一种组合运动式减震榫结构的制作方法

1.本发明涉及桥梁与建筑结构技术领域，特别涉及一种组合运动式减震榫结构。


背景技术：

2.常见的减震产品有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座、金属非线性 耗能支座及减震榫等，减震榫是利用金属材料的屈服应变，通过结构的弯曲变形实现能量耗散的目的。
3.目前，在高烈度地区，采用单根减震榫无法实现抗震设防目标要求时，往往将多根减震榫构成减震榫群组，提供更大的阻尼力，降低震后墩梁相对位移量，此时，每根减震榫的规格相同，提供的阻尼力和位移能力相同，运动方向沿纵桥向或横桥向，在墩梁竖向空间一定的情况下，减震榫提供的阻尼力和位移能力呈反相关性，即阻尼力大时，位移能力小，位移能力大时，阻尼力小，无法实现大阻尼力和大位移的双重目标。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种组合运动式减震榫结构，结构简单，操作方便，能够实现大阻尼力和大位移性能的兼顾，适用于高烈度地区桥梁减震需求。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种组合运动式减震榫结构，包括：底板；支撑轴，竖直设置在底板上端，所述支撑轴上端水平设有连接板；减震榫组件，相对支撑轴设置在底板上端，所述减震榫组件包括多个依次间隔竖直设置的减震榫，多个所述减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径最大的减震榫相对支撑轴设置；转动板，设置在减震榫组件上端且相对连接板的一端与连接板转动连接，所述转动板上端滑动且转动设有顶板。本技术的多个减震榫绕着转动板与连接板的转动点作旋转运动，减震榫弯曲耗能实现减震耗能的作用，靠近支撑轴的减震榫选择阻尼力大、位移小的大直径减震榫，远离支撑轴的减震榫选择阻尼力小、位移大的小直径减震榫，通过不同直径的减震榫的匹配组合，实现大阻尼力和大位移性能的兼顾，适用于高烈度地区桥梁减震需求。
6.进一步地，所述底板呈矩形，底板左右两侧设有多个水平板，水平板上设有锚固螺栓。本技术通过多个锚固螺栓将水平板与桥墩连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
7.进一步地，所述减震榫上端呈球状，所述转动板上端设有与减震榫上端配合的通孔，所述通孔呈圆形，减震榫下端设置在底板上。
8.进一步地，所述减震榫上端呈球状，所述转动板上端设有与减震榫上端配合的通孔，所述通孔呈腰形，减震榫下端设置在底板上。
9.进一步地，所述减震榫下端与底板通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，减震榫为
低强度碳钢制成。
10.进一步地，所述转动板通过第一销轴与连接板转动连接，所述顶板上均布有多个锚固螺栓。本技术通过多个锚固螺栓将顶板与梁部连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
11.进一步地，所述顶板下端相对竖直设有两个侧板，两个所述侧板与顶板形成π形，两个侧板之间滑动设有滑块，所述滑块通过第二销轴与连接板转动连接，所述第二销轴和第一销轴分别位于转动板两端。本技术通过设置两个侧板与顶板形成π形的滑槽，滑块与两个侧板滑动连接，保证了滑块移动的直线度。
12.进一步地，两个所述侧板相对的一侧分别设有不锈钢滑板，所述滑块两侧分别设有与不锈钢滑板滑动配合的非金属滑板。
13.进一步地，所述非金属滑板为超高分子量聚乙烯滑板，非金属滑板与不锈钢滑板之间涂抹有润滑脂，所述润滑脂为硅脂。超高分子量聚乙烯滑板具有较高的耐磨性，使用寿命长，非金属滑板与不锈钢滑板之间涂抹有润滑脂，保证了滑动的流畅性，防止非金属滑板与不锈钢滑板卡死，保证了非金属滑板与不锈钢滑板滑动的稳定性。
14.进一步地，所述支撑轴为钢管或钢板，支撑轴与底板通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接。
附图说明
15.图1为本发明实施例1的结构示意图；图2为本发明实施例1的俯视图；图3为图2中a-a剖视图；图4为本发明实施例1的侧视图；图5为图4中b-b剖视图；图6为本发明实施例2的结构示意图；图7为本发明实施例2的俯视图；图8为图7中c-c剖视图；图9为本发明实施例2顶板的仰视图；图10为本发明实施例1和实施例2转动板的结构示意图；图11为本发明实施例1和实施例2转动板的动作原理示意图；图12为本发明实施例3的结构示意图；图13为本发明实施例3的俯视图；图14为本发明实施例4的结构示意图；图15为本发明实施例4的俯视图；图16为本发明实施例3和实施例4转动板的结构示意图；图17为本发明实施例3和实施例4转动板的动作原理示意图；图中标记：1、底板，2、水平板，3、减震榫，301、第一活动间隙，302、第二活动间隙，4、支撑轴，5、连接板，6、第一销轴，7、转动板，701、通孔，8、顶板，801、侧板，9、锚固螺栓，10、滑块，11、不锈钢滑板，12、第二销轴，13、非金属滑板。
具体实施方式
16.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
17.请参阅图1-5，本发明实施例1提供一种组合运动式减震榫结构，包括：底板1、支撑轴4、减震榫组件和转动板7，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端，所述支撑轴4上端水平设有连接板5，所述减震榫组件相对支撑轴4设置在底板1上端，所述减震榫组件包括多个依次间隔竖直设置的减震榫3，多个所述减震榫3沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径最大的减震榫3相对支撑轴4设置，所述转动板7设置在减震榫3组件上端且相对连接板5的一端与连接板5转动连接，所述转动板7上端滑动且转动设有顶板8。
18.具体的，如图1所示，所述底板1呈矩形，底板1左右两侧设有多个水平板2，水平板2上设有锚固螺栓9，水平板2为四个均布在底板1左右两侧，水平板2与底板1固定连接，通过水平板2上的锚固螺栓9将水平板2与桥墩连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强。
19.其中，如图1、图3和图4所示，所述减震榫3上端呈球状，减震榫3为光滑变截面圆柱体，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈圆形，减震榫3下端设置在底板1上，减震榫上端与转动板7的通孔701之间设有便于装配的间隙，所述减震榫3下端与底板1通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，减震榫3为低强度碳钢制成，减震榫3为两个，沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的减震榫3阻尼力大、运动位移小，直径小的减震榫阻尼力小、运动位移大，阻尼力大、运动位移小的减震榫3靠近支撑轴4设置，阻尼力小、运动位移大的减震榫3远离支撑轴4设置，减震榫3为现有技术本技术不在详细阐述。
20.此外，如图3、图4、图5和图10所示，所述转动板7相对连接板5的一端设有凹槽，连接板5伸入凹槽内，所述转动板7通过第一销轴6与连接板5转动连接，连接板5与支撑轴4呈7形，所述顶板8下端相对竖直设有两个侧板801，两个所述侧板801与顶板8形成π形，两个侧板801之间滑动设有滑块10，所述滑块10通过第二销轴12与连接板5转动连接，滑块10能够绕着第二销轴12转动，所述第二销轴12和第一销轴6分别位于转动板7两端，两个所述侧板801相对的一侧分别设有不锈钢滑板11，所述滑块10两侧分别设有与不锈钢滑板11滑动配合的非金属滑板13，所述非金属滑板13为超高分子量聚乙烯滑板，非金属滑板13与不锈钢滑板11之间涂抹有润滑脂，所述润滑脂为硅脂，超高分子量聚乙烯滑板具有较高的耐磨性，使用寿命长，非金属滑板13与不锈钢滑板11之间涂抹有润滑脂，保证了滑动的流畅性，防止非金属滑板与不锈钢滑板卡死，确保了非金属滑板13与不锈钢滑板11滑动的稳定性。
21.更具体的，所述支撑轴4为钢管或钢板，支撑轴4与底板1通过焊接连接、螺纹连接或键槽连接，所述顶板8上均布有多个锚固螺栓9，锚固螺栓9为四个且分布在两个侧板801外侧，通过锚固螺栓将顶板8与梁部连接，拆卸方便，提高了工作效率，灵活性强，所述减震榫3由10#碳钢制作而成，减震榫3与底板5通过螺纹连接固定。
22.当然，本发明并不仅限于上述所介绍的实施方式，以下还提供了几种基于本发明
的设计构思其他的实施方式。
23.例如，在实施例2中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图6-10所示，所述底板1和顶板8分别呈圆盘状，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端中心，支撑轴4由两个钢板呈十字形焊接而成，所述连接板5呈圆盘状设置在支撑轴4上端，所述减震榫组件和转动板7均为四个，四个减震榫组件呈圆周均布在底板1上端，四个转动板7相对连接板5的一端分别与连接板5转动连接，底板1和顶板8上分别均布有8个锚固螺栓9。
24.所述减震榫组件中的减震榫3为两个，沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的减震榫3阻尼力大、运动位移小，直径小的减震榫3阻尼力小、运动位移大，阻尼力大、运动位移小的减震榫3靠近支撑轴4设置，阻尼力小、运动位移大的减震榫3远离支撑轴4设置。
25.在实施例1和实施例2中，如图11所示，在地震作用下，墩梁之间产生非减震榫3排列直线方向的相对位移s时，梁部结构带动顶板8沿地震位移方向做直线运动，位移为s，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置；滑块10通过第二销轴12带动转动板7饶第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，转动板7带动两个减震榫3上端做水平位移，位移轨迹为弧形，减震榫3为两个，靠近支撑轴4的减震榫3运动距离为s1，远离支撑轴4的减震榫3运动距离为s2，距离s1小于距离s2，减震3弯曲耗能实现桥梁的减震耗能作用，图11为单个减震榫组件和单个转动板7的运动原理图，实施例2中有4个减震榫组件，地震作用下，4个减震榫组件共同受力，减震耗能作用大幅叠加。
26.例如，在实施例3中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图12、图13和图16所示，所述减震榫3上端呈球状，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈腰形，减震榫3上端能够沿通孔701长度方向在通孔701内左右移动，减震榫3下端设置在底板1上，减震榫3为两个分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，直径大的第一减震榫阻尼力大、运动位移小，直径小的第二减震榫阻尼力小、运动位移大。
27.具体的，如图16所示，通孔701为两个，两个通孔701长度随着两个减震榫3的直径减小而增大，即与第一减震榫配合的呈腰形的通孔701长度小于与第二减震榫配合的呈腰形的通孔701长度，通孔701呈腰形也可称为腰形通孔或长腰通孔，本技术实施例3中的通孔701长度方向长度大于宽度方向的长度。
28.再例如，在实施例4中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图14、图15和图16所示，所述底板1和顶板8分别呈圆盘状，所述支撑轴4竖直设置在底板1上端中心，支撑轴4由两个钢板呈十字形焊接而成，所述连接板5呈圆盘状设置在支撑轴4上端，所述减震榫组件和转动板7均为四个，四个减震榫组件呈圆周均布在底板1上端，四个转动板7相对连接板5的一端分别与连接板5转动连接，底板1和顶板8上分别均布有8个锚固螺栓9。
29.其中，所述减震榫3上端呈球状，所述转动板7上端设有与减震榫3上端配合的通孔701，所述通孔701呈腰形，减震榫3上端能够沿通孔701长度方向在通孔701内左右移动，减震榫3下端与底板1螺纹连接，减震榫组件中的减震榫3为两个且分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，直径大的第一减震榫阻尼力
大、运动位移小，直径小的第二减震榫阻尼力小、运动位移大，通孔701为两个，两个通孔701的长度随着减震榫3的直径减小而增大。
30.在实施例3和实施例4中，如图17所示，呈腰形的通孔701与呈球状的第一减震榫上端之间留有满足桥梁正常运营的活动间隙301，呈腰形的通孔701与呈球状的第二减震榫上端之间留有满足桥梁正常运营的活动间隙302。
31.桥梁正常运营时，当墩梁之间相对位移沿两个减震榫3排列方向时，顶板8沿两个减震榫3排列方向做直线运动，滑块10在顶板8底部的两个侧板801之间滑动，与运动方向平行的转动板7不发生运动，也不受力；当墩梁之间相对位移方向与两个减震榫3排列直线不一致时，梁部结构带动顶板8做直线运动，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块10在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置，滑块10通过第二销轴12带动转动板21沿第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，第一减震榫上端沿圆周方向在活动间隙301内自由活动，第二减震榫上端沿圆周方向在活动间隙302内自由活动，两个减震榫3均不受力。
32.地震作用下，在地震作用下，墩梁之间产生非减震榫3排列直线方向的相对位移s时，梁部结构带动顶板8沿地震位移方向做直线运动，位移为s，滑块10通过非金属滑板13在顶板8底部的两个侧板801之间沿不锈钢滑板11方向做直线运动，同时绕第二销轴12做旋转运动，滑块10在运动始末保持与侧板801平行，仅改变相对位置；滑块10通过第二销轴12带动转动板7饶第一销轴6做旋转运动，旋转过程中，转动板7带动两个减震榫3上端做水平位移，位移轨迹为弧形，减震榫3为两个且分别为第一减震榫和第二减震榫，第一减震榫和第二减震榫沿径向呈直线排布且直径依次减小，直径大的第一减震榫靠近支撑轴4设置，直径小的第二减震榫远离支撑轴4设置，第一减震榫运动距离为s3，第二减震榫运动距离为s4，距离s3小于距离s4，当s3大于活动间隙301，s4大于活动间隙302时，减震榫3弯曲耗能实现桥梁的减震耗能作用。
33.其中，图11为单个减震榫组件和单个转动板7的运动原理图，实施例4中有4个减震榫组件，地震作用下，4个减震榫组件共同受力，减震耗能作用大幅叠加，在正常运营工况下减震榫3不受力，地震工况下，减震榫组件绕对应第一销轴6旋转运动，可适应梁体沿纵向、横向及斜向360
°
全方位运动，实现全方向的减震耗能需求。
34.需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。