專利名稱：自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑、橋梁、渡槽以及其它構筑物的減隔震支座裝置，尤其是涉及自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座。
背景技術：
在地震區修建建筑、橋梁、渡槽以及其它大型構筑物時，為了減輕潛在地震威脅， 必須對這類構筑物進行抗震設計，其中，采取隔震設計是減小構筑物地震損傷破壞的有效 方式之一，隔震技術就是通過在構筑物底部和基礎頂面之間設置剛度較小的隔震層，以降 低結構的基本頻率，延長其振動周期，從而避開地震動的主要能量頻帶，使上部結構與地震 振動隔離開來，減小上部結構的反應，從而達到保護主體結構及其內部設施不受破壞的目 的。隔震技術作為工程結構減震控制的一支重要分支，不需要外加能源，安全、經濟，受到了 工程和學術界的廣泛關注，并在國內外建筑、橋梁等工程結構抗震中得到廣泛的應用。隔震 支座性能決定了體系的隔震效果與抗震性能，因而研發出高性能的減隔震支座成了隔震技 術中的關鍵問題。良好的隔震系統應滿足四項基本功能，⑴合理的柔度；(2)良好的耗能能力；(3) 初始的剛度、屈服力；(4)迅速復位能力。目前，用于建筑、橋梁及其它構筑物的減隔震裝置 主要有疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺系統以及各種阻尼器等耗能 裝置。這些支座在應于曲線橋梁、大跨度橋梁以及其它大型構筑物時，均存在不足之處。各種橡膠支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨應用于上部結構很重 的大跨度橋梁以及大型構筑物中。摩擦擺系統對中小跨徑橋梁有較好的使用效果，但是由于單一摩擦面，在支座運 動過程中，其剛度和阻尼特性不能改變，無自適應性。在強地震作用下，水平位移幅值受到 限制，難以保證在強震作用下大跨度橋梁結構大位移的需要。

實用新型內容為了克服上述存在的缺陷，本實用新型提供了一種自適應雙球面彈簧鋼板隔震支 座，解決工程上亟待解決的承載能力高、耐久性能好，既能耗散能量又具有良好的自復位性 能，自適應性能強，且在強震作用下水平位移幅值大的減隔震支座，以滿足抗震要求高的建 筑、橋梁以及渡槽等大型構筑物。本實用新型提供的一種自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，該隔震支座由上支座 板，圓柱體上滑塊、圓柱體雙凸球面下滑塊、滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座 板下部設置有圓環形密封板，上支座板下部外壁與圓柱體上滑塊上表面相接，上支座板下 部外壁的圓柱體上滑塊與圓環形密封板之間設置有與圓柱體上滑塊相聯接的弓形彈簧鋼 板彈性組件，圓柱體上滑塊內凹球面與圓柱體雙凸球面下滑塊的上凸球面相接，圓柱體雙 凸球面下滑塊的下凸球面坐落于滑動盤凹球面內，且滑動盤凸球面坐落于下支座板凹球面 內。[0008]上支座板平面、滑動盤凹球面以及下支座板凹球面均鍍致密鉻層不銹鋼板。圓柱體上滑塊上平面、圓柱體雙凸球面下滑塊的下凸球面以及滑動盤凸球面均鑲 嵌聚四氟乙烯滑板。圓柱體雙凸球面下滑塊的下凸球面曲率半徑與滑動盤凹球面曲率半徑相同，滑動盤凸球面曲率半徑與下支座板凹球面曲率半徑相同。本實用新型提供了一種自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，在正常使用或小震情況 下，自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座將橋梁上部荷載均勻地傳遞到下部結構，通過圓柱體 上滑塊和圓柱雙凸球面下滑塊間轉動來適應上部結構因徐變和溫度變化所起轉動，圓柱雙 凸球面下滑塊在滑動盤凹球面上摩擦滑動，取到普通支座的作用；在中震時，通過下支座板 與中滑動盤的第二摩擦副，來延長結構的自振周期并通過摩擦來耗散地震能量；在大震時， 除了上述兩個摩擦滑動外，圓柱體上滑塊在上支座板內平面滑動，組成第三摩擦副耗能能 量，同時，通過弓型彈簧的變形來耗散能量，并利用弓型彈簧鋼板自恢復原位，減小或隔離 地震對橋梁、建筑與渡槽等構筑物地震反應的影響。本實用新型利用自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座來改變結構自振周期、通過三個 摩擦副和彈簧鋼板的變形來消耗地震能量，并利用自重以及弓型彈簧特性，具有強自復位 性和自動改變剛度和變阻尼的自適應性。該支座結構簡單，豎向承載力大，耐久性好，自適 應能力強，減隔震機理明確，尤其對提高建筑、橋梁、渡槽以及其它的大型構筑物的抗震性 能作用明顯。

圖1是本實用新型自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座的結構示意圖；圖2是本實用新型弓型彈簧鋼板結構示意圖；附圖標記說明1-上支座板；2-鍍致密鉻層不銹鋼板；3-滑動盤；4-聚四氟乙烯滑板；5-圓柱體 上滑塊；6-圓柱雙凸球面下滑塊；7-弓型彈簧鋼板；8-密封板；9-下支座板。
具體實施方式
自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座是在普通的球型支座基礎上，增加圓柱體上滑 塊、圓柱雙凸球面下滑塊以及滑動盤組成，并且上支座板的內壁固定有與圓柱體上滑塊相 聯接的弓型彈簧鋼板等彈性組件的一種新型減隔震支座，主要用于抗震性能要求高的建 筑、橋梁、渡槽等其它大型構筑物。圖1是自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座的結構示意圖。如圖1和圖2所示，自適 應雙球面彈簧鋼板隔震支座由上支座板1，圓柱體上滑塊5、圓柱體雙凸球面下滑塊6、滑動 盤3以及下支座板9組成，上支座板1下部設置有圓環形密封板8，上支座板1下部外壁與 圓柱體上滑塊5上表面相接，上支座板1下部外壁的圓柱體上滑塊5與圓環形密封板8之 間設置有與圓柱體上滑塊5相聯接的弓形彈簧鋼板彈性組件7，圓柱體上滑塊5內凹球面與 圓柱體雙凸球面下滑塊6的上凸球面相接，圓柱體雙凸球面下滑塊6的下凸球面坐落于滑 動盤3凹球面內，且滑動盤3凸球面坐落于下支座板9凹球面內。上支座板1平面、滑動盤 3凹球面以及下支座板9凹球面均鍍致密鉻層不銹鋼板2。圓柱體上滑塊5上平面、圓柱體雙凸球面下滑塊6的下凸球面以及滑動盤3凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4。圓柱體雙凸球面下滑塊6的下凸球面曲率半徑與滑動盤3凹球面曲率半徑相同，滑動盤3凸球面曲率 半徑與下支座板9凹球面曲率半徑相同。自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座在普通的球型支座基礎上，增加了圓柱體上滑塊 5、圓柱雙凸球面下滑塊6、以及滑動盤3，其中上支座板1的內壁固定有與圓柱體上滑塊5 相聯接的弓型彈簧鋼板彈性組件7組成的一種三組摩擦副和弓型彈簧耗能并自復位功能 的新型減隔震支座。圓柱雙凸球面下滑塊6下凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和滑動盤3 凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構成摩擦系數小(摩擦系數μ = 0.05)的第一摩擦副；滑 動盤3凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和下支座板9凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構成摩 擦系數較大(摩擦系數μ =0. 1)的第二摩擦副；圓柱體上滑塊5上平面鑲嵌的聚四氟乙 烯滑板4和上支座板1內平面鍍致密鉻層不銹鋼板2構成摩擦系數最大(摩擦系數μ = 0.2)的第三摩擦副。在正常荷載作用時，圓柱體上滑塊5和圓柱雙凸球面下滑塊6間轉動 來適應上部結構因徐變和溫度變化所起轉動，以及摩擦系數小的第一摩擦副可動，摩擦系 數大的第二摩擦副和第三摩擦副保持不動，此時的自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座相當時 普通球形支座工作狀態；在設防烈度時，摩擦系數小的第一摩擦副和摩擦系數較大的第二 摩擦副可動，而第三摩擦副保持不動，這樣可以通過支座兩個摩擦滑動耗散更大能量，以及 滿足橋梁結構有相對較大的位移。當大震發生時，三個摩擦副均可運動，盡可能多通過摩 擦耗散能量，使得橋梁的上下部結構有最大可能的相對位移，同時，根據兩球面曲率半徑的 不同，能夠自動調節支座剛度和阻尼的變化，具有良好的自適應能力，在上部結構重力作用 下，勢能形成恢復力，圓柱雙凸球面下滑塊6靠結構自身重力來自動復位，圓柱體上滑塊5 利用弓型彈簧的變形來消耗能量并自動復位，使得此隔震支座具有良好的自復位性能。此外，本實施上支座板1內平面、滑動盤3凹球面以及下支座板9凹球面均為鍍致 密鉻層不銹鋼板，圓柱體上滑塊5上平面、圓柱雙凸球面下滑塊6的下凸球面和滑動盤3凸 球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4，具有高度自變剛度和自變阻尼能力，自適應性能強。該支座 易加工和成型控制，聚四氟乙烯滑板和弓型鋼板，價格便宜，安全可靠，對提高強震區建筑、 橋梁、渡槽以及其它的構筑物的抗震性能效果明顯，值得廣泛推廣使用。
權利要求一種自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，由上支座板，圓柱體上滑塊、圓柱體雙凸球面下滑塊、滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座板下部設置有圓環形密封板，上支座板下部外壁與圓柱體上滑塊上表面相接，上支座板下部外壁的圓柱體上滑塊與圓環形密封板之間設置有與圓柱體上滑塊相聯接的弓形彈簧鋼板彈性組件，圓柱體上滑塊內凹球面與圓柱體雙凸球面下滑塊的上凸球面相接，圓柱體雙凸球面下滑塊的下凸球面坐落于滑動盤凹球面內，且滑動盤凸球面坐落于下支座板凹球面內。
2.根據權利要求1所述的自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，其特征在于上支座板平 面、滑動盤凹球面以及下支座板凹球面均鍍致密鉻層不銹鋼板。
3.根據權利要求1所述的自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，其特征在于圓柱體上滑 塊上平面、圓柱體雙凸球面下滑塊的下凸球面以及滑動盤凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板。
4.根據權利要求1所述的自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，其特征在于圓柱體雙凸 球面下滑塊的下凸球面曲率半徑與滑動盤凹球面曲率半徑相同，滑動盤凸球面曲率半徑與 下支座板凹球面曲率半徑相同。
專利摘要本實用新型涉及建筑、橋梁以及渡槽工程領域方面的一種自適應雙球面彈簧鋼板隔震支座，由上支座板，圓柱體上滑塊、圓柱體雙凸球面下滑塊、滑動盤以及下支座板組成，上支座板下部設置有圓環形密封板，上支座板下部外壁與圓柱體上滑塊上表面相接，上支座板下部外壁的圓柱體上滑塊與圓環形密封板之間設置有與圓柱體上滑塊相聯接的弓形彈簧鋼板彈性組件，圓柱體上滑塊內凹球面與圓柱體雙凸球面下滑塊的上凸球面相接，圓柱體雙凸球面下滑塊的下凸球面坐落于滑動盤凹球面內，且滑動盤凸球面坐落于下支座板凹球面內。該支座結構簡單，豎向承載力大，耐久性好，減隔震機理明確，適用于抗震性能要求高的建筑、橋梁、渡槽以及其它的構筑物。
文檔編號E01D19/04GK201554141SQ20092017836
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者亓路寬, 劉衛剛, 杜修力, 王利輝, 韓強 申請人:北京工業大學