專利名稱：一種多功能橋梁減隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型多功能橋梁減隔震支座，特別適用于在地震多發(fā)區(qū)的簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁等梁式橋中采用，以有效控制梁墩間的相對(duì)位移，防止落梁發(fā)生。
背景技術(shù)：
地震歷來是嚴(yán)重危害人類的一大自然災(zāi)害。尤其是近40年來，全球發(fā)生了許多次 大地震，包括美國San Fernando地震、Loma Prieta地震、中國唐山大地震、汶川大地震、日 本阪神大地震以及海地地震等，給人類造成了非常慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失。這幾次地震災(zāi)害 的共同特點(diǎn)是由于橋梁工程遭到嚴(yán)重破壞，切斷了震區(qū)交通生命線，造成救災(zāi)工作的巨大 困難，使次生災(zāi)害加重，導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，全世界的橋梁抗震工作者紛紛對(duì)現(xiàn) 行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和常用抗震措施進(jìn)行反思和改進(jìn)。實(shí)踐證明，橋梁減隔震設(shè)計(jì)是解決橋 梁抗震問題，防止落梁發(fā)生的有效途徑。減震是利用特制減震構(gòu)件或裝置，使之在強(qiáng)震時(shí)率先進(jìn)入塑性區(qū)，產(chǎn)生大阻尼，大 量消耗進(jìn)入結(jié)構(gòu)體系的能量；而隔震則是利用隔震體系，設(shè)法阻止地震能量進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)。 在實(shí)際中，有時(shí)把這兩種體系合二為一。通過選擇適當(dāng)?shù)臏p、隔震裝置與設(shè)置位置，可以達(dá) 到控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與大小的目的。目前，減隔震技術(shù)是橋梁工程抗震的研究熱點(diǎn)之一。為 此國內(nèi)外技術(shù)人員已研制并開發(fā)了許多類型的減隔震裝置，用于橋梁抗震領(lǐng)域的主要有橡 膠支座、鉛芯橡膠支座、滑動(dòng)摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器 以及油阻尼器等。將現(xiàn)有的兩種或多種減隔震方法組合應(yīng)用，揚(yáng)長避短以充分發(fā)揮不同減 隔震裝置的功能，是橋梁減隔震裝置的發(fā)展趨勢(shì)。聚四氟乙烯滑動(dòng)支座由不銹鋼和聚四氟乙烯材料制成，由于這兩種材料之間摩擦 系數(shù)小，且該支座具有水平滑動(dòng)位移大的優(yōu)點(diǎn)，作為橋梁結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)支座被廣泛應(yīng)用于工 程實(shí)際。這種支座的缺點(diǎn)也很明顯。一是通過聚四氟乙烯和鋼板間的摩擦耗能，其隔震效 果對(duì)地震輸入的頻率成份不敏感。二是會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)主梁與滑動(dòng)裝置之間過大位移的發(fā) 生，進(jìn)而導(dǎo)致地震中因梁墩相對(duì)位移過大而造成落梁破壞。為了防止落梁，我國目前在梁橋 中已廣泛使用擋塊，但鋼筋混凝土擋塊雖然能有效控制梁墩相對(duì)位移，但會(huì)引起橋墩內(nèi)力 的顯著增加。鉛芯橡膠支座(墊)是新西蘭學(xué)者在1975年發(fā)展的，該支座通過在普通分層橡膠支 座中插入鉛芯而形成，充分利用了鉛芯良好的力學(xué)特性，包括較低的屈服剪力和較高的初 始剪切剛度。此外，對(duì)鉛芯橡膠支座的動(dòng)力試驗(yàn)表明，鉛芯橡膠支座具有良好的滯回特性。 因此在地震作用下，鉛芯橡膠支座不僅利用了橡膠在變形過程中的阻尼耗能，而且鉛芯的 屈服同樣能夠延長結(jié)構(gòu)周期，消耗地震能量。鉛芯橡膠支座的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在溫度、汽車制 動(dòng)力、混凝土徐變等作用下產(chǎn)生的支座抗力較低，利于保證橋墩的抗震性能。彈塑性減震耗能鋼阻尼器利用鋼材的塑性變形來耗能，通常和隔震橡膠支座共同 使用。鋼阻尼器的優(yōu)點(diǎn)是制造較簡(jiǎn)單，無需特殊設(shè)備，造價(jià)相對(duì)較低，易于根據(jù)實(shí)際需要制 成不同的形狀且堅(jiān)實(shí)耐用，耗能能力強(qiáng)。[0007]在很多時(shí)候，橋梁設(shè)計(jì)人員會(huì)遇到既希望支座能夠產(chǎn)生相對(duì)較大的水平位移，又 希望其具有很強(qiáng)的抗震性能。很顯然，上述任一種阻尼器均不能滿足實(shí)際工程的需要，需要 綜合上述三種支座的優(yōu)點(diǎn)方能解決這一問題。雖然有橋梁抗震同行提出過如聚四氟乙烯滑 動(dòng)支座和分層橡膠支座聯(lián)合使用等方案，但在實(shí)際應(yīng)用過程中由于設(shè)計(jì)構(gòu)造、耗能效果等 原因，未能被工程界所廣泛接受。我國當(dāng)前正處于土木交通工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展階段，又是 地震多發(fā)國家，結(jié)合橋梁抗震工程實(shí)際研制多功能 橋梁隔減震支座意義重大。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能橋梁減隔震支座，該支座不僅具 有聚四氟乙烯滑動(dòng)支座水平伸縮位移大的優(yōu)點(diǎn)，又具有鉛芯橡膠支座和彈塑性減震耗能鋼 阻尼器耗能能力強(qiáng)、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于地震區(qū)各類橋梁工程結(jié)構(gòu)當(dāng)中。技術(shù)方案本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該支座包括上連接 板、光面不銹鋼板、聚四氟乙烯板、上蓋板、夾層鋼板、橡膠、鉛芯、軟鋼板、下連接板；其中， 夾層鋼板、橡膠、鉛芯這三個(gè)部分組成鉛芯橡膠墊；上蓋板粘結(jié)在鉛芯橡膠墊的上表面，在 上蓋板的上部粘結(jié)聚四氟乙烯板，該滑板與其上的光面不銹鋼板通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動(dòng)面；鉛芯橡膠墊四周的軟鋼板與上蓋板及下連接板焊接，形成內(nèi)部鉛芯橡膠外部軟 鋼的耗能裝置；該支座的上下連接板通過高強(qiáng)螺栓與預(yù)埋板相連，上連接板與光面不銹鋼 板通過焊接相連。聚四氟乙烯板材的表面壓制圓形儲(chǔ)油槽，同時(shí)采用硅脂潤滑油以增加滑動(dòng)面的滑 移性能，并在整個(gè)支座的四周設(shè)置防塵罩。上連接板、光面不銹鋼板與聚四氟乙烯板一起構(gòu)成支座的上部結(jié)構(gòu)，它主要解決 讓支座實(shí)現(xiàn)大位移的問題。上蓋板、鉛芯橡膠墊、軟鋼板與下連接板一起構(gòu)成支座的下部結(jié) 構(gòu)，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。將光面不銹鋼板設(shè)置成“十”字形，并 將長“十”字形的聚四氟乙烯板固結(jié)在上蓋板上，且將上蓋板的四角設(shè)置成凸塊，以達(dá)到如 下效果在溫度、車輛荷載等常遇荷載作用下，沿橋梁縱向由聚四氟乙烯滑動(dòng)結(jié)構(gòu)來形成所 需的位移；在地震作用下，當(dāng)橋梁沿縱向的位移達(dá)到滑動(dòng)位移的限值時(shí)，由光面不銹鋼板與 上蓋板之間“凹凸相嵌”的構(gòu)造來使下部耗能減震系統(tǒng)發(fā)揮作用，從而顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)的 抗震性能。本實(shí)用新型中所采用的軟鋼板具有屈服點(diǎn)低、彈塑性減震耗能效果好的優(yōu)點(diǎn)，將 其與鉛芯橡膠墊聯(lián)合使用，可顯著提高支座的耗能能力，且能達(dá)到防止落梁破壞、控制結(jié)構(gòu) 位移、減小橋梁震害的作用。有益效果通過對(duì)現(xiàn)有三種減隔震裝置包括聚四氟乙烯滑動(dòng)支座、鉛芯橡膠支座 和彈塑性減震耗能鋼阻尼器的改進(jìn)和組合，使得該新型橋梁減隔震支座可以很好的滿足橋 梁工程結(jié)構(gòu)的多功能需求，不僅能夠在水平方向大位移伸縮，還具備抵抗大震的能力。隨著 全世界內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的重視，該新型減隔震支座給橋梁抗震設(shè)計(jì)人員帶來了更多的 選擇，為橋梁工程抗震設(shè)計(jì)提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型的支座結(jié)構(gòu)整體縱向剖面構(gòu)造示意圖；[0015]圖2是光面不銹鋼板的正視圖；圖3是上蓋板的正視圖4是聚四氟乙烯滑板系統(tǒng)示意圖。圖中有上連接板1 ；光面不銹鋼板2 ；聚四氟乙烯板3 ；上蓋板4 ；夾層鋼板5 ；橡 膠6 ；鉛芯7 ；軟鋼板8 ；下連接板9。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的多功能橋梁減隔震支座包括上連接板1、光面不銹鋼板2、聚四氟 乙烯板3、上蓋板4、夾層鋼板5、橡膠6、鉛芯7、軟鋼板8、下連接板9 ；其中，夾層鋼板5、橡 膠6、鉛芯7這三個(gè)部分組成鉛芯橡膠墊；上蓋板4粘結(jié)在鉛芯橡膠墊的上表面，在上蓋板4 的上部粘結(jié)聚四氟乙烯板3，該滑板3與其上的光面不銹鋼板2通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動(dòng)面；在鉛芯橡膠墊的四周使用軟鋼板8與上蓋板4及下連接板9焊接，形成內(nèi)部鉛芯 橡膠外部軟鋼的耗能裝置；該支座的上連接板1與下連接板9通過高強(qiáng)螺栓與預(yù)埋板相連， 上連接板1與光面不銹鋼板2通過焊接相連，支座結(jié)構(gòu)整體縱向剖面構(gòu)造示意圖見圖1。本支座為長方形，軟鋼板8沿方形鉛芯橡膠墊的四周布置。先按照橋墩及橋梁結(jié) 構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)好下連接板9的尺寸，并按耗能減震橋梁的設(shè)計(jì)要求確定鉛芯橡膠墊和軟鋼 板8的尺寸，再在下連接板9上設(shè)計(jì)好鉛芯橡膠墊和軟鋼板8的位置，然后先在下連接板9 上粘接鉛芯橡膠墊，再將按要求制作的軟鋼板8焊接在橡膠墊的周圍，形成圍筒形，兩者應(yīng) 緊密相靠。然后將上蓋板4與鉛芯橡膠墊粘接起來，并將軟鋼板8的上部與上蓋板4用角 焊縫連接。光面不銹鋼板2與上連接板1用角焊縫相連，光面不銹鋼板2為十字形，在彎角的 轉(zhuǎn)折處應(yīng)做成圓弧形，以避免應(yīng)力集中，具體構(gòu)造見圖2。光面不銹鋼板2的兩翼與中間部 分的寬度的比值由計(jì)算確定。光面不銹鋼板2與粘貼在上蓋板4上的聚四氟乙烯板3在凹 凸相嵌的大小上應(yīng)留有足夠的滑動(dòng)空間。上蓋板4的四個(gè)凸塊應(yīng)與光面不銹鋼板2相配 套，且凸塊的強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)計(jì)算驗(yàn)算，以保證體系轉(zhuǎn)換的可靠。上蓋板4的構(gòu)造見圖3。聚四氟 乙烯板3牢固連接在上蓋板4上?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)在聚四氟乙烯板3的圓形儲(chǔ)油槽里注入硅脂 潤滑油，在整個(gè)支座的四周應(yīng)設(shè)置防塵罩。聚四氟乙烯板3系統(tǒng)示意圖見圖4?，F(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，上連接板1、下連接板9分別用高強(qiáng)螺栓與梁底的預(yù)埋板及橋墩 上的預(yù)埋板相連，支座的上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分別安裝，最后在注入硅脂潤滑油后將上下 部分連接在一起，安裝好防塵罩。
權(quán)利要求1.一種多功能橋梁減隔震支座，其特征是該支座包括上連接板(1)、光面不銹鋼板 (2)、聚四氟乙烯板(3)、上蓋板(4)、夾層鋼板(5)、橡膠(6)、鉛芯(7)、軟鋼板(8)、下連接 板(9)；其中，夾層鋼板(5)、橡膠(6)相間層疊設(shè)置，鉛芯(7)垂直穿過夾層鋼板(5)、橡膠 (6)組成鉛芯橡膠墊；上蓋板(4)粘結(jié)在鉛芯橡膠墊的上表面，在上蓋板(4)的上部粘結(jié)聚 四氟乙烯板(3)，該聚四氟乙烯板(3)與其上的光面不銹鋼板(2)通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動(dòng)面；在鉛芯橡膠墊的四周使用軟鋼板(8)與上蓋板(4)及下連接板(9)焊接，形成內(nèi) 部鉛芯橡膠外部軟鋼的耗能裝置；該支座的上連接板(1)與下連接板(9)通過高強(qiáng)螺栓與 預(yù)埋板相連，上連接板(1)與光面不銹鋼板(2)通過焊接相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多功能橋梁減隔震支座，其特征是該支座下半部分的 彈塑性耗能軟鋼板(8 )與上蓋板(4 )及下連接板(9 )采用角焊縫連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多功能橋梁減隔震支座，其特征是將光面不銹鋼板(2) 設(shè)置成“十”字形，并將長“十”字形的聚四氟乙烯板(3)固定連接在上蓋板(4)上，且將上 蓋板的四角設(shè)置成凸塊以對(duì)最大滑動(dòng)位移進(jìn)行限制。
專利摘要一種多功能橋梁減隔震支座，該支座由上下兩部分組成。其中上半部分由聚四氟乙烯板滑動(dòng)支座組成，該部分能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)荷載作用下主梁結(jié)構(gòu)的自由伸縮和變位，因而具有常規(guī)滑動(dòng)支座的全部特點(diǎn)。下半部分為具有多級(jí)減隔震功能的組合減隔震裝置，由中間部分的鉛芯橡膠墊和外圍部分的彈塑性耗能軟鋼板組成。鉛芯橡膠墊中間設(shè)置鉛芯。地震作用下，利用鉛芯橡膠墊和彈塑性耗能鋼板來共同消耗能量，以有效限制梁墩間的相對(duì)位移。聚四氟乙烯板滑動(dòng)支座與組合減隔震裝置之間進(jìn)行剛性連接，以保證上下兩部分裝置的共同工作。隨著世界范圍內(nèi)對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的重視以及經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，該新型橋梁減隔震支座必將具有廣泛的工程應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E04B1/98GK201865044SQ201020600889
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者吳繼榮, 李愛群, 王浩, 黃小偉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)