一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒、上支座板、高強(qiáng)螺栓、球冠、上耐磨板、環(huán)形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動(dòng)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(huán)形鋼板，環(huán)形鋼板上端通過高強(qiáng)螺栓錨固在上支座板底部，環(huán)形鋼板下端通過高強(qiáng)螺栓錨固在下支座板頂部。本發(fā)明摩擦擺支座可以為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼比、改變上部結(jié)構(gòu)自振周期，降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，限制上部和下部結(jié)構(gòu)相對(duì)位移，最終防止上下部分離而不至于使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆。
【專利說明】一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗震與減隔震技術(shù)，具體涉及一種被動(dòng)耗能減隔震及限位的裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)摩擦擺支座在小震下的自我平衡能力較差；在中強(qiáng)震下，普通活動(dòng)摩擦擺支座擺動(dòng)較大，而裝有剪力鍵的摩擦擺受力過程中會(huì)出現(xiàn)力的突變，上部結(jié)構(gòu)易被甩出。現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種減震耗能能力更加出色的摩擦擺支座。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合環(huán)形鋼板耗能、限位和摩擦擺支座減震耗能優(yōu)點(diǎn)，提供一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，該摩擦擺支座可以為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼比、改變上部結(jié)構(gòu)自振周期，降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，限制上部和下部結(jié)構(gòu)相對(duì)位移，最終防止上下部分離而不至于使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒、上支座板、高強(qiáng)螺栓、球冠、上耐磨板、環(huán)形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動(dòng)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(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接，球冠上部和球冠下部同時(shí)或其中之一設(shè)有滑動(dòng)面，球冠在滑動(dòng)面上自由滑動(dòng),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(huán)形鋼板，環(huán)形鋼板上端通過高強(qiáng)螺栓錨固在上支座板底部，環(huán)形鋼板下端通過高強(qiáng)螺栓錨固在下支座板頂部。
[0006]作為優(yōu)選，所述環(huán)形鋼板可以是一片或者多片，可在摩擦擺四周或者對(duì)稱的兩邊布置。
[0007]作為優(yōu)選，所述環(huán)形鋼板材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm，因?yàn)檫^薄時(shí)初始剛度小，難以起到限位、復(fù)位作用，過厚時(shí)不易成形。
[0008]作為優(yōu)選，所述環(huán)形鋼板的寬度與厚度之比控制在9以內(nèi)，過大會(huì)造成凹曲破壞。環(huán)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(huán)形鋼板的外伸長度L應(yīng)根據(jù)摩擦擺減隔震的位移量確定，一般取10mm以內(nèi)即可滿足要求。
[0009]作為優(yōu)選，所述環(huán)形鋼板與高強(qiáng)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(yōu)選，所述高強(qiáng)螺栓在每個(gè)連接部位應(yīng)使用四個(gè)，直徑的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)形鋼板的抗拉強(qiáng)度確定，高強(qiáng)螺栓抵抗剪力的能力不得低于環(huán)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(yīng)該制作成方形，便于環(huán)形鋼板的安裝，挑出的板長度d，應(yīng)方便現(xiàn)場(chǎng)安裝即可，所述的高強(qiáng)螺栓的長度不大于上述挑出的板和環(huán)形鋼板的厚度之和。[0012]所述的滑動(dòng)面既可以位于球冠下部，用于基底隔震；也可以位于球冠上部，用于層間隔震；也可以同時(shí)設(shè)置上下兩個(gè)滑面，做成雙滑面摩擦擺支座，環(huán)形鋼板對(duì)摩擦擺支座的滑動(dòng)類型沒有選擇性。
[0013]所述的上耐磨板和下耐磨板應(yīng)裝在球冠的上部和下部，不管是什么滑動(dòng)類型的支座，球冠上下部都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此裝上耐磨板有利于支座的耐久性。
[0014]所述的環(huán)形鋼板，應(yīng)該在摩擦擺主體裝置在橋梁上，調(diào)平后，最后安裝在支座上，由于工藝或者運(yùn)輸原因，將環(huán)形鋼板先裝于摩擦擺支座上不利于支座安裝時(shí)的調(diào)平。
[0015]所述環(huán)形鋼板用軟鋼制作，易于取材和加工，摩擦擺支座只需普通型號(hào)即可，環(huán)形鋼板的上端置于上支座板底部，用高強(qiáng)螺栓錨固，環(huán)形鋼板的下端置于下支座板頂部，用高強(qiáng)螺栓錨固，環(huán)形鋼板分別布置于摩擦擺支座的四個(gè)方向，不失美觀性，改進(jìn)型摩擦擺可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)、環(huán)形鋼板可隨時(shí)快速裝配，裝配快速靈活。此外，四面裝配的環(huán)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(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本發(fā)明改進(jìn)型摩擦擺支座，與活動(dòng)摩擦擺相比，更加充分發(fā)揮各種結(jié)構(gòu)和各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，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(diǎn)是:地震作用下、環(huán)形鋼板能夠通過自身的塑性變形消耗能量，在被拉直后對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到限位作用，環(huán)形鋼板在破壞后也易于更換、方便經(jīng)濟(jì)；既可用作中小跨度橋梁抗震支座、也可用作建筑的減隔震裝置。
[0018]本發(fā)明改進(jìn)型摩擦擺支座，可以對(duì)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(huán)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(fā)明摩擦擺支座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明環(huán)形鋼板的示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明環(huán)形鋼板連接部位詳圖；
[0022]圖4為本發(fā)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(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1-5所示:一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，包括上錨固棒1、上支座板2、高強(qiáng)螺栓3、球冠4、上耐磨板5、環(huán)形鋼板6、下耐磨板7、下支座板8、下錨固棒9和滑動(dòng)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(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接，球冠4上部和球冠4下部同時(shí)或其中之一設(shè)有滑動(dòng)面10，球冠4在滑動(dòng)面10上自由滑動(dòng),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(huán)形鋼板6，環(huán)形鋼板6上端通過高強(qiáng)螺栓3錨固在上支座板2底部，環(huán)形鋼板6下端通過高強(qiáng)螺栓3錨固在下支座板8頂部。
[0027]所述環(huán)形鋼板6是一片或者多片，在摩擦擺四周或者對(duì)稱的兩邊布置。所述環(huán)形鋼板6材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm。環(huán)形鋼板6的寬度與厚度之比控制在9以內(nèi)。環(huán)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(huán)形鋼板6的外伸長度L取10mm以內(nèi)。環(huán)形鋼板6與高強(qiáng)螺栓3的連接部位處，鋼板為加厚鋼板11。所述高強(qiáng)螺栓3在每個(gè)連接部位應(yīng)使用四個(gè)。所述上支座板2和下支座板8底部應(yīng)該制作成方形，便于環(huán)形鋼板6的安裝，挑出的板長度d，應(yīng)方便現(xiàn)場(chǎng)安裝即可，所述的高強(qiáng)螺栓3的長度不大于上述挑出的板和環(huán)形鋼板6的厚度之和。
[0028]本發(fā)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(dòng)面擺動(dòng)，假設(shè)地震波沿著順橋向傳播，順橋向方向的環(huán)形鋼板受拉(壓)、彎、剪聯(lián)合作用，以滾動(dòng)彎曲變形為主。屈服后，受力最大處出現(xiàn)塑性鉸線，當(dāng)荷載增加到一定限值后，隨著變形加大板的塑性鉸線轉(zhuǎn)移，直至被拉直。位移量隨環(huán)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(shè)計(jì)滑移量的要求。而橫橋向的環(huán)形鋼板都受拉、扭，相比順橋向而言，剛度，強(qiáng)度，耗能性能相對(duì)降低，由于摩擦擺做的是球擺運(yùn)動(dòng)，所以通過上支座板作用給環(huán)形鋼板的力會(huì)與環(huán)形鋼板的縱向成一個(gè)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(fā)明在正常使用狀態(tài)下，為了抵抗制動(dòng)力，可以在縱橋向設(shè)置多個(gè)環(huán)形鋼板，摩擦擺支座屈服位移可取2_，對(duì)環(huán)形鋼板進(jìn)行有限元靜力分析，表面層剛出現(xiàn)屈服時(shí)，此時(shí)環(huán)形鋼板的沿著力作用方向的位移大于2mm，環(huán)形鋼板不會(huì)先于摩擦擺支座屈服。環(huán)形鋼板有一定的初始剛度，制動(dòng)力可以通過摩擦力、環(huán)形鋼板彈性力抵消。
[0030]本發(fā)明中環(huán)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(dòng)后產(chǎn)生的恢復(fù)力和環(huán)形鋼板的彈性力抵抗地震力，假如環(huán)形鋼板主要受扭，會(huì)比受拉、壓環(huán)形鋼板進(jìn)入塑形階段早，應(yīng)及時(shí)更換。在中強(qiáng)震作用下，摩擦擺支座在整個(gè)滑移的過程中，利用摩擦擺結(jié)構(gòu)的周期延長了上部結(jié)構(gòu)自振周期，從而有效減小地震引起的動(dòng)力放大效應(yīng)，達(dá)到保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的目的。在發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)被抬高，從而將地震輸入的部分能量轉(zhuǎn)換為支座及上部結(jié)構(gòu)的重力勢(shì)能，而摩擦擺支座滑移過程中的摩擦阻力對(duì)地震輸入上部結(jié)構(gòu)的能量進(jìn)行阻尼消耗。環(huán)形鋼板具有良好的抗疲勞性能，在反復(fù)滑動(dòng)過程中，不容易斷裂，當(dāng)四周的環(huán)形鋼板進(jìn)入塑形階段時(shí)，產(chǎn)生塑形鉸線，鉸線隨著力的增大，位置發(fā)生變化，消耗部分地震能量，起到了阻尼作用。環(huán)形鋼板被拉直后，也起到“軟鎖”作用，限制住上部結(jié)構(gòu)的下落，由于進(jìn)入塑形后，環(huán)形鋼板的剛度很小，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的復(fù)位沒有阻礙作用，上部結(jié)構(gòu)依靠重力分量，向摩擦擺最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，有利于上部結(jié)構(gòu)恢復(fù)定靜狀態(tài)。
[0031]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:包括上錨固棒、上支座板、高強(qiáng)螺栓、球冠、上耐磨板、環(huán)形鋼板、下耐磨板、下支座板、下錨固棒和滑動(dòng)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(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接，球冠上部和球冠下部同時(shí)或其中之一設(shè)有滑動(dòng)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(huán)形鋼板，環(huán)形鋼板上端通過高強(qiáng)螺栓錨固在上支座板底部，環(huán)形鋼板下端通過高強(qiáng)螺栓錨固在下支座板頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:所述環(huán)形鋼板是一片或者多片，在摩擦擺四周或者對(duì)稱的兩邊布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:所述環(huán)形鋼板材料為彎曲軟鋼，選用Q235鋼，厚度選用10?20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:所述環(huán)形鋼板的寬度與厚度之比控制在9以內(nèi)，環(huán)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(huán)形鋼板的外伸長度L取10mm以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:所述環(huán)形鋼板與高強(qiáng)螺栓的連接部位處，鋼板為加厚鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有環(huán)形鋼板的摩擦擺支座，其特征在于:所述高強(qiáng)螺栓在每個(gè)連接部位應(yīng)使用四個(gè)。
【文檔編號(hào)】E04B1/36GK104032834SQ201410247967
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】闞正明, 徐秀麗, 李雪紅, 李枝軍 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)