一种各向同性的全复位免修复减隔震支座的制作方法

本发明涉及桥梁结构或建筑，具体而言，涉及一种各向同性的全复位免修复减隔震支座。

背景技术：

1、高烈度地震区的桥梁工程中，减隔震支座是切断地震能量向上部结构传递、保护墩梁主体的核心部件。近年来，桥梁抗震理念正从"承载力设防"向"功能可恢复"的韧性目标演进，行业对支座的要求也不再局限于耗能减震，而是进一步延伸至震后精准自复位、低损伤、易修复等综合性能。

2、然而，现有减隔震支座在震后复位方面仍存在明显不足，如双曲面球型减隔震支座震后存在残余位移，难以完全复位；虽已有方案尝试通过增设弹簧、形状记忆合金等辅助复位装置来降低残余位移，但仍难以彻底消除。

3、为了解决上述复位难题，现有技术中引入了斜面导向自复位结构。例如，现有专利cn201362821y公开了一种桥梁减隔震活动支座，其下支座板与下摆构件的接触面为v型斜面，该v型斜面的两个斜面沿横桥向对称；其下支座板与下摆构件通过横桥向v型斜面配合实现单向自复位，但顺桥向仅能满足常规伸缩滑移需求，无法实现水平面内任意方向的减隔震与自复位。

4、为突破单方向复位的技术局限，现有专利cn121295606a公开了一种桥梁韧性减隔震支座，其包括上座板、中座板、下座板和底座板；其下座板底部形成四棱台状凸起，底座板形成四棱台状凹槽，二者配合并在四个斜面间设置耗能摩擦副，理论上可实现任意方向的减隔震与自复位。但在实际应用中，该整体式四棱台结构仍存在以下技术痛点：

5、其一，各方向减隔震性能不一致。该支座采用整体式四棱台结构，其四斜面中相邻两斜面的交线均为45°，即其棱线位于对角线方向，整体呈“×”型排布。基于该几何特征，对角线方向（45°）的滑动阻力最小，启动力最低；而纵、横桥向（0°/90°）需爬升单一斜面，滑动阻力最大，启动力最高。这种各向异性的力学特征导致支座在不同方向上的滞回曲线不一致、水平力存在差异，使得抗震计算与设计时需要考虑方向差异性，增加了设计难度；同时，由于45°方向启动力偏低，该方向在地震作用下更易发生大幅滑移，所以抗震设计中需要预留更大的支座震后位移量来适应斜向地震响应，导致支座行程和梁端间隙随之增大。

6、其二，支承稳定性不足。该支座的下座板与底座板之间为单一的整体四棱台状配合结构，当支座沿纵桥向或横桥向运动时，下座板是在左右两个或前后两个斜面交替滑动，即始终只有一个方向的斜面支承；在竖向地震导致压载消失的极端工况下，防倾覆能力不足，支座存在倾覆风险。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种各向同性的全复位免修复减隔震支座，以解决现有技术中存在的以下问题：

2、（1）现有减隔震支座在不同运动方向上的力学性能差异显著，各向异性突出，抗震设计需额外考虑方向差异性，增大了设计难度和工程成本；

3、（2）现有减隔震支座在震后存在残余位移，难以完全复位，或仅能实现单一方向的自复位，无法满足多维地震作用下的全方向减隔震与自复位需求。

4、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

5、本发明公开了一种各向同性的全复位免修复减隔震支座，包括：

6、上座板；

7、中座板，设于上座板下方，且两者能相对转动；

8、凸斜坡座板，设于中座板下方，且两者能相对滑动；凸斜坡座板下方沿两条斜对角线中心对称设有四个凸斜坡体，凸斜坡体的下部为具有四个凸斜面的凸四棱台结构；其中，一条斜对角线上的两个凸斜坡体的斜面交界线在俯视方向上均呈“十”字型，另一条斜对角线上的两个凸斜坡体的斜面交界线在俯视方向上均呈“×”字型；

9、下座板，其上方设有凹斜坡体，凹斜坡体与凸斜坡体数量相同，且分别设置于凸斜坡体正下方；凹斜坡体的上部为凹四棱台状结构，具有四个凹斜面；凹斜面与其上方的凸斜面能够相对贴合，且贴合斜面之间均设有斜面摩擦副。

10、可选的，在俯视方向上，呈“十”字型排布的两条斜面交界线分别与纵桥向和横桥向平行；呈“×”字型排布的两条斜面交界线分别与纵桥向和横桥向成45°夹角。

11、可选的，凸斜面的倾斜角度与其正下方相贴合的凹斜面的倾斜角度一致。

12、可选的，斜面摩擦副包括设于凸斜面上的耗能滑板以及设于凹斜面上的斜面不锈钢滑板，耗能滑板与斜面不锈钢滑板滑动配合。

13、可选的，耗能滑板为非金属滑板或金属滑板。

14、可选的，上座板与中座板之间设有能够相对转动的球面摩擦副，球面摩擦副包括设于上座板下表面的球面非金属滑板和设于中座板上表面的球面不锈钢滑板。

15、可选的，中座板与凸斜坡座板之间设有能够相对滑动的平面摩擦副，平面摩擦副包括设于中座板下表面的平面非金属滑板和设于凸斜坡座板上表面的平面不锈钢滑板。

16、可选的，凸斜坡座板上方沿其周向设有永久挡板，永久挡板与上座板之间设有能够相对滑动的竖向导向摩擦副。

17、可选的，竖向导向摩擦副包括设于上座板外侧的导向非金属滑板和设于永久挡板内侧的导向不锈钢滑板。

18、相对于现有技术，本发明所述的一种各向同性的全复位免修复减隔震支座具有以下优势：

19、（1）支座在正常工况下发挥竖向承载、平面滑移、竖向转动等常规功能，满足桥梁日常运营要求；此时耗能斜面摩擦副仅承受竖向压载，不发生相对滑动和转动，不影响支座的常规使用性能。

20、（2）支座所受水平地震力小于支座启动力时，斜面摩擦副依靠静摩擦自锁保持相对静止，起到可靠的水平限位作用。

21、（3）支座所受地震力超过启动力时，承载的耗能斜面摩擦副开始往复滑动，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，且耗能摩擦副仅在地震时参与滑动，其摩擦系数可超过0.07，耗能能力强。

22、（4）支座在正常工况向地震工况的精确切换中无需设置任何专门的限位装置，仅依靠斜面角度和摩擦力构成的“开关”即可实现；地震过程中支座无任何部件发生断裂，震后无需更换任何零部件、可多次重复使用，在预设的地震工况内无需修复即可恢复桥梁通行，显著提升桥梁的抗震韧性。

23、（5）地震过后，支座上部结构自重沿斜面方向的分力克服摩擦力形成恢复力，驱动支座完全滑回中心位置，复位过程无需任何外部干预。

24、（6）支座在滑移到中心位置时，需从一个耗能摩擦副过渡到另一个耗能摩擦副将产生冲击，但此时耗能滑板为非金属滑板，其可以从无压缩转换到压缩状态，利用材料性能起到较好的缓冲作用。

25、（7）“十”字型与“×”字型的两种凸斜坡体分别位于凸斜坡座板的斜对角线上，且呈中心对称排布，使支座沿任意水平方向滑动时的爬坡水平力均保持一致，从而在任意方向的地震输入下均能获得充分且一致的减隔震耗能效果；同时，抗震计算与设计无需考虑方向差异性，显著降低了设计难度；而且亦无需为斜向地震响应预留额外位移空间，使支座结构更为紧凑。

26、（8）支座中设置有两组呈中心对称分布的凸斜坡体，使支座在任意水平方向滑动时均由至少两组对称分布的斜面摩擦副共同承载，受力均匀，结构稳定性好；同时，两组凸斜坡体通过凸斜坡座板刚性连接为一体，震后复位时同组的两个凸斜坡体同步滑动，有效解决了因单个斜面卡滞而导致的无法复位问题，显著提高了震后复位的可靠性。