座的耐久性。
[0014]所述的環形鋼板，應該在摩擦擺主體裝置在橋梁上，調平後，最後安裝在支座上，由於工藝或者運輸原因，將環形鋼板先裝於摩擦擺支座上不利於支座安裝時的調平。
[0015]所述環形鋼板用軟鋼製作，易於取材和加工，摩擦擺支座只需普通型號即可，環形鋼板的上端置於上支座板底部，用高強螺栓錨固，環形鋼板的下端置於下支座板頂部，用高強螺栓錨固，環形鋼板分別布置於摩擦擺支座的四個方向，不失美觀性，改進型摩擦擺可實現工廠化生產、環形鋼板可隨時快速裝配，裝配快速靈活。此外，四面裝配的環形鋼板，可以消除地震波方向不確定的煩惱，最大程度上減輕地震的破壞。
[0016]本發明相比現有技術有如下優點:
[0017]本發明改進型摩擦擺支座，與活動摩擦擺相比，更加充分發揮各種結構和各種材料的優點，克服缺點，能夠提供初始剛度，還能提供較大的減隔震位移。其最大的特點是:地震作用下、環形鋼板能夠通過自身的塑性變形消耗能量，在被拉直後對上部結構起到限位作用，環形鋼板在破壞後也易於更換、方便經濟；既可用作中小跨度橋梁抗震支座、也可用作建築的減隔震裝置。
[0018]本發明改進型摩擦擺支座，可以對任何方向的地震起到減隔震及限位作用，既可以防止橫向落梁，也可以防止縱向落梁，增加的環形鋼板做到減震、防落梁合二為一的效
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【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明摩擦擺支座結構示意圖；
[0020]圖2為本發明環形鋼板的示意圖；
[0021]圖3為本發明環形鋼板連接部位詳圖；
[0022]圖4為本發明摩擦擺支座上部俯視圖；
[0023]圖5為圖1中1-1面剖視圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0025]如圖1-5所示:一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒1、上支座板2、高強螺栓3、球冠4、上耐磨板5、環形鋼板6、下耐磨板7、下支座板8、下錨固棒9和滑動面10 ；
[0026]所述上支座板2與上耐磨板5之間為柱面接觸，下支座板8與下耐磨板7之間為柱面接觸，所述球冠4與上支座板2、下支座板8之間接觸為球面接觸，球冠4上部與上耐磨板5之間的連接為可發生相對轉動的鉸接，球冠4上部和球冠4下部同時或其中之一設有滑動面10，球冠4在滑動面10上自由滑動,所述上支座板2和下支座板8通過上錨固棒I和下錨固棒9固定，上支座板2和下支座板8之間安裝有環形鋼板6，環形鋼板6上端通過高強螺栓3錨固在上支座板2底部，環形鋼板6下端通過高強螺栓3錨固在下支座板8頂部。
[0027]所述環形鋼板6是一片或者多片，在摩擦擺四周或者對稱的兩邊布置。所述環形鋼板6材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm。環形鋼板6的寬度與厚度之比控制在9以內。環形鋼板6彎曲的半圓部分的彎曲半徑R為上支座板2與下支座板8之間距離的一半，環形鋼板6的外伸長度L取10mm以內。環形鋼板6與高強螺栓3的連接部位處，鋼板為加厚鋼板11。所述高強螺栓3在每個連接部位應使用四個。所述上支座板2和下支座板8底部應該製作成方形，便於環形鋼板6的安裝，挑出的板長度d，應方便現場安裝即可，所述的高強螺栓3的長度不大於上述挑出的板和環形鋼板6的厚度之和。
[0028]本發明在由地震等引起的橫向水平力的作用下，摩擦擺支座開始沿著滑動面擺動，假設地震波沿著順橋向傳播，順橋向方向的環形鋼板受拉(壓)、彎、剪聯合作用，以滾動彎曲變形為主。屈服後，受力最大處出現塑性鉸線，當荷載增加到一定限值後，隨著變形加大板的塑性鉸線轉移，直至被拉直。位移量隨環形鋼板外伸長度L而增加。其具有豐滿的滯回曲線及非常好的變形性能，作為一種隔震限位、消能裝置可滿足設計滑移量的要求。而橫橋向的環形鋼板都受拉、扭，相比順橋向而言，剛度，強度，耗能性能相對降低，由於摩擦擺做的是球擺運動，所以通過上支座板作用給環形鋼板的力會與環形鋼板的縱向成一個小的角度，這樣可以充分利用鋼板的抗彎、抗(壓)拉等性能，提高鋼板的利用率。
[0029]本發明在正常使用狀態下，為了抵抗制動力，可以在縱橋向設置多個環形鋼板，摩擦擺支座屈服位移可取2_，對環形鋼板進行有限元靜力分析，表面層剛出現屈服時，此時環形鋼板的沿著力作用方向的位移大於2mm，環形鋼板不會先於摩擦擺支座屈服。環形鋼板有一定的初始剛度，制動力可以通過摩擦力、環形鋼板彈性力抵消。
[0030]本發明中環形鋼板的彈性位移較大，在小震下，可以通過摩擦擺微小擺動後產生的恢復力和環形鋼板的彈性力抵抗地震力，假如環形鋼板主要受扭，會比受拉、壓環形鋼板進入塑形階段早，應及時更換。在中強震作用下，摩擦擺支座在整個滑移的過程中，利用摩擦擺結構的周期延長了上部結構自振周期，從而有效減小地震引起的動力放大效應，達到保護上部結構的目的。在發生滑動時，上部結構被抬高，從而將地震輸入的部分能量轉換為支座及上部結構的重力勢能，而摩擦擺支座滑移過程中的摩擦阻力對地震輸入上部結構的能量進行阻尼消耗。環形鋼板具有良好的抗疲勞性能，在反覆滑動過程中，不容易斷裂，當四周的環形鋼板進入塑形階段時，產生塑形鉸線，鉸線隨著力的增大，位置發生變化，消耗部分地震能量，起到了阻尼作用。環形鋼板被拉直後，也起到「軟鎖」作用，限制住上部結構的下落，由於進入塑形後，環形鋼板的剛度很小，對上部結構的復位沒有阻礙作用，上部結構依靠重力分量，向摩擦擺最低點運動，有利於上部結構恢復定靜狀態。
[0031]應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:包括上錨固棒、上支座板、高強螺栓、球冠、上耐磨板、環形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動面； 所述上支座板與上耐磨板之間為柱面接觸，下支座板與下耐磨板之間為柱面接觸，所述球冠與上支座板、下支座板之間接觸為球面接觸，球冠上部與上耐磨板之間的連接為可發生相對轉動的鉸接，球冠上部和球冠下部同時或其中之一設有滑動面，所述上支座板和下支座板通過上錨固棒和下錨固棒固定，上支座板和下支座板之間安裝有環形鋼板，環形鋼板上端通過高強螺栓錨固在上支座板底部，環形鋼板下端通過高強螺栓錨固在下支座板頂部。
2.根據權利要求1所述的一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:所述環形鋼板是一片或者多片，在摩擦擺四周或者對稱的兩邊布置。
3.根據權利要求1所述的一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:所述環形鋼板材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm。
4.根據權利要求1所述的一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:所述環形鋼板的寬度與厚度之比控制在9以內，環形鋼板彎曲的半圓部分的彎曲半徑R為上支座板與下支座板之間距離的一半，環形鋼板的外伸長度L取10mm以內。
5.根據權利要求1所述的一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:所述環形鋼板與高強螺栓的連接部位處，鋼板為加厚鋼板。
6.根據權利要求1所述的一種裝有環形鋼板的摩擦擺支座，其特徵在於:所述高強螺栓在每個連接部位應使用四個。
【文檔編號】E04B1/36GK104032834SQ201410247967
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】闞正明, 徐秀麗, 李雪紅, 李枝軍 申請人:南京工業大學