一种缓冲耗能的可调高抗风支座的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及一种缓冲耗能的可调高抗风支座。


背景技术：

2.随着桥梁建设水平的不断提高，大跨径桥梁的应用越来越广泛。大跨径桥梁尤其是大跨径斜拉桥和悬索桥，跨径较大，工况环境中风载已经成为影响桥梁安全的主要因素之一。因此，在设计时必须考虑这类桥梁的横向抗风性能。目前常用的方法是在塔梁之间安装横向抗风支座，承载横向风载，以增加整个桥梁结构的抗风性能。
3.现有的抗风支座主要有盆式橡胶抗风支座、抗风钢支座以及组合式抗风支座。盆式橡胶抗风支座的主要是通过橡胶板削弱横向风载作用，但橡胶材料易老化甚至失效，导致其失去缓冲隔震特性。抗风钢支座和组合式抗风支座虽可以满足抵抗横向风载的需求，但其整体刚度较大，难以根据桥梁建设的多样化需求进行刚度特殊化设计；此外，支座在风载荷下的缓冲耗能能力一般。
4.此外，随着抗风支座的长期使用，其内部滑板产生磨损，会导致抗风支座在横桥向上的整体高度变低，进而使抗风支座和梁体之间出现缝隙，缝隙的存在会导致梁体在承受横向风载时，对抗风支座和墩台造成冲击，这种冲击长期持续，将会造成抗风支座和墩台损坏，影响桥梁的使用寿命和使用安全性。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的问题是，现有技术中，抗风支座在风载荷下的缓冲耗能能力一般，此外，抗风支座在长期使用情况下，由于内部滑板的磨损，会导致梁体在承受风载时对抗风支座和墩台形成冲击，影响桥梁的使用寿命和使用安全性。
6.本实用新型公开了一种缓冲耗能的可调高抗风支座，包括上座板、中座板、下座板和底座板，所述下座板可沿横桥向移动地设置在底座板上，所述中座板可转动地设置在所述下座板上，所述上座板可竖向移动地设置在所述中座板上，在所述上座板与中座板之间设置有平面摩擦副，在所述中座板与下座板之间设置有转动摩擦副，在所述下座板和底座板之间设置环形弹簧，所述环形弹簧用于下座板沿横桥向移动时的缓冲耗能，在所述底座板远离所述下座板的一侧设置有调高装置，所述调高装置用于调节抗风支座在横桥向上的高度。
7.通过上述设置，所述平面摩擦副可满足所述上座板的位移需求，所述转动摩擦副可以满足所述中座板的转动需求，所述环形弹簧的设置用于满足所述下座板在横桥向方向上的移动需求，满足了设置有该抗风支座的梁体在横桥向位移、竖桥向位移和梁体各向转动能力同时，实现了缓冲耗能的功能，当横向风载作用到抗风支座上时，所述环形弹簧可实现缓冲耗能的作用，从而减小横向风载对桥梁的影响，在保证抗风支座的刚度和阻尼均满足设计要求的同时，大大提升了其缓冲耗能性能，所述调高装置可以调节抗风支座在横桥
向上的高度，避免抗风支座和梁体之间出现缝隙，从而防止梁体在受到风载时对所述抗风支座和墩台形成冲击，一方面延长了桥梁的使用寿命，另一方面提升了桥梁的使用安全性。
8.进一步的，所述调高装置包括单楔形板，所述底座板的底面呈楔形面设置，并与所述单楔形板形成斜面配合，在所述单楔形板上设置有调高螺栓和调高侧板，所述调高螺栓穿过所述调高侧板与底座板连接。
9.在该设置中，通过所述调高螺栓调节所述抗风支座的高度，从而弥补所述抗风支座磨损形成的高度差，避免抗风支座与梁体之间形成缝隙，有效地保证了桥梁的使用寿命和使用安全性。
10.进一步的，在所述下座板上设置有耳板，限位螺栓穿过所述耳板与底座板连接，所述耳板用于所述下座板在横桥向上的位移限位。
11.所述底座板呈凹槽状设置，所述下座板设置在凹槽中，所述限位螺栓分别与耳板和所述凹槽的侧板连接，所述耳板至少用于下座板在横桥向上的位移限位，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板向底座板方向移动，带动所述耳板向所述底座板方向移动，当所述耳板与凹槽的侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
12.进一步的，所述调高装置包括第一楔形板、第二楔形板、调高螺栓和盆腔，所述第一楔形板和第二楔形板的斜面配合设置，且所述第一楔形板和第二楔形板可相对滑移地设置在所述盆腔中，所述盆腔包括两个盆腔侧壁，所述调高螺栓有两个，两个的调高螺栓各自穿过一个盆腔侧壁，并分别与第一楔形板和第二楔形板连接。
13.在该设置中，通过所述调高螺栓调节使得所述第一楔形板和第二楔形板相对滑动，从而调节所述抗风支座的高度，弥补所述抗风支座磨损形成的高度差，避免抗风支座与梁体之间形成缝隙，有效地保证了桥梁的使用寿命和使用安全性。
14.进一步的，所述底座板设置在盆腔中，所述下座板部分地设置在盆腔中，在所述下座板上设置有耳板，所述耳板与盆腔侧壁通过限位螺栓连接，所述耳板用于所述下座板在横桥向上的位移限位。
15.在该设置中，所述底座板呈平板设置，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板向底座板方向移动，带动所述耳板向所述底座板方向移动，当所述耳板与盆腔侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
16.进一步的，在所述下座板靠近底座板的一侧设置有环形槽，所述环形弹簧设置在所述环形槽中。
17.所述环形弹簧缓冲耗能的性能可以避免抗风支座在短时间的大幅度变形，从而降低了横向风载对梁体的影响，提升了桥梁的安全性。
18.进一步的，在所述环形槽的径向方向上，所述环形槽的侧壁与所述环形弹簧保持第一间隙。
19.所述第一间隙用于所述环形弹簧的压缩变形，以便在所述抗风支座受到横向风载时，所述环形弹簧能够发挥其缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性。
20.进一步的，所述环形弹簧包括外环和内环，所述内环与下座板和底座板抵接，所述
外环与所述下座板抵接。
21.所述内环在横桥向上的顶面与下座板抵接，底面与底座板抵接，所述外环在竖向上的外侧面与所述下座板抵接，在环形弹簧受到压力时，所述内环沿其与外环之间的楔形接触面滑动，使得所述环形弹簧压缩变形，当所述内环与所述环形槽的内环侧壁抵接时，所述内环被限位，所述环形弹簧达到最大行程，当横向风载减小后，在所述环形弹簧恢复力的作用下，所述下座板被推回至原位，完成抗风支座在一次横向风载作用下的变形过程。
22.进一步的，所述中座板和下座板的相对转动面为球形面，所述转动摩擦副设置在中座板和下座板的相对转动面之间，且所述转动摩擦副为球面摩擦副。
23.球面的接触结构可以在环面上形成一定的限位，在满足梁体转动的同时避免中座板和下座板之间发生脱落。
24.进一步的，所述中座板和下座板通过紧固螺栓可转动连接，在所述紧固螺栓与中座板之间设置有压紧垫圈，压紧垫圈与中座板的接触面为球形面。
25.所述压紧垫圈的球形面与所述球面摩擦副配合，在保证防脱落功能的前提下，可以满足所述抗风支座的转动需求。
26.相对于现有技术，本实用新型所述的缓冲耗能的可调高抗风支座具有以下优势：
27.本实用新型通过环形弹簧的设置，在抗风支座受到横向风载时起到缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间内发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性，再通过调高装置的设置，可以有效地应对抗风支座长期使用情况下横桥向高度降低的情况，避免梁体和抗风支座之间出现缝隙，从而有效地避免梁体在受到风载时对抗风支座和墩台的冲击，保证了桥梁的使用寿命和使用安全性。本实用新型结构简单，操作简单便捷，显著提高了抗风支座的缓冲耗能能力和应对高度降低的能力。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例所述的桥梁抗风支座中调高装置包括单楔形板时的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例所述的桥梁抗风支座中调高装置包括两个楔形板时的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1、上座板；2、平面摩擦副；3、中座板；4、下座板；41、环形槽；42、凹坑；43、耳板；5、紧固螺栓；6、压紧垫圈；7、球面摩擦副；8、圆柱弹簧；9、环形弹簧；91、外环；92、内环；10、限位螺栓；11、底座板；111、凸台；12、单楔形板；121、第一楔形板；122、第二楔形板；13、调高螺栓；14、盆腔。
具体实施方式
32.为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.下面结合附图具体描述本实用新型实施例的一种缓冲耗能的可调高抗风支座。
34.实施例1
35.本实施例提供一种缓冲耗能的可调高抗风支座，如图1所示，包括上座板1、中座板3、下座板4和底座板11，所述下座板4可沿横桥向移动地设置在底座板11上，所述中座板3可转动地设置在所述下座板4上，所述上座板1可竖向移动地设置在所述中座板3上，在所述上座板1与中座板3之间设置有平面摩擦副2，在所述中座板3与下座板4之间设置有转动摩擦副，在所述下座板4和底座板11之间设置环形弹簧9，所述环形弹簧9用于下座板4沿横桥向移动时的缓冲耗能，在所述底座板11远离所述下座板4的一侧设置有调高装置，所述调高装置用于调节抗风支座在横桥向上的高度。通过上述设置，所述平面摩擦副2可满足所述上座板1的位移需求，所述转动摩擦副可以满足所述中座板3的转动需求，所述环形弹簧9的设置用于满足所述下座板4在横桥向方向上的移动需求，满足了设置有该抗风支座的梁体在横桥向位移、竖桥向位移和梁体各向转动能力同时，实现了缓冲耗能的功能，当横向风载作用到抗风支座上时，所述环形弹簧9可实现缓冲耗能的作用，从而减小横向风载对桥梁的影响，在保证抗风支座的刚度和阻尼均满足设计要求的同时，大大提升了其缓冲耗能性能，所述调高装置可以调节抗风支座在横桥向上的高度，避免抗风支座和梁体之间出现缝隙，从而防止梁体在受到风载时对所述抗风支座和墩台形成冲击，一方面延长了桥梁的使用寿命，另一方面提升了桥梁的使用安全性。在部分可选的实施例中，所述转动摩擦副为球面摩擦副7，该设置在满足了防跌落的情况下，可以实现所述中座板3和下座板4的相对转动，满足了抗风支座的转动需求。可以看出，在本实施例中，调高装置通过保证抗风支座与梁体之间的距离，避免出现缝隙，来防止梁体对抗风支座和墩台的冲击，环形弹簧9通过缓冲抗风支座承受风载时的变形速度，避免梁体对抗风支座和墩台的冲击，从两个方面对抗风支座和墩台加以保护，显著地提升了桥梁的使用寿命和使用安全性。
36.具体的，所述平面摩擦副2为硬质摩擦副，包括不锈钢滑板和四氟滑板，所述不锈钢滑板通过焊接固定设置在上座板1上，所述四氟滑板固定设置在中座板3上，上述结构构成的平面摩擦副2在横桥向上压缩变形小，所述平面摩擦副2通过螺钉与中座板3连接，该设置在满足上座板1位移需求的同时还可以有效地防止四氟滑板脱落。
37.在该实施例中，所述调高装置包括单楔形板12，所述底座板11的底面呈楔形面设置，并与所述单楔形板12形成斜面配合，在所述单楔形板12上设置有调高螺栓13和调高侧板，所述调高螺栓13穿过所述调高侧板与底座板11连接。在该设置中，通过所述调高螺栓13调节所述抗风支座的高度，从而弥补所述抗风支座磨损形成的高度差，避免抗风支座与梁体之间形成缝隙，有效地保证了桥梁的使用寿命和使用安全性。在其中一个实施例中，当抗风支座在横桥向的高度调整到位后，通过六角螺母锁死，避免斜面之间的相对滑移。需要说明的是，所述调高侧板可以与单楔形板12一体成型或者分体式设置。
38.作为其中一个可选的实施例，在所述下座板4靠近底座板11的一侧设置有环形槽41，所述环形弹簧9设置在所述环形槽41中。在部分实施例中，所述环形槽41还用于所述环形弹簧9的形变限位。应当理解，所述环形槽41与环形弹簧9径向尺寸之间留有一定的间隙，使得所述环形弹簧9在抗风支座受到横向风载时变形，从而使所述下座板4向所述底座板11方向移动，所述环形槽41用于限定所述环形弹簧9的最大变形量，也限定了所述下座板4向底座板11方向的移动行程，在横向风载变小之后，压缩状态的环形弹簧9提供回弹力使所述
下座板4回复原位，实现了所述下座板4沿横桥向方向移动的功能，在此过程中，所述环形弹簧9缓冲耗能的性能可以避免抗风支座在短时间的大幅度变形，从而降低了横向风载对梁体的影响，提升了桥梁的安全性。
39.作为其中的一个实施例，在所述环形槽41的径向方向上，所述环形槽41的侧壁与所述环形弹簧9保持第一间隙。所述第一间隙用于所述环形弹簧9的压缩变形，以便在所述抗风支座受到横向风载时，所述环形弹簧9能够发挥其缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性。
40.作为本实用新型的一个可选的实施例，所述环形弹簧9包括外环91和内环92，所述内环92与下座板4和底座板11抵接，所述外环91与所述下座板4抵接。具体的，所述内环92在横桥向上的顶面与下座板4抵接，底面与底座板11抵接，所述外环91在竖向上的外侧面与所述下座板4抵接，在环形弹簧9受到压力时，所述内环92沿其与外环91之间的楔形接触面滑动，使得所述环形弹簧9压缩变形，当所述内环92与所述环形槽41的内环侧壁抵接时，所述内环92被限位，所述环形弹簧9达到最大行程，所述下座板4也达到最大行程，当横向风载减小后，在所述环形弹簧9恢复力的作用下，所述下座板4被推回至原位，完成抗风支座在一次横向风载作用下的变形过程。应当理解，在此情况下，所述第一间隙位于所述内环92与环形槽41的内环侧壁之间。需要说明的是，所述内环92和外环91的斜面接触形成接触对，在内环92和外环91接触对之间涂抹有固体润滑剂。
41.作为一个较佳的实施例，在所述下座板4和底座板11之间还设置有圆柱弹簧8，所述圆柱弹簧8用于提升所述下座板4沿横桥向移动时的回弹性能。所述圆柱弹簧8可以实现下座板4的快速回弹，大大提升了抗风支座的回弹性能。
42.在本实用新型的另一个实施例中，在所述下座板4靠近底座板11的一侧设置有凹坑42，在所述底座板11上设置有凸台111，所述凸台111伸入所述凹坑42中，且所述凸台111的顶端与凹坑42的底部保持第二间隙，所述圆柱弹簧8套设在所述凸台111的外侧，所述圆柱弹簧8的第一端与所述下座板4抵接，所述圆柱弹簧8的第二端与所述底座板11抵接。在部分可选的实施例中，所述凸台111和/或环形槽41用于限定所述下座板4在横桥向方向上的压缩行程，具体根据凸台111在横桥向上的顶端与凹坑42底面抵接，以及内环92与环形槽41的内环侧壁抵接的先后顺序确定，在此不再加以限定和赘述，优选的，上述两组抵接关系同时达成或者凸台111在横桥向上的顶端与凹坑42底面抵接先达成，在此情况下，对环形弹簧9起到良好的保护作用，避免其形变过大造成损坏。通过上述设置，当所述抗风支座受到横向风载时，在所述环形弹簧9变形的同时，所述圆柱弹簧8被同步压缩，所述凸台111用于所述圆柱弹簧8的导向，避免其产生其他方向的位移，所述第二间隙用于提供圆柱弹簧8的变形空间，当横向风载减小后，所述圆柱弹簧8和环形弹簧9同时提供回弹力，使得所述下座板4快速回弹，加快了下座板4的回复速度，也使得所述抗风支座可以承受更大的横向风载。
43.在部分较佳的实施例中，所述圆柱弹簧8、凸台111、凹坑42形成的回弹结构有多个，多个所述回弹结构与所述环形弹簧9同轴心呈圆周均布设置。该设置可以一方面可以显著增大所述抗风支座所能承受的横向风载，且增大其回弹力，另一方面使得所述圆柱弹簧8对所述下座板4的作用力均匀分布，避免下座板4因为受力不均发生卡阻的情况，保证了抗风支座的正常运行。
44.作为其中可选的实施例，所述回弹结构形成的圆周在环形弹簧9的径向外侧和/或
内侧。上述设置均可以保证所述下座板4在横桥向上的正常移动，且可以增大所述抗风支座所能承受的横向风载，并增大下座板4的回弹力，保证了梁体在遇到横向风载时的安全性。当所述圆周在环形弹簧9的径向的内侧和外侧时表示，所述回弹结构至少形成两个圆周，其中，至少一个圆周在环形弹簧9径向的内侧，至少一个圆周在环形弹簧9径向的外侧。
45.作为其中一个较佳的实施例，所述中座板3和下座板4的相对转动面为球形面，所述转动摩擦副设置在中座板3和下座板4的相对转动面之间，且所述转动摩擦副为球面摩擦副7。球面的接触结构可以在环面上形成一定的限位，在满足梁体转动的同时避免中座板3和下座板4之间发生脱落。
46.在本实施例中，所述中座板3和下座板4通过紧固螺栓5可转动连接，在所述紧固螺栓5与中座板3之间设置有压紧垫圈6，压紧垫圈6与中座板3的接触面为球形面。所述压紧垫圈6的球形面与所述球面摩擦副7配合，在保证防脱落功能的前提下，可以满足所述抗风支座的转动需求。
47.在另一个可选的实施例中，在所述下座板4上设置有耳板43，限位螺栓10穿过所述耳板43与底座板11连接，所述耳板43用于所述下座板4在横桥向上的位移限位。应当理解，所述底座板11呈凹槽状设置，所述下座板4设置在凹槽中，所述限位螺栓10分别与耳板43和所述凹槽的侧板连接，所述耳板43至少用于下座板4在横桥向上的位移限位，具体的，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板4向底座板11方向移动，带动所述耳板43向所述底座板11方向移动，当所述耳板43与凹槽的侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧9和圆柱弹簧8被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
48.需要说明的是，在本实施例中，所述环形槽41、凸台111、耳板43均可用于下座板4在横桥向上的位移限位，选择性地使用其中一种即可，优选的，所述耳板43用于下座板4在横桥向上的位移限位。
49.实施例2
50.本实施例提供一种缓冲耗能的可调高抗风支座，如图1所示，包括上座板1、中座板3、下座板4和底座板11，所述下座板4可沿横桥向移动地设置在底座板11上，所述中座板3可转动地设置在所述中座板3上，所述上座板1可竖向移动地设置在所述中座板3上，在所述上座板1与中座板3之间设置有平面摩擦副2，在所述中座板3与下座板4之间设置有转动摩擦副，在所述下座板4和底座板11之间设置环形弹簧9，所述环形弹簧9用于下座板4沿横桥向移动时的缓冲耗能，在所述底座板11远离所述下座板4的一侧设置有调高装置，所述调高装置用于调节抗风支座在横桥向上的高度。
51.区别在于：在本实施例中，如图2所示，所述调高装置包括第一楔形板121、第二楔形板122、调高螺栓13和盆腔14，所述第一楔形板121和第二楔形板122的斜面配合设置，且所述第一楔形板121和第二楔形板122可相对滑移地设置在所述盆腔14中，所述盆腔14包括两个盆腔侧壁，所述调高螺栓13有两个，两个的调高螺栓13各自穿过一个盆腔侧壁，并分别与第一楔形板121和第二楔形板122连接。在该设置中，通过所述调高螺栓13调节使得所述第一楔形板121和第二楔形板122相对滑动，从而调节所述抗风支座的高度，弥补所述抗风支座磨损形成的高度差，避免抗风支座与梁体之间形成缝隙，有效地保证了桥梁的使用寿命和使用安全性。在其中一个实施例中，当抗风支座在横桥向上的高度调整到位后，通过六角螺母锁死，避免斜面之间的相对滑移。
52.作为其中可选的实施例，所述底座板11设置在盆腔14中，所述下座板4部分地设置在盆腔14中，在所述下座板4上设置有耳板43，所述耳板43与盆腔侧壁通过限位螺栓10连接，所述耳板43用于所述下座板4在横桥向上的位移限位。所述限位螺栓10与盆腔侧板的连接实现了调高装置与抗风支座的连接，避免两者出现脱落，在该设置中，所述底座板11呈平板设置，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板4向底座板11方向移动，带动所述耳板43向所述底座板11方向移动，当所述耳板43与盆腔侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧9和圆柱弹簧8被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
53.本实施例中的其余结构可以参考实施例1，在此不再赘述。
54.需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“尾端”、“首端”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
55.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。