環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座的製作方法

2023-05-14 08:25:11

環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座的製作方法
【專利摘要】本發明屬於橋梁、房屋建築、核電站、機械工程抗震【技術領域】，具體涉及一種環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設有球冠體、支座承重體和阻尼器，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環狀布置在所述球冠體和所述支座承重體的外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支承板上、下支承板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。本發明兼具普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼器的功能，能抵禦水平面內來自各個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，適用於各類橋梁、房屋建築結構、核電站結構等，具有廣闊的市場前景及良好的經濟效益。
【專利說明】環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座
【技術領域】
[0001]本發明屬於橋梁、房屋建築、核電站、機械工程抗震【技術領域】，具體涉及一種環向 鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座。
【背景技術】
[0002]地震是頻發的自然災害之一，長期以來，人類在這一自然災害面前「無能為力」。地 震造成生命和財產損失的直接原因是建築物的劇烈震動、破壞和倒塌。自二十世紀以來，人 類對建築物的抗震、消能、減震的結構控制技術進行不斷的探索，先後發明和創造了如下相 應的產品和技術。
[0003]鉛芯橡膠支座:通過鉛芯和橡膠的剪切變形吸收和耗散地震能量。
[0004]液壓粘滯阻尼器:通過液態或半固態的粘滯材料在缸體內的流動產生阻尼力來耗 散、吸收地震能量。
[0005]摩擦型阻尼支座:採用上下不同半徑的兩個球面與配合位形成兩個滑動摩擦副， 保證支座正常的轉動和滑移功能，當地震水平力超過閥值時，支座摩擦副間克服摩擦力產 生相對滑動，大半徑球面摩擦副可產生較大水平相對位移，即水平剛度較小，從而將地震產 生的動能轉換為勢能，突破閥值後較小的水平剛度起到了「隔震」作用。同時由於摩擦阻力 的存在，起到了 「阻尼」作用，消耗了一部分地震能量。
[0006]上述鉛芯橡膠支座和摩擦型阻尼支座雖然能起到環向減隔震的作用，但水平剛度 過低，對軟弱地基或者橋墩過柔時，減震效果降低，甚至會加大結構的地震響應。而液壓粘 滯阻尼器是一種杆式結構，具有方向性，對減少軸向的地震作用效果明顯，但地震對橋梁的 地震作用方向事先是無法預知的，因而它的設置帶有一定的盲目性，通常的做法是在橋梁 的順橋向和橫橋向都安裝液壓阻尼器，這樣一定程度上限制了其力學運動，降低了減震效 果。
[0007]另外，現有的拉力支座大體上都是通過上支座板和下支座板之間直接或間接的凸 凹連接抵抗拉力，其連接方式為剛性，當拉力足夠大，支座的破壞沒有任何預兆，需要更換 時，只能整個支座更換，成本較高且周期長。

【發明內容】

[0008]本發明的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種能對各個方向的 地震起到消能減震作用的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座。
[0009]本發明採用的技術方案是:一種環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，包括上支承板 和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設有球冠體、支座承重體和阻尼器，所述球冠體 的球形面與支座承重體的球形凹面相配合，所述球冠體與上支承板和支座承重體之間均通 過四氟滑板滑動接觸，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環狀布置在所述 球冠體和所述支座承重體的外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支承 板上、下支承板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。[0010]進一步地，所述鋼絲繩為由多根鋼絲繩股繞制而成的環狀螺旋形結構，所述鋼絲 繩為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
[0011 ] 進一步地，所述繩夾包括兩塊環形鋼板，所述兩塊環形鋼板通過螺栓連接，所述兩 塊環形鋼板相對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環形鋼 板上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔。
[0012]進一步地，所述繩夾為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
[0013]進一步地，所述由多節段拼接成環狀結構的繩夾為封閉的環狀結構或節段與節段 之間留有空隙。
[0014]進一步地，所述球冠體支承於所述支座承重體的球形凹面上。
[0015]更進一步地，還包括防塵罩，所述防塵罩上下兩端分別與所述上支承板與下支承 板連接。
[0016]本發明可同時作為普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用:
[0017]球冠體與支座承重體之間的接觸面為球面，且通過四氟滑板接觸，球冠體可在支 座承重體的凹表面上轉動，轉動時球冠體與上部梁體之間產生一小幅度水平相對位移，該 運動受到鋼絲繩阻尼器有限度約束，所以該支座具有普通球型鋼支座需要具備的承重和能 轉動的功能，即能當普通球型鋼支座使用。
[0018]由於鋼絲繩阻尼器分別通過繩夾與上支承板、下支承板固定，當支座承重體受拉 力時，該拉力會由鋼絲繩阻尼器承受，且產生相應的變形，具有明顯預兆，對結構安全產生 預警，即使產生破壞，只需更換相應的鋼絲繩構件即可，不必更換整個支座，維修和更換方 便，成本低。
[0019]同時由於上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用 下，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產生相對運動，即下支承板和上支承板之間產生 相對運動，該相對運動受到鋼絲繩阻尼器的阻礙，鋼絲繩產生剪切變形，吸收、消散地震能 量，實現了對地震運動的阻抗。
[0020]本發明兼具普通球型鋼支座、拉力支座和阻尼器的功能，能抵禦水平面內來自各 個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，適用於各類橋梁、房屋建築結構、核電站結構 等，具有廣闊的市場前景及良好的經濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明鋼絲繩阻尼器的結構示意圖。
[0023]圖3為圖2的俯視圖。
[0024]圖4為本發明繩夾的結構示意圖。
[0025]圖5為圖4的俯視圖。
[0026]圖6為本發明鋼絲繩示意圖。
[0027]其中:1上支承板；2下支承板；3球冠體；4支座承重體；5鋼絲繩阻尼器；6防塵 罩；7四氟滑板；8鋼絲繩；9繩夾；10環形鋼板；11繩夾孔；12鋼絲繩股。
【具體實施方式】[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便於清楚地了解本發 明，但它們不對本發明構成限定。
[0029]如圖1所示，本發明包括上支承板I和下支承板2，所述上支承板I的盆腔內敷設 有四氟滑板7，所述上支承板I和下支承板2之間設計有球冠體3和支座承重體4，所述球 冠體3支承於所述支座承重體4的球形凹面上，所述支座承重體4的球形凹面內敷設有四 氟滑板7，因此所述球冠體3能在所述支座承重體4的球形凹面內轉動，也能在所述上支承 板I的盆腔內滑動。所述上支承板I和所述下支承板2之間還安裝有阻尼器和防塵罩6， 所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器5，所述防塵罩6上下兩端分別與所述上支承板I與下支承板2 連接，將所述鋼絲繩阻尼器5罩住。
[0030]如圖2、圖3所示，所述鋼絲繩阻尼器5為環狀結構，環繞在所述球冠體3和所述支 座承重體4的外圍。所述鋼絲繩阻尼器5包括鋼絲繩8和分別固定在所述上支承板1、下 支承板2的兩套繩夾9，所述鋼絲繩8固定在所述兩套繩夾9之間，鋼絲繩8由多根鋼絲繩 股12繞制而成，成型後再盤成環狀螺旋形結構，鋼絲繩由鋼絲繩股繞製成型後的示意圖如 圖6所示。所述鋼絲繩為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構，該環狀結構可為圓 形或橢圓形的環狀結構，也可為其它形狀的環狀結構。
[0031]如圖4、圖5所示，所述繩夾9由兩塊環形鋼板10組成，所述兩塊環形鋼板10通過 螺栓連接，所述兩塊環形鋼板10相對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半 圓孔，所述兩塊環形鋼板10上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔11。所述 繩夾為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構，該環狀結構可為圓形或橢圓形的環狀 結構，也可為其它形狀的環狀結構。由多節段拼接成環狀結構的繩夾9為封閉的環狀結構 或節段與節段之間留有空隙，做成不封閉結構，即環狀繩夾如果由三節段組成，而這三段又 不連續，則節段與節段之間留有空隙，為間斷的環狀結構，對應的鋼絲繩也為間斷的環狀結 構。所述兩套繩夾9分別為頂點繩夾和底點繩夾，所述頂點繩夾通過螺栓固定在所述上支 承板I上，所述底點繩夾通過螺栓固定在所述下支承板2上。
[0032]本發明的核心技術在於在所述上支承板I和所述下支承板2之間設計安裝了所述 環形的鋼絲繩阻尼器5，所述鋼絲繩阻尼器5能在水平面內的各個方向對地震作用提供較 大的阻抗，依靠鋼絲繩8的剪切變形吸收、耗散地震能量，同時兼具普通球型鋼支座、拉力 支座和阻尼抗震支座的功能。
[0033]I)作為普通球型鋼支座使用
[0034]球冠體3與支座承重體4之間通過四氟滑板7接觸，且接觸面為球面，球冠體3與 上支承板I之間也通過四氟滑板7接觸，接觸面為平面，因此球冠體3連同上支承板I可在 豎直平面內轉動，轉動的同時，球冠體3與上部梁體之間產生一小幅度的水平相對位移，球 冠體3能在上支承板I的盆腔內運動。所以該支座具有普通球型鋼支座需要具備的承重和 能小幅轉動的功能，能當普通球型鋼支座使用。
[0035]2)作為拉力支座使用
[0036]本發明中的鋼絲繩阻尼器5固定在上支承板I和下支承板2之間，為環狀構造，能 夠承受拉、壓、剪等力的作用，同時產生相應的變形。在荷載作用下，當支座產生拉力，上支 承板I和下支承板2之間就會有分離的運動趨勢，但該運動趨勢受到鋼絲繩阻尼器5的阻 礙，拉力由鋼絲繩8承受，鋼絲繩8產生了豎向變位，所以該支座能作為拉力支座使用。[0037]3)作為阻尼抗震支座使用
[0038]由於上支承板I固定在梁底、下支承板2固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用 下，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產生相對運動，也即下支承板2和上支承板I之間 產生相對運動，支座承重體4隨下支承板2 —起運動，這時環狀鋼絲繩阻尼器5受到剪切， 產生剪切變形，從而耗散、吸收地震能量，該支座能對水平面內各個方向的地震起到消能減 震的作用，故能作為阻尼抗震支座使用。
[0039]本發明的安裝方法如下:
[0040]I)、在墩頂和梁底分別預埋螺栓、安裝下支承板2和上支承板I ;
[0041]2)、安裝支座承重體4和球冠體3 ；
[0042]3)、安裝鋼絲繩阻尼器5，鋼絲繩阻尼器5可在工廠預製，方法較為簡單:根據計算 需要，將一定規格的鋼絲繩8繞成環狀螺旋形，在頂點和底點處分別用繩夾9夾緊，且用螺 栓固定，然後再用螺栓將頂點和底點處的繩夾9分別固定在上支承板I和下支承板2上；
[0043]4)、最後安裝防塵罩。
[0044]需要指出的是:為施工方便，同時也是為了更換組件方便，環狀鋼絲繩阻尼器5的 鋼絲繩和繩夾均可做成一個整環，也可分成多個節段組合安裝，圖4中示意繩夾為4個節段 組成的封閉狀結構。
[0045]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定本發 明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬的【技術領域】的普通技術人員來說，在不 脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保 護範圍。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，包括上支承板(I)和下支承板(2)，所述上支 承板(I)與下支承板(2)之間設有球冠體(3)、支座承重體(4)和阻尼器，所述球冠體(3) 的球形面與支座承重體的球形凹面相配合，所述球冠體(3)與上支承板(I)和支座承重體(4)之間均通過四氟滑板(7)滑動接觸，其特徵在於:所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼 絲繩阻尼器(5)呈環狀布置在所述球冠體(3)和所述支座承重體(4)的外圍，所述鋼絲繩 阻尼器(5)包括鋼絲繩(8)和分別固定在所述上支承板(I)上、下支承板(2)上的兩套繩 夾(9)，所述鋼絲繩(8)固定在所述兩套繩夾(9)之間。
2.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:所述鋼絲繩(8)為由多根鋼絲繩股繞制而成的環狀螺旋形結構，所述鋼絲繩(8)為整體環狀結構或由 多節段拼接成的環狀結構。
3.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:所述繩夾(9) 包括兩塊環形鋼板(10)，所述兩塊環形鋼板(10)通過螺栓連接，所述兩塊環形鋼板(10)相 對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環形鋼板(10)上對 應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔(11)。
4.根據權利要求1或3所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:所述繩 夾(9)為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
5.根據權利要求4所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:所述由多節 段拼接成環狀結構的繩夾(9)為封閉的環狀結構或節段與節段之間留有空隙。
6.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:所述球冠體(3)支承於所述支座承重體(4)的球形凹面上。
7.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩鋼球型複合阻尼支座，其特徵在於:還包括防塵 罩(6)，所述防塵罩(6)上下兩端分別與所述上支承板(I)與下支承板(2)連接。
【文檔編號】E01D19/04GK103603269SQ201310669197
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】萬維東 申請人:萬維東