一种具备多级抗震性能的减隔震支座的制作方法

1.本发明涉及桥梁减震支座，具体涉及一种具备多级抗震性能的减隔震支座，属于土木工程领域。


背景技术：

2.桥梁是公路交通的重要组成部分，地震发生时由于桥梁倒塌造成的交通瘫痪和间接经济损失不可估计。一般为了降低地震造成的损失，桥梁工程中往往采用在上下部结构之间安装减隔震装置，改善桥梁的抗震性能。隔震的本质是将结构与地震作用尽可能分离，从而降低桥梁结构的地震力。随着国家对基础建设投入力度不断加大，涌现出了各类新型结构形式的桥梁，对于支座的功能、结构形式和造价要求不断增高。近些年地震频发，对桥梁结构的抗震性能提出了更高的要求，国内外学者、专家也发明出各种不同种类的减隔震支座。
3.目前，国内常用的减隔震装置包括叠层橡胶支座、滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座等。
4.叠层橡胶支座通过橡胶和多层钢板交叠而成，钢板改变了普通橡胶支座竖向刚度小的缺点，使之能承受较大的竖向荷载。叠橡胶支座主要依靠增加桥梁结构的柔性，从而延长自振周期，达到减震的效果，但增加了主梁和墩、台之间的相对位移；橡胶易受温度变化和氧化作用的影响导致老化开裂；在高温下也容易产生变形。
5.国内滑动摩擦支座以聚四氟乙烯支座为主，具有摩擦系数极低、自润滑免维护、适应性强、耐摩擦高寿命等优点，可以满足较大的横向位移要求，但不具备平衡位置的恢复力特性，使得主梁与墩、台之间的相对位移难以控制。
6.铅芯橡胶支座将橡胶和弹塑性阻尼结合在一起，能够承担上部结构的重量，延长结构自振周期，同时提供一定阻尼，具有良好的抗震功能。但一旦在地震中支座发生破坏，外漏铅芯会造成环境污染。
7.在减隔震装置工作时，通常会利用减震部件对下部结构输入的地震力进行缓冲处理，但是难以达到抗震韧性中提到的多级抗震设计。基于多级抗震设计的减隔震支座，在地震发生时，减隔震支座的破坏是分级分阶段进行的，进而只需在震后对减隔震支座破坏部位进行修复。
8.综上，现有的减隔震支座存在缓冲与减震的性能较为单一，破坏后修复较为困难的问题。


技术实现要素：

9.本发明专利的目的：本发明是为了解决现有的减隔震支座存在缓冲与减震的性能较为单一，破坏后修复较为困难的问题，本发明提供一种具备多级抗震性能的减隔震支座。
10.本发明的目的是这样实现的：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，它包括上支座板、下支座板、中心承压块、挡圈和组合构件；
11.上支座板固定在挡圈的上部，下支座板固定在中心承压块的下部，所述挡圈的内壁与中心承压块的外侧壁通过多个沿圆周方向均布设置的组合构件连接；
12.所述组合构件包括钢柱、钢套筒、失稳敏感型构件和弹簧；
13.钢柱左端与挡圈的内侧壁固接或铰接，钢套筒的右端中心承压块的外侧壁固接或铰接，钢柱的截面由左至右为阶梯状收缩分布，所述钢柱的右端插入设置钢套筒的左端空腔内，弹簧设置在钢套筒的空腔内，钢柱的右端顶紧弹簧，失稳敏感型构件的左端与钢柱的中部台肩处铰接，失稳敏感型构件的右端与钢套筒的左端外壁处铰接。
14.进一步地，挡圈为圆筒状，中心承压块为圆柱状。
15.再进一步地，挡圈与中心承压块同轴设置。
16.进一步地，上支座板和下支座板均为圆形连接板。
17.再进一步地，上支座板、下支座板、中心承压块和挡圈同轴设置。
18.进一步地，上支座板和下支座板上均设置有多个安装孔。
19.再进一步地，上支座板的多个安装孔和下支座板的多个安装孔均沿圆周方向均布设置。
20.进一步地，上支座板和中心承压块之间设有滑板。
21.再进一步地，所述失稳敏感型构件和钢柱所采用的材质为高强钢或铝合金。
22.进一步地，所述组合构件还包括两个法兰盘，左端的法兰盘与挡圈的内壁通过螺栓连接，左端的法兰盘与钢柱固接，右端的法兰盘与中心承压块的外侧壁也通过螺栓连接，右端的法兰盘与钢套筒固接。
23.有益效果：
24.(1)本发明通过下述实现了“多道设防、分级抗震”的设计理念。
25.在多遇地震和中震作用下：此时地震动较小，受压侧失稳敏感型构件未达到临界力，承载能力未降低；受拉侧失稳敏感型构件拉伸，钢柱在钢套筒内部略微发生滑移，弹簧随钢柱做伸缩运动，具有良好的自复位能力，支座部件均处于弹性阶段。
26.在罕遇地震作用下：随着地震动的增强，失稳敏感性构件逐一达到临界力，丧失承载能力，其余部件均处于弹性阶段，此时钢柱在钢套筒内部滑移，弹簧随钢柱做伸缩运动，与滑板一同起到耗能作用，由于失稳敏感型构件丧失承载能力，支座水平刚度降低，延长结构自振周期，减小结构地震反应，失稳敏感构件作为非关键构件在震后破坏易替换，整体经济效益得到提高。
27.(2)由于支座内部钢柱和弹簧的存在，即便减隔震支座水平刚度降低，减隔震支座也不会立即发生破坏；达到最终破坏仍需增大地震力使得钢柱达到临界力，逐一失去承载能力，从而达到分级抗震设计思想理念。
28.(3)该发明有良好的自复位功能。本减隔震支座装设有弹簧，可在地震发生后恢复至近似正常工作状态。耗能明显。本支座通过滑板、弹簧和失稳敏感型构件逐级耗能，能够将地震输入的能量耗散。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明俯视图；
31.图2是本发明正面剖面图；
32.图3是组合构件细部图；
33.图4是地震作用下支座工作模拟图；
34.附图标记：1-上支座板，2-下支座板，3-钢柱，4-安装孔，5-中心承压块，6-挡圈， 7-滑板，8-钢套筒，9-失稳敏感构件，10-螺栓，11-法兰盘，12-弹簧，13-组合构件。
具体实施方式
35.具体实施方式一：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，它包括上支座板1、下支座板2、中心承压块5、挡圈6和组合构件13；
36.上支座板1固定在挡圈6的上部，下支座板2固定在中心承压块5的下部，所述挡圈 6的内壁与中心承压块5的外侧壁通过多个沿圆周方向均布设置的组合构件13连接；
37.所述组合构件13包括钢柱3、钢套筒8、失稳敏感型构件9和弹簧12；
38.钢柱3左端与挡圈6的内侧壁固接或铰接，钢套筒8的右端中心承压块5的外侧壁固接或铰接，钢柱3的截面由左至右为阶梯状收缩分布，所述钢柱3的右端插入设置钢套筒 8的左端空腔内，弹簧12设置在钢套筒8的空腔内，钢柱3的右端顶紧弹簧12，失稳敏感型构件9的左端与钢柱3的中部台肩处铰接，失稳敏感型构件9的右端与钢套筒8的左端外壁处铰接。
39.本实施方式中：中心承压块设置在上支座板和下支座板之间，挡圈设置在中心承压块外部，进而限制上支座板产生水平向位移的距离，中心承压块用于承受压力。
40.钢柱插入设置在钢套筒中，且钢柱顶紧弹簧，钢柱能在钢套筒中滑动，失稳敏感型构件失稳敏感型构件的左端与左端的法兰盘铰接，失稳敏感型构件的右端与钢套筒的左端铰接，当受到震动时，钢柱朝向钢套筒滑动，失稳敏感型构件弯曲，通过弹性形变分散较多的力，之后弹簧复位，推动钢柱反方向移动，带动失稳敏感型构件恢复原状。
41.具体实施方式二：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，挡圈6为圆筒状，中心承压块5为圆柱状。
42.其他实施方式与具体实施方式一相同。
43.具体实施方式三：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，挡圈6与中心承压块5同轴设置。
44.本实施方式中：心承压块位于环形挡块内部且两者同轴，
45.其他实施方式与具体实施方式二相同。
46.具体实施方式四：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，上支座板1和下支座板2均为圆形连接板。
47.其他实施方式与具体实施方式三相同。
48.具体实施方式五：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，上支座板1、下支座板2、中心承压块5和挡圈6同轴设置。
49.其他实施方式与具体实施方式四相同。
50.具体实施方式六：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，上支座板1和下支座板2上均设置有多个安装孔4。
51.本实施方式中：主梁及桥墩埋入的预埋件通过安装孔与上支座板/下支座板相连，上支座板通过安装孔与桥梁主梁下表面平行固定在一起，下支座板通过安装孔与桥墩上表面平行固定在一起。
52.其他实施方式与具体实施方式一相同。
53.具体实施方式七：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，上支座板1的多个安装孔4 和下支座板2的多个安装孔4均沿圆周方向均布设置。
54.其他实施方式与具体实施方式六相同。
55.具体实施方式八：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，上支座板1和中心承压块5 之间设有滑板7。
56.本实施方式中：所述的滑板夹设在上下支座板之间，滑板能够相对上支座板滑动。
57.其他实施方式与具体实施方式一相同。
58.具体实施方式九：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，所述失稳敏感型构件9和钢柱3所采用的材质为高强钢或铝合金。
59.本实施方式中：不同材质的失稳敏感型构件能够产生不同的效果，具体根据实际使用过程选择。
60.其他实施方式与具体实施方式一相同。
61.具体实施方式十：一种具备多级抗震性能的减隔震支座，所述组合构件13还包括两个法兰盘11，左端的法兰盘11与挡圈6的内壁通过螺栓10连接，左端的法兰盘11与钢柱3 固接，右端的法兰盘11与中心承压块5的外侧壁也通过螺栓10连接，右端的法兰盘11与钢套筒8固接。
62.其他实施方式与具体实施方式一相同。