一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座制造技术

一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座，用于解决抗震效果不佳的问题。它由自上而下依次设置的竖向减震机构、单向滑动机构和水平减震机构组成，竖向减震机构包括第一平板、第二平板和设置在两个平板之间的四组碟形弹簧组件，在第一、第二平板的四周设置第一C型软钢I，在第一平板和第二平板之间设置有预锁紧套筒和第一剪力销；单向滑动机构包括第一滑动板和第二滑动板，水平减震机构包括底板和第二C型软钢II。本支座以单向活动球型钢支座为基础改造，增加了剪力销和水平C型软钢阻尼构件并串联了碟形弹簧构件及竖向C型软钢阻尼器，实现斜拉桥、悬索桥结构静力设计要求和横桥向、竖向减震耗能要求同时得以满足。

【技术实现步骤摘要】

该专利技术涉及桥梁支座
，具体地说是一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座。
技术介绍
斜拉桥、悬索桥跨越能力强、造型优美，在我国桥梁建设中得到了越来越广泛的应用，尤其在跨越大江、大河或峡谷等特殊地形时十分常见。斜拉桥、悬索桥的结构受力特性有相似的地方：分别是通过斜拉桥和吊杆、主缆将主梁荷载传递至桥塔，因此斜拉桥、悬索桥的桥塔往往较为粗壮，且刚度很大。较大的刚度导致桥塔在地震作用下响应较大，尤其是当桥梁跨度较大或桥梁位于近场地震区时，桥塔抗震性能往往难以满足设计要求，结构设计难度较大。设计中通常要求斜拉桥、悬索桥的主梁在正常使用状态下沿顺桥向可滑动，桥塔和桥墩处横桥向需进行约束，常见的支承体系如下所述：主梁在桥塔处于梁底和桥塔横梁之间设置顺桥向单向滑动支座和双向滑动支座，另外在梁侧与垫石侧面之间设置顺桥向单向滑动支座作为抗风支座使用；主梁在辅助墩和共用墩处则于梁底与墩顶之间设置顺桥向单向滑动支座和双向滑动支座；作为抗震措施，在主梁与桥塔横梁间沿顺桥向安装粘滞液体阻尼器。上述支承体系可以满足斜拉桥、悬索桥在正常使用状态下的设计要求，也能实现顺桥向的减震设计，但没有针对横桥向和竖向地震的抗震措施。近场地震与远场地震相比具有强度高、竖向地震分量较大的特点，因此近场地震作用下桥梁结构地震响应也更大，尤其是对于斜拉桥、悬索桥等特殊桥型受竖向地震分量影响较大，在结构设计中不仅要进行水平向抗震设计同时不可忽视竖向地震的影响。目前对于斜拉桥、悬索桥结构顺桥向抗震设计通常采用设置粘滞液体阻尼器的方式来进行减震，而横桥向和竖向抗震往往是采用传统的抗震设计方法，依靠结构的强度去抵御地震作用，没有合理的耗能设计。斜拉桥、悬索桥结构横桥向和竖向地震采用传统抗震设计方法时，由于桥塔对于维持结构体系的重要性，在地震作用中通常要求保持弹性状态，因此只能依靠桥塔自身强度抵御地震力，缺乏合理的耗能构造，设计中只能采用增大桥塔截面尺寸、配筋、基础规模的手段来满足要求，从而造成大量的材料浪费、建设成本的增加和施工难度加大。尤其在近场地震作用下，竖向地震分量很大，采用传统抗震设计方法往往难以满足设计要求，设计难度很大。
技术实现思路
为了解决上述技术的不足，本专利技术提供一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座，其特征在于，由自上而下依次设置的竖向减震机构、单向滑动机构和水平减震机构组成，所述竖向减震机构包括第一平板、第二平板和设置在两个平板之间的四组碟形弹簧组件，其中每一组碟形弹簧组件包括一个导向柱和一系列叠加的碟形片，所述导向柱下端焊接在第二平板上，上端与第一平板上的导向槽配合，并在第一、第二平板的四周设置有若干第一C型软钢I，在第一平板和第二平板之间设置有预锁紧套筒，并在预锁紧套筒之间通过第一剪力销进行锁定；所述单向滑动机构包括两个彼此配合的第一滑动板和第二滑动板，其中第一滑动板位于第二平板的下侧，第二平板两侧设有使第一滑动板仅沿顺桥向方向滑动的限位板，所述水平减震机构，包括底板和第二C型软钢II，其中底板位于第二滑动板下侧，底板侧面设有使第二滑动板仅可沿横桥向方向滑动的限位板，且在两者之间使用第二剪力销进行预紧连接，在底板和第二滑动板侧面设置有第二C型软钢II。进一步的，第一滑动板为球冠型滑动板。进一步地，第二平板和第一滑动板之间滑动面为平面。进一步地，第一滑动板和第二滑动板之间滑动面为弧形球面。进一步地，第二C型软钢II一端铰接于第二滑动板侧面，另一端铰接于底板侧面。本专利技术的有益效果是：在桥塔处将本专利技术的双向减隔震支座与竖向减隔震支座配合使用，双向减隔震支座和竖向减隔震支座在正常使用状态下分别具备顺桥向滑动和双向滑动功能，在地震作用中分别具备横桥向、竖向减隔震和竖向减隔震功能，在梁底与横梁间使用双向减隔震支座和竖向减隔震支座进行竖向支承，同时，为满足结构静力设计要求和减隔震设计要求，并最大程度发挥减隔震效果，在桥塔处将双向减隔震支座同步用于梁体和侧面垫石之间进行侧向支承。另外，同时在辅助墩和共用墩处将双向减隔震支座和竖向减隔震支座配合使用，对辅助墩和共用墩进行减隔震。本专利技术支座主要应用于斜拉桥、悬索桥结构，当结构中未设辅助墩时，不影响桥塔和共用墩处本专利技术支座的使用。在地震烈度不大的地区，可根据实际情况，仅于桥塔处采用本专利技术支座，辅助墩和共用墩处配合普通支座使用即可。与常见支承体系相比，采用本专利技术的支座后，不仅斜拉桥、悬索桥结构正常使用状态的静力设计要求得以满足，还实现了地震作用下结构的横桥向和竖向减隔震。经估算，采用本专利技术的支座后，桥塔、辅助墩和共用墩的地震响应可降低20％—30％，在保证结构地震中安全的前提下，使桥塔、辅助墩、共用墩及基础设计更加合理，节约了建造成本并且降低了设计难度和施工难度。本支座以单向活动球型钢支座为基础，通过较小的构造改变，增加了剪力销和水平C型软钢阻尼构件并串联了碟形弹簧构件及竖向C型软钢阻尼器；并通过在桥塔处梁底及梁侧同时使用该新型减隔震支座，有机配合发生作用，实现斜拉桥、悬索桥结构静力设计要求和横桥向、竖向减震耗能要求同时得以满足。本专利技术的支座主要应用于近场地震区斜拉桥、悬索桥结构，但对于远场地震区的情况，在设计人员认为有必要进行横桥向、竖向减震设计时，同样适用。附图说明图1为双向减隔震支座的主视图。图2为双向减隔震支座的侧视图。图3为双向减隔震支座的俯视图。图4为图1中F处局部放大图。图5为竖向减隔震支座的主视图。图6为竖向减隔震支座的侧视图。图7为竖向减隔震支座的俯视图。图8为本专利技术支座与竖向减隔震支座配合使用的平面布置图。图9为D--D处的结构示意图。图10为E—E处的结构示意图。图11为G—G处的结构示意图。图中：11竖向减震机构，111第一平板，112第二平板，113碟形弹簧组件，114第一C型软钢I，115第一剪力销，12单向滑动机构，121第一滑动板，122第二滑动板，123聚四氟乙烯垫片，13水平减震机构，131底板，132第二C型软钢II，133第二剪力销。具体实施方式如图1至图11所示，针对现有缺陷，本专利技术的保护主体如下：采用本专利技术支座构成的支承体系采用了两种减隔震支座，第一种为本专利技术所提供的新型的双向减隔震支座A，为改进型产品，该支座分为上、中、下三部分，分别为竖向减震机构11、单向滑动机构12、水平减震机构13，正常使用状态可实现顺桥向滑动，地震中可实现横桥向和竖向减隔震。其中，上部的竖向减震机构11为碟形弹簧及竖向C型软钢阻尼器(第一C型软钢I)，中间部分的单向滑动机构12与单向滑动支座相同，下部水平减震机构13为水平C型软钢阻尼器(第二C型软钢II)，且在上部、下部分别设有第一、第二剪力销，分别限制支座在正常使用情况下的竖向和横向位移。竖向减震机构11包括第一平板111、第二平板112和设置在两个平板之间的四组碟形弹簧组件113，其中每一组碟形弹簧组件包括一个导向柱和一系列叠加的碟形弹簧片，导向柱下端焊接在第二平板上，上端与第一平板上的导向槽配合，并在第一、第二平板的四周设置有若干第一C型软钢I114，在第一平板和第二平板之间设置有预锁紧套筒，并在预锁紧套筒之间通过第一剪力销115本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座，其特征在于，由自上而下依次设置的竖向减震机构(11)、单向滑动机构(12)和水平减震机构(13)组成，所述竖向减震机构(11)包括第一平板(111)、第二平板(112)和设置在两个平板之间的四组碟形弹簧组件(113)，其中每一组碟形弹簧组件包括一个导向柱和一系列叠加的碟形片，所述导向柱下端焊接在第二平板上，上端与第一平板上的导向槽配合，并在第一、第二平板的四周设置有若干第一C型软钢I(114)，在第一平板和第二平板之间设置有预锁紧套筒，并在预锁紧套筒之间通过第一剪力销(115)进行锁定；所述单向滑动机构(12)包括两个彼此滑动配合的第一滑动板(121)和第二滑动板(122)，其中第一滑动板(121)位于第二平板的下侧，第二平板两侧设有使第一滑动板仅沿顺桥向方向滑动的限位板，所述水平减震机构(13)，包括底板(131)和第二C型软钢II(132)，其中底板位于第二滑动板下侧，底板侧面设有使第二滑动板仅可沿横桥向方向滑动的限位板，且在两者之间使用第二剪力(133)销进行预紧连接，在底板和第二滑动板侧面设置有第二C型软钢II(132)。

【技术特征摘要】
1.一种适用于斜拉桥、悬索桥的双向减隔震支座，其特征在于，由自上而下依次设置的竖向减震机构(11)、单向滑动机构(12)和水平减震机构(13)组成，所述竖向减震机构(11)包括第一平板(111)、第二平板(112)和设置在两个平板之间的四组碟形弹簧组件(113)，其中每一组碟形弹簧组件包括一个导向柱和一系列叠加的碟形片，所述导向柱下端焊接在第二平板上，上端与第一平板上的导向槽配合，并在第一、第二平板的四周设置有若干第一C型软钢I(114)，在第一平板和第二平板之间设置有预锁紧套筒，并在预锁紧套筒之间通过第一剪力销(115)进行锁定；所述单向滑动机构(12)包括两个彼此滑动配合的第一滑动板(121)和第二滑动板(122)，其中第一滑动板(121)位于第二平板的下侧，第二平板两侧设有使第一滑动板仅沿顺桥向方向滑动的限位板，所述水平减震机构(13)，包括底板(131)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张常勇，王志英，白光耀，丁毅，赵洪蛟，马雪媛，
申请(专利权)人：山东省交通规划设计院，
类型：发明
国别省市：山东;37