一種單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座及其阻尼方法與流程

本發(fā)明涉及橋梁及建筑減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自上世紀(jì)70年代，新西蘭學(xué)者研究出彈塑性鋼以來，彈塑性鋼在橋梁及建筑領(lǐng)域已經(jīng)大規(guī)模發(fā)展。彈塑性鋼阻尼支座是一種由彈塑性鋼阻尼元件和普通支座組合而成的新型橋梁減震支座。其工作原理為，在正常情況下，支座發(fā)揮普通橋梁支座的功能，地震情況下支座彈塑性鋼阻尼元件反復(fù)塑性變形耗散地震能量來減少地震能量輸入，減少地震對橋梁的破壞，該類支座既具有普通支座的功能又具備減震耗能功能。

傳統(tǒng)的彈塑性鋼阻尼支座阻尼副布置結(jié)構(gòu)為同支座同向雙側(cè)展翼式雙阻尼布置結(jié)構(gòu)，該類型布置結(jié)構(gòu)，由于阻尼元件展翼外露，造成支座需求安裝空間較普通支座大得多。該類設(shè)置在大跨徑連續(xù)梁橋梁中安裝不存在問題，但目前在建橋梁以中、小跨徑橋梁為主，中、小跨徑橋梁安裝空間較小，尤其是橋梁邊跨，基本沒有安裝空間，因此，同支座同向雙側(cè)展翼式布置結(jié)構(gòu)方式不再適用于中、小跨徑橋梁。另外，依據(jù)最新發(fā)布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》要求，國內(nèi)各地區(qū)均要求抗震等級提高一級，因此研制一種適用于中、小跨徑橋梁的減震耗能支座十分必要。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01410375820.9的中國發(fā)明公開了一種鋼阻尼復(fù)合滑板橡膠支座及其阻尼方法，鋼阻尼復(fù)合滑板橡膠支座包括：支座上板、支座下板和滑板橡膠支座，滑板橡膠支座位于支座上板、支座下板之間中部，縱向阻尼元件和橫向鋼阻尼元件兩端間隔連接于支座上板和支座下板，橫向鋼阻尼元件中心對稱的兩端部通過滑動栓置于支座上板上的橫向滑槽內(nèi)，縱向鋼阻尼元件和橫向鋼阻尼元件的其他端部通過固定螺栓固定。附加的縱向和橫向鋼阻尼元件由于受到較大的載荷作用而發(fā)生彈塑性變形，通過這樣的變形提供一定的抗力，并消耗一部分地震能量，達(dá)到減震的目的。申請?zhí)枮?01520553379.9的中國實用新型公開了一種抗拉拔彈塑性鋼阻尼盆式支座，包括下滑動板組件、底盆組件、銅環(huán)、橡膠塊、平面耐磨板、活塞組件、上滑動板組件、緩沖橡膠墊、抗拉拔板、鋼阻尼元件、限位塊、剪力銷、連接螺栓、連接銷軸、上水平限位塊、上水平剪力銷。以上現(xiàn)有技術(shù)，支座結(jié)構(gòu)阻尼元件布置均采用傳統(tǒng)的同支座同向雙側(cè)展翼式雙阻尼結(jié)構(gòu)布置，不能滿足中、小跨徑橋梁的小空間安裝要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座及其阻尼方法，其能夠在具備現(xiàn)有彈塑性鋼阻尼支座各項功能的同時，滿足中、小跨徑橋梁的小空間安裝要求，達(dá)到中、小跨徑橋梁減震耗能的目的。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座，包括中座板、平衡塊組件、橫向鋼阻尼元件、縱向鋼阻尼元件、活塞組件、下滑動板組件、安裝在下滑動板組件上面的底盆組件、安裝在活塞組件上面的上滑動板組件，所述橫向鋼阻尼元件連接上滑動板組件和活塞組件；縱向鋼阻尼元件連接底盆組件和下滑動板組件；所述中座板安裝在底盆組件上面，活塞組件安裝在中座板上面；所述縱向鋼阻尼元件采用單側(cè)布置：底盆組件和下滑動板組件的一側(cè)連接縱向鋼阻尼元件、另一側(cè)設(shè)置平衡塊組件。

所述的單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座還包括上耐磨板、球面耐磨板、平面耐磨板、下耐磨板；所述上耐磨板設(shè)置在上滑動板組件與活塞組件之間，上耐磨板鑲嵌在活塞組件上；球面耐磨板設(shè)置在活塞組件與中座板之間，球面耐磨板鑲嵌在活塞組件上；平面耐磨板設(shè)置在中座板與底盆組件之間，平面耐磨板鑲嵌在中座板上；下耐磨板設(shè)置在底盆組件與下滑動板組件之間，下耐磨板鑲嵌在底盆組件上；所述縱向鋼阻尼元件采用單側(cè)雙倍阻尼力布置。

所述橫向鋼阻尼元件的兩端通過銷軸三與上滑動板組件相連、中間通過銷軸四與活塞組件相連；縱向鋼阻尼元件的兩端通過銷軸一、固定塊與下滑動板組件相連，縱向鋼阻尼元件的中間通過銷軸二與底盆組件相連。

所述底盆組件下部設(shè)有下導(dǎo)軌組件，下滑動板組件上部設(shè)有與下導(dǎo)軌組件相配合的下導(dǎo)軌槽，下導(dǎo)軌組件位于下導(dǎo)軌槽中且能在下導(dǎo)軌槽中移動；活塞組件上部設(shè)有上導(dǎo)軌組件，上滑動板組件下部設(shè)有與上導(dǎo)軌組件相配合的上導(dǎo)軌槽，上導(dǎo)軌組件位于上導(dǎo)軌槽中且能在上導(dǎo)軌槽中移動。

與上耐磨板、球面耐磨板、平面耐磨板、下耐磨板對摩的各表面均鍍鉻或貼覆鏡面不銹鋼板；所述下導(dǎo)軌組件與下導(dǎo)軌槽之間、上導(dǎo)軌組件與上導(dǎo)軌槽之間，平衡塊組件與平衡塊滑槽之間均設(shè)置有摩擦副及潤滑介質(zhì)。

在上滑動板組件與活塞組件橫橋向兩端均設(shè)置有用于限制橫向鋼阻尼元件在正常狀態(tài)下不參與運動的橫向保險裝置；在下滑動板組件與底盆組件縱橋向兩端均設(shè)置有用于限制縱向鋼阻尼元件在正常狀態(tài)下不參與運動的縱向保險裝置。

所述下滑動板組件上設(shè)置有與平衡塊組件相匹配的平衡塊滑槽，所述平衡塊組件位于平衡塊滑槽中且能在平衡塊滑槽中滑動。

一種利用上述單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的阻尼方法，通過縱向鋼阻尼元件采用單側(cè)雙倍阻尼力布置，在底盆組件和下滑動板組件的一側(cè)連接縱向鋼阻尼元件、另一側(cè)設(shè)置平衡塊組件，減小縱橋向安裝空間，從而達(dá)到減震耗能且滿足中、小跨徑橋梁的小空間安裝要求的目的。

在活塞組件上部設(shè)置向上凸出的上導(dǎo)軌組件，在上滑動板組件下面設(shè)置與上導(dǎo)軌組件相配合的上導(dǎo)軌槽，上導(dǎo)軌組件與上導(dǎo)軌槽配合，實現(xiàn)單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的橫橋向受力與導(dǎo)向功能；在底盆組件下部設(shè)置向下凸出的下導(dǎo)軌組件，在下滑動板組件上面設(shè)置與下導(dǎo)軌組件相配合的下導(dǎo)軌槽，下導(dǎo)軌組件與下導(dǎo)軌槽配合，實現(xiàn)單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的縱橋向受力與導(dǎo)向功能；通過設(shè)置平衡塊組件，進(jìn)行受力平衡，防止下導(dǎo)軌組件與下導(dǎo)軌槽卡死；通過在空置側(cè)的下滑動板組件上設(shè)置平衡塊滑槽，保證平衡塊組件對受力平衡時，不影響單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座滑動及轉(zhuǎn)動性能。

在上滑動板組件與活塞組件橫橋向兩端均設(shè)置用于限制橫向鋼阻尼元件在正常情況下不參與運動的橫向保險裝置；在下滑動板組件與底盆組件縱橋向兩端均設(shè)置用于限制縱向鋼阻尼元件在正常情況下不參與運動的縱向保險裝置； 正常情況下，單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座通過縱向保險裝置、橫向保險裝置分別限制縱向鋼阻尼元件、橫向鋼阻尼元件運動，通過下滑動板組件與下耐磨板相對滑動、底盆組件與平面耐磨板相對滑動、中座板與球面耐磨板相對轉(zhuǎn)動、上滑動板組件與上耐磨板相對滑動以及上導(dǎo)軌組件、下導(dǎo)軌組件，實現(xiàn)單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的豎向承載、水平受力與導(dǎo)向、滑移、轉(zhuǎn)動功能；在非正常情況下，橫向保險裝置剪斷，橫向鋼阻尼元件參與運動，阻尼耗能，縱向保險裝置剪斷，縱向鋼阻尼元件參與運動，阻尼耗能。

本發(fā)明是一種適用中、小跨徑橋梁的單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座，通過縱橋向采用單側(cè)雙倍阻尼力設(shè)置，減小縱橋向安裝空間，達(dá)到適用于中、小跨徑橋梁減震耗能的目的。本發(fā)明是一種針對中、小跨徑橋梁專設(shè)的彈塑性鋼阻尼支座。該類結(jié)構(gòu)支座除具備傳統(tǒng)彈塑性鋼阻尼支座的各項功能外，還能完全適應(yīng)于小空間的安裝要求，實現(xiàn)中、小跨徑橋梁的減震功能。該類支座結(jié)構(gòu)原理清晰、功能可靠，安裝容易，工程造價低，使用壽命長，特別適用于鐵路、公路等高震區(qū)中、小型橋梁，是一種實用性強(qiáng)、成本低的且具有減震耗能功能的支座及裝置。正常情況下，由于保險裝置的限制作用，縱、橫向鋼阻尼元件不參與運動，支座僅起普通支座作用，地震發(fā)生后，保險裝置剪斷，縱、橫向鋼阻尼元件參與運動，通過阻尼元件反復(fù)塑性變形耗散地震能量來減少地震能量輸入，達(dá)到減少地震對橋梁的破壞，保護(hù)墩臺和結(jié)構(gòu)的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是沿圖1中A-A線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖（縱橋向）；

圖3是沿圖2中B-B線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖（橫橋向）；

圖中：1、上滑動板組件，2、球面耐磨板，3、底盆組件，4、中座板，5、下滑動板組件，6、下耐磨板，7、下導(dǎo)軌組件，8、平衡塊組件，9、上導(dǎo)軌組件，10、上耐磨板，11、活塞組件，12、平面耐磨板，13、下導(dǎo)軌螺栓，14、縱向保險裝置，15、固定塊螺栓，16、固定塊，17、銷軸一，18、縱向鋼阻尼元件，19、銷軸二，20、銷軸三，21、橫向鋼阻尼元件，22、銷軸四，23、橫向保險裝置。

具體實施方式

請參考圖1至圖3，本發(fā)明中的單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座，是一種針對中、小跨徑橋梁專設(shè)的彈塑性鋼阻尼支座結(jié)構(gòu)。單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座包括上滑動板組件1、上耐磨板10、活塞組件11、上導(dǎo)軌組件9、橫向鋼阻尼元件21、球面耐磨板2、中座板4、平面耐磨板12、底盆組件3、下耐磨板6、下滑動板組件5、下導(dǎo)軌組件7、下導(dǎo)軌螺栓13、縱向鋼阻尼元件18、平衡塊組件8、縱向保險裝置14、橫向保險裝置23?？v向鋼阻尼元件采用單側(cè)雙倍阻尼力布置，減小縱橋向安裝空間要求，達(dá)到適用于中、小跨徑橋梁減震耗能的目的。上耐磨板10設(shè)置在上滑動板組件1與活塞組件11之間，上耐磨板鑲嵌固結(jié)在活塞組件11上。球面耐磨板2設(shè)置在活塞組件11與中座板4之間，球面耐磨板鑲嵌固結(jié)在活塞組件11上。平面耐磨板12設(shè)置在中座板4與底盆組件3之間，平面耐磨板鑲嵌固結(jié)在中座板4上。下耐磨板6設(shè)置在底盆組件3與下滑動板組件5之間，下耐磨板鑲嵌固結(jié)在底盆組件3上。與各耐磨板對摩的表面均鍍鉻或貼覆鏡面不銹鋼板。橫向鋼阻尼元件21設(shè)置在上滑動板組件1與活塞組件11上，橫向鋼阻尼元件的兩端通過銷軸三20與上滑動板組件1相連、中間通過銷軸四22與活塞組件11相連?？v向鋼阻尼元件18設(shè)置在底盆組件3與下滑動板組件5上，縱向鋼阻尼元件的兩端通過銷軸一17、固定塊16、固定塊螺栓15與下滑動板組件5相連，縱向鋼阻尼元件的中間通過銷軸二19與底盆組件3相連。

本發(fā)明通過縱向鋼阻尼元件采用單側(cè)雙倍阻尼力布置，在底盆組件和下滑動板組件的一側(cè)連接縱向鋼阻尼元件、另一側(cè)設(shè)置平衡塊組件，減小縱橋向安裝空間要求，從而達(dá)到減震耗能且滿足中、小跨徑橋梁的小空間安裝要求的目的?？v向鋼阻尼元件18采用單側(cè)雙倍阻尼力布置，縱向鋼阻尼元件只設(shè)置在底盆組件與下滑動板組件的一側(cè)，底盆組件與下滑動板組件的另一側(cè)（空置側(cè)）不設(shè)縱向鋼阻尼元件，提高產(chǎn)品安裝靈活性。空置側(cè)設(shè)置平衡塊組件8，保證產(chǎn)品受力均衡?？罩脗?cè)的下滑動板組件5上設(shè)置與平衡塊組件相匹配的平衡塊滑槽，保證產(chǎn)品平衡塊組件8對受力平衡時，不影響產(chǎn)品滑動及轉(zhuǎn)動性能。在上滑動板組件1與活塞組件11橫橋向兩端均設(shè)置橫向保險裝置23，其可以限制橫向鋼阻尼元件21在正常狀態(tài)下不參與運動，在地震作用下，橫向保險裝置23剪斷后，參與運動，阻尼耗能。在下滑動板組件5與底盆組件3縱橋向兩端均設(shè)置縱向保險裝置14，其可以限制縱向鋼阻尼元件18在正常狀態(tài)下不參與運動，在地震作用下，縱向保險裝置14剪斷后，參與運動，阻尼耗能。

活塞組件11上部設(shè)置有向上凸出的上導(dǎo)軌組件9，與上滑動板組件1的上導(dǎo)軌槽間隙配合，實現(xiàn)單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的橫橋向受力與導(dǎo)向功能。底盆組件3下部設(shè)置有向下凸出的下導(dǎo)軌組件7，與下滑動板組件5的下導(dǎo)軌槽間隙配合，實現(xiàn)單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座的縱橋向受力與導(dǎo)向功能。

正常情況下，單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座通過縱向保險裝置、橫向保險裝置限制縱向鋼阻尼元件、橫向鋼阻尼元件運動，通過下滑動板組件5與下耐磨板6相對滑動，底盆組件3與平面耐磨板12相對滑動，中座板4與球面耐磨板2相對轉(zhuǎn)動，上滑動板組件1與上耐磨板10相對滑動，以及導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)功能可實現(xiàn)普通球型支座的豎向承載、水平受力與導(dǎo)向、滑移、轉(zhuǎn)動等全部功能。地震發(fā)生后，通過縱向保險裝置、橫向保險裝置斷裂，釋放縱向鋼阻尼元件、橫向鋼阻尼元件，使其參與運動，通過阻尼元件反復(fù)塑性變形耗散地震能量來減少地震能量輸入，達(dá)到減少地震對橋梁的破壞，保護(hù)墩臺和結(jié)構(gòu)的目的。

為避免單側(cè)縱向鋼阻尼元件18在運動過程中由于單側(cè)受力引起下導(dǎo)軌組件7與下滑動板組件5的下導(dǎo)軌槽卡死，設(shè)置平衡塊組件8，進(jìn)行受力平衡，防止因下導(dǎo)軌組件7與下滑動板組件5卡死，影響產(chǎn)品性能。通過在下導(dǎo)軌組件7與下滑動板組件5的下導(dǎo)軌槽之間、上導(dǎo)軌組件9與上滑動板組件1的上導(dǎo)軌槽之間、平衡塊組件8與下滑動板組件5空置側(cè)設(shè)置摩擦副及潤滑介質(zhì)，以降低滑動摩擦阻力。

以下通過與現(xiàn)有技術(shù)比較，對本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處作進(jìn)一步說明。

現(xiàn)有技術(shù)中，支座結(jié)構(gòu)阻尼元件布置多采用傳統(tǒng)雙側(cè)展翼式布置結(jié)構(gòu)，支座安裝需求空間較一般支座要大的多，本發(fā)明中支座結(jié)構(gòu)對安裝空間要求降低，安裝靈活性高，更能適用于中、小跨徑橋梁。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的不同之處主要有如下幾點：1、本發(fā)明采用縱向、橫向分別布置縱向保險裝置、橫向保險裝置，保證產(chǎn)品在一般情況下起普通支座作用，在地震情況下，通過阻尼元件耗能反復(fù)塑性變形耗散地震能量來減少地震能量輸入，減少地震對橋梁的破壞；2，本發(fā)明采用單側(cè)雙倍阻尼力結(jié)構(gòu)布置，空置一側(cè)，減小縱橋向安裝空間要求，提高產(chǎn)品安裝靈活性；3、本發(fā)明通過設(shè)置平衡塊組件，進(jìn)行受力平衡，防止因下導(dǎo)軌組件與下滑動板組件卡死，影響產(chǎn)品性能；4、本發(fā)明通過在空置側(cè)的下滑動板組件上設(shè)置平衡塊滑槽，與平衡塊組件形成摩擦副，保證產(chǎn)品平衡塊組件對受力平衡時，不影響產(chǎn)品滑動及轉(zhuǎn)動性能。總之，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過以上設(shè)置，使本發(fā)明所指的單側(cè)阻尼彈塑性鋼支座除具備傳統(tǒng)彈塑性鋼阻尼支座的各項功能外，還能完全適應(yīng)于小空間的安裝要求，實現(xiàn)中、小跨徑橋梁的抗震功能。

本發(fā)明中，對關(guān)鍵部件阻尼元件（橫向鋼阻尼元件、縱向鋼阻尼元件），可采用拆分或者更改形狀；對關(guān)鍵部件平衡塊組件，可采用零部件拆分的方法重新拆分；可對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)平衡塊組件與下滑動板組件摩擦副所用連接方式更改。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。