拉索-擋塊組合限位抗震支座的製作方法

2023-07-10 06:42:41

專利名稱：拉索-擋塊組合限位抗震支座的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於土木工程、地震工程技術領域，具體涉及一種將拉、剪效應結合起 來的新型減隔震支座特別涉及一種拉索-擋塊組合限位抗震支座。
背景技術：
近幾十年來，減隔震支座作為橋梁減隔震的重要措施，獲得了越來越多的重視，並 取得了重大的發展。盆式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、FPS(摩擦擺錘體系)逐步得到了廣泛 的應用，並成為了國內外橋梁支座的主流。在幾種減隔震支座中，盆式橡膠支座在遭遇地震 或重大的振動性衝擊時，上、下座板之間的水平位移得不到有效的緩衝；鉛芯橡膠支座耗能 能力強，溫度、徐變等蠕變變形引起的支座次內力較小，但支座的剪切性能受豎向荷載的影 響較大，且隨著鉛芯的增加，支座自恢復能力逐漸減弱，不能在具有多頻譜效應的地震動中 有效的減隔震；FPS (摩擦擺錘體系)的自恢復能力強、摩擦耗能性能穩定，但是在摩擦耗能 的過程中會導致梁端的豎向位移而產生次內力。鑑於上述不同類型支座存在的種種不足，我們在普通球型支座、盆式抗震支座的 基礎上，結合目前在大型橋梁抗震設計中經常採用的一種在上部梁體與下部橋墩之間的彈 性索裝置，設計形成了 一種拉索減震支座。中國實用新型專利授權公告號CN201530991U公開了一種拉索減震支座。該技術 方案一方面採用了抗剪螺栓，使得支座在一般使用情況下變現為固定支座的結構形式，在 發生地震時，當上下座板間的水平力大於抗剪螺栓的剪切強度時，抗剪螺栓的剪切口斷裂， 在消耗部分地震能量的同時，支座形式變為活動支座；另一方面則在上、下座板之間錨固以 鋼絞線拉索，當抗剪螺栓斷裂後，在上、下座板移位時起到緩衝限位作用，並且可在地震後 使上、下座板可靠復位。但是，上述方案均仍然存在一些不足，當支座上、下座板之間出現較大水平位移， 並且水平力比較大的時候，拉索有可能產生被拉屈服而不能有效限位的情況。因此，有必要 對已有技術中的橋梁支座作進一步的改進。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種能有效地緩衝強震作用下支座上、下座板之間的 水平位移並可靠限位的拉索-擋塊組合限位抗震支座。為達到以上目的，本實用新型採用的解決方案是吸收之前拉索支座的優點，採用 抗剪螺栓，通過其剪切口斷裂消耗部分地震能量並能使原有支座由固定支座變為活動支 座；採用拉索，限制支座移位；在此基礎上採用擋塊，與拉索共同工作限位支座位移，避免 出現拉索失效的情況，增強抗震能力。本實用新型提出的拉索-擋塊組合限位抗震支座，包括具有座體並且座體具有座 腔的下座板、上座板和依次疊置於所述座腔內的第一緩衝板、中間板、減磨板以及第二緩衝 板，還包括有抗剪螺栓、拉索、擋塊、第三緩衝板和兩個螺栓自動脫位裝置，所述抗剪螺栓依次穿過下座板、第一緩衝板、中間板、減磨板、第二緩衝板和上座板，其上端探出上座板上的 第六螺栓孔與其中一個螺栓自動脫位裝置聯結，下端探出下座板上的第一螺栓孔與另一個 螺栓自動脫位裝置聯結，並且在抗剪螺栓的中部構成有一剪切口，所述拉索的一端與上座 板聯結，另一端與下座板聯結；所述上座板的每側下方各錨固有一組擋塊，其高度應能保 證在支座移位時能夠與下座板有合適的接觸，擋塊內側以有機高分子材料粘結有第三緩衝 板。本實用新型中，所述抗剪螺栓的兩端均具有聯結螺紋，螺栓自動脫位裝置通過該 聯結螺紋與抗剪螺栓聯結。本實用新型中，所述螺栓自動脫位裝置包括螺母、彈簧和墊圈，彈簧和墊圈套置在 抗剪螺栓上，螺母與聯結螺紋旋接配合，彈簧位於螺母與墊圈之間。本實用新型中，所述上座板、下座板、擋塊的形狀均為矩形體，上座板的四個角部 各開設有一組第二拉索孔，相應的，下座板的四個角部各開設有一組第一拉索孔。四組拉索 的上端各與相應的第二拉索孔聯結，下端各與相應的第一拉索孔聯結。本實用新型中，第三緩衝板為橡膠板，通過高分子聚合材料粘結在擋塊內側。本實用新型中，所述四組拉索的每組拉索的根數為2-19根，每根拉索由鋼絞線、 高強度鋼絲束或碳纖維構成，所述第一拉索孔、第二拉索孔的數量與拉索的數量相等。本實用新型中，每組拉索的上端設置有一組歸位彈簧，下端設置有另一組歸位彈
ο本實用新型中，所述四組拉索上均套設有拉索歸位彈簧，並且每組拉索的一端配 有第一定位帽，另一端配有第二定位帽，第一定位帽容納與第一拉索孔內，而第二定位帽則 容納與第二拉索孔內。本實用新型中，所述第一拉索孔、第二拉索孔均為變徑孔。本實用新型中，所述第一緩衝板與中間板之間設有密封圈，所述第一緩衝板為橡 膠板，所述中間板面向所述減磨板的一個表面構成有一滑板腔，中間板為鋼板。本實用新型中，所述每組拉索的上端通過第二定位帽與固定於第二拉索孔內，下 端通過第一定位帽與固定於第一拉索孔內。本實用新型中，所述減磨板設在所述的滑板腔內，減磨板為聚四氟乙烯板或高分 子耐磨板。本實用新型中，所述第二緩衝板為不鏽鋼板。本實用新型中，使用時，本拉索-擋塊組合限位抗震支座由穿過下座板四個角部 螺栓孔的螺栓與橋墩上的預埋件固定。本實用新型提供的技術方案的優點1)充分發揮了實用新型專利授權公告號CN201530991U公開的一種拉索減震支座 的優點，採用了抗剪螺栓，使得支座表現為固定支座的結構形式，然而當發生地震，當上座 板或下座板的水平力大於抗剪螺栓的剪切強度時，抗剪螺栓的剪切口斷裂，一方面得以消 耗部分地震能量而保護橋體，另一方面使支座發生轉型，由固定支座變為活動支座，減小支 座受力；2)當支座移位超過允許值時，四組拉索以及擋塊均參與限制支座移位。通過合理 設計擋塊的位置和拉索的長度，使得在擋塊發生限位作用時，拉索也正好能夠充分發揮限 位的作用，避免了由於水平力太大而導致拉索屈服喪失限偉能力的情況，提高了支座的限位能力，增強了抗震能力。3)拉索上套設的歸位彈簧，在地震後使得支座上、下座板可靠復位，避免了單獨採 用擋塊限位時支座在地震後無法自動復位的現象；4)能有效控制三向位移，特別能改善有豎向組合振動可能引起的縱橫向限位失效 的現象。總之，本實用新型適用於鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型懸架結構之類 的建築物上，起減震作用。

圖1為本實用新型的實施組裝結構圖。圖2為圖1的剖視圖。圖中標號1為下座板，2為上座板，3為第一緩衝板，4為中間板，5為減磨板，6為 第二緩衝板，7為抗剪螺栓，8為擋塊，9為螺栓自動脫位裝置，10為滑板腔，11為第三緩衝 板，12為第七螺栓孔，13為第二拉索孔，14為第一螺栓孔，15為第一螺栓，16為第二螺栓，17 為第二螺栓孔，18為密封圈，19為剪切口，20為第三螺栓孔，21為第六螺栓孔，22為第八螺 栓孔，23為拉索，24為第二定位帽，25為歸位彈簧，26為第一拉索孔，27為聯結螺紋，28為 第五螺栓孔，29為第四螺栓孔，30為座腔，31為螺母，32為彈簧，33為墊圈，34為座體，35為 第一定位帽。
具體實施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質 和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述 均不是對本實用新型方案的限制，任何依據本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非 實質性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案範疇。實施例1 請見圖1和圖2，一矩形的下座板1，在使用狀態下與橋梁的橋墩固定， 為此在下座板1的四個角部各開設有一第七螺栓孔12，用第一螺栓15將下座板1與橋墩上 的預埋件固定。在下座板1朝向上的一側的中央挖空形成有一環狀的座腔30，在該座腔30 內自下而上地依次設置第一緩衝板3、中間板4、減磨板5和第二緩衝板6。第一緩衝板3為 橡膠板，中間板4為鋼板，減磨板5為聚四氟乙烯板或高分子耐磨板，第二緩衝板6為不鏽 鋼板。其中，在第一緩衝板3與中間板4之間設置有密封圈18，以及，中間板4形成有一滑 板腔10，減磨板5位於該滑板腔10內。一矩形的上座板2，在使用狀態下與橋梁的主梁底面(也稱橋梁的梁體)固定，為 此在上座板2的四個角部各開設有一第八螺栓孔22，用第二螺栓16將上座板2與主梁底面 固定。由圖1和圖2共同示意，在下座板1的中央開有一第一螺栓孔14(圖2示)，在第 一緩衝板3的中央開設有一第二螺栓孔17 (圖2示)，在中間板4的中央開設有一第三螺栓 孔20，在減磨板5的中央開設有一第四螺栓孔四，在第二緩衝板6的中央開設第五螺栓孔 28以及在上座板2的中央開設第六螺栓孔21，前述的第一螺栓孔14、第二螺栓孔17、第三 螺栓孔20、第四螺栓孔四、第五螺栓孔28和第六螺栓孔21均彼此對應。作為本實用新型的技術要點之一的抗剪螺栓7穿設在前述的第一至第六螺栓孔上，其中，抗剪螺栓7的上端 在探出第六螺栓孔21後用一對螺栓自動脫位裝置9中的其中一個螺栓自動脫位裝置9與 其聯結，具體是將墊圈33和彈簧32依次套置到抗剪螺栓7上，用螺母31與抗剪螺栓7端 部的聯結螺紋27旋固，前述的墊圈33與上座板2接觸；抗剪螺栓7的下端在探出第一螺栓 孔14後用另一個螺栓自動脫位裝置9與其聯結，聯結方式如同對抗剪螺栓7的上端的聯結 的描述，具體還可通過圖2的示意得到充分理解；抗剪螺栓7的中部以頸縮狀態地構成有一 剪切口 19，剪切口 19的位置大體上與前述的第四螺栓孔四、第五螺栓孔觀相對應。在橋 梁施工過程中，對本實用新型拉索-擋塊組合限位抗震支座安裝時，優選的方案是在橋墩 和橋體(橋梁的梁體)上各預置對應於螺栓自動脫位裝置9的凹坑或孔，以便在剪切口 19 切斷後，由彈簧33的回覆力的作用將斷裂的抗剪螺栓7彈入前述的凹坑或孔中。請繼續見圖1和圖2，本實用新型的技術方案的另一個技術要點是採用四組拉索， 由於四組拉索23與上座板2、下座板1的聯結方式均相同，因此擇其一進行說明。在本實 施例中，就一組拉索23而言，其由2-19根鋼絞線、高強度鋼絲束或碳纖維組成。每組拉索 下端分別通過第一定位帽35、歸位彈簧25、第一拉索孔沈與下座板1相聯結，上端分別通 過第二定位帽24、歸位彈簧25、第二拉索孔13與上座板2相聯結。擋塊8錨固於上座板2上，其高度應能保證在支座移位時能夠與下座板1有合適 的接觸，以便能成功限位。第三緩衝板11以有機高分子粘結材料粘結於擋塊內側。擋塊8 的位置和拉索23的長度應該按照支座上、下座板設計允許的最大水平位移來確定，並使得 在拉索23和上擋塊8能夠共同發揮作用。在地震發生之前的正常狀態下，由於抗剪螺栓7的作用，使上座板2、下座板1聯結 為一體，因而使本實用新型結構的拉索-擋塊組合限位抗震支座表現為固定支座的形式， 即由抗剪螺栓7約束下座板2、上座板1之間的水平位移。然而，當地震發生時，前述的水平 力大於抗剪螺栓7的剪切口 19的抗剪強度時，抗剪螺栓7便被剪斷，並且由兩端的螺栓自 動脫位裝置9彈脫，可見，抗剪螺栓7起到兩個方面的作用，一是能夠消耗地震所造成的導 致上座板2、下座板1水平位移的部分能量，從而保護橋梁；二是由於抗剪螺栓7斷開，解除 了對上座板2、下座板1的約束，使支座的性質從先前的固定支座轉型為多向活動支座。當 然，抗剪螺栓7的剪切口 19耐受斷裂的力是依據力學原理通過設計計算而得到的。此外， 在抗剪螺栓7斷開後，支座向一側運動位移值超過一定設計值時，該側支座擋塊與下座板 接觸開始限位，而同時四組拉索23承受拉力，進而與擋塊一起參與受力，即使得支座兩側 上擋塊聯合限位，避免鋼擋塊單邊承受衝擊受剪作用，增強了抗震能力。將上述的固定型拉索-擋塊組合限位抗震支座的抗剪螺栓7取消，則成為多向活 動型拉索-擋塊組合限位抗震支座，若再加上側嚮導向器則成為單向活動型拉索-擋塊組 合限位抗震支座，在地震發生時，這三種支座可協同作用，消耗地震能量並控制橋梁水平位 移。
權利要求1.一種拉索-擋塊組合限位抗震支座，包括座體(34)，並且座體(34)具有座腔(30) 的下座板(1)、上座板( 和依次疊置於所述座腔(30)內的第一緩衝板(3)、中間板(4)、減 磨板(5)以及第二緩衝板(6)，其特徵在於還包括有抗剪螺栓(7)、拉索、擋塊(8)、第 三緩衝板(11)和兩個螺栓自動脫位裝置(9)；所述抗剪螺栓(7)依次穿過下座板(1)、第一 緩衝板(3)、中間板(4)、減磨板(5)、第二緩衝板(6)和上座板(2)，其上端探出上座板(2) 上的第六螺栓孔與其中一個螺栓自動脫位裝置(9)聯結，下端探出下座板(1)上的第 一螺栓孔(14)與另一個螺栓自動脫位裝置(9)聯結，並且在抗剪螺栓(7)的中部構成有一 剪切口(19)；所述拉索03)的一端與上座板(2)聯結，另一端與下座板(1)聯結；所述上 座板O)的每側下方各錨固有一組擋塊(8)，其高度應能保證在支座移位時能夠與下座板 (26)有合適的接觸，擋塊(8)內側粘結有第三緩衝板(11)。
2.根據權利要求1所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述抗剪螺栓 (7)的兩端均具有聯結螺紋(27)，螺栓自動脫位裝置(9)通過該聯結螺紋(XT)與抗剪螺栓 (7)聯結。
3.根據權利要求1所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述螺栓自動脫 位裝置(9)包括螺母(31)、彈簧(3 和墊圈(33)，彈簧(3 和墊圈(3 套置在抗剪螺栓 (7)上，螺母(31)與聯結螺紋(XT)旋接配合，彈簧(32)位於螺母(31)與墊圈(33)之間。
4.根據權利要求1所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述拉索03)由 由2-19根鋼絞線、高強度鋼絲束或碳纖維組成。
5.根據權利要求1所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述上座板(2) 的四個角部各設有一組第二拉索孔(13)，相應的，下座板(1)的四個角部各設有一組第一 拉索孔( )，每組拉索的上端各與相應的第二拉索孔(1 聯結，下端各與相應的第一 拉索孔06)聯結。
6.根據權利要求4或5所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述每組拉 索的上端設置有一組歸位彈簧(25)，下端設置有另一組歸位彈簧05)。
7.根據權利要求4或5所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述每組拉 索的上端通過第二定位帽04)與固定於第二拉索孔(1 內，下端通過第一定位帽 (35)與固定於第一拉索孔06)內。
8.根據權利要求1所述的拉索-擋塊組合限位抗震支座，其特徵在於所述第一緩衝板 ⑶與中間板⑷之間設有密封圈(18)，所述中間板(4)面向所述減磨板(5)的一個表面 構成有一滑板腔(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種拉索-擋塊組合限位抗震支座。包括下座板、上座板、擋塊、緩衝板、中間板、減磨板、歸位彈簧，還包括抗剪螺栓、拉索和螺栓自動脫位裝置。抗剪螺栓穿置在下座板、第一緩衝板、中間板、減磨板、第二緩衝板和上座板上，抗剪螺栓分別與兩個螺栓自動脫位裝置聯結，抗剪螺栓的中部構成有一剪切口。拉索分別與上、下座板聯結。本實用新型能消耗地震發生時對橋梁所產生的作用能量，在發生較大水平位移超過限制時，擋塊與下座板接觸限制上部結構繼續位移，同時拉索承受拉力，進而與擋塊一起參與受力，即使得支座兩側擋塊聯合限位，避免鋼擋塊單邊承受衝擊受剪作用，增強了抗震能力，改善有豎向組合振動可能引起的縱橫向限位失效的現象。
文檔編號E04B1/36GK201843071SQ20102051701
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者伍勇吉, 黨新志, 朱釗, 袁萬城, 韋正華, 魏凱 申請人:同濟大學