[发明专利]一种减震隔震双向球支座

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁、建筑工程技术领域，具体涉及一种减震效果良好的减震隔震双向球支座。

背景技术

地震是因地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的振动；强烈的地面振动，会直接和间接造成桥梁、建筑物的倒塌及破坏，成为灾害。

20世纪以来，大量学者投入于地震的科学研究，直到上世纪50年代基本建立了“地震工程理论体系”，正确意义上认识地震的成因、机理。70年代以后，抗震理论得到迅速发展，特别是减、隔震技术提出，对结构工程抗震设计起到革命性的作用。减、隔震技术采用了以柔克刚，突破了传统的“肥梁胖柱”硬抗的理念，提升了结构工程整体抗震能力的同时大大降低工程造价。

1973年新西兰建成第一座隔震桥梁，1987年3月发生烈度为9度的地震，只是个别支座产生较大的位移，震后很快得以修复；1992年4月美国加州大地震（峰值加速度0.55g），Eel River Bridge采用减、隔震设计，震后桥梁完好无损。至今，已有成千上万的工程采用减、隔震设计理念。

FDSB钟摆式隔震支座是根据单摆的原理研发用于桥梁工程、建筑工程的隔震支座；传统的桥梁或建筑结构的自振周期是取决于结构的刚度、质量，若其自振周期与地震波特征周期一致时将会发生结构共振导致结构地震损坏；为避免这一现象，通过在桥梁与桥墩之间的钟摆式隔震支座（替代常规桥梁支座），调整桥梁结构系统自振周期来降低桥梁结构地震响应。此类隔震支座早在上世纪八十年代美国工程上应用，现已成为欧美发达地区主要选用的减、隔震产品。

钟摆式减震支座有两个滑动面，中间是球冠衬板，通过球冠衬板与两个滑动面的摩擦滑动来提供所需要的位移。钟摆式减震支座通过耐高温、高摩擦系数、高耐磨特性的材料将地震的一部分能量转化为热能和通过钟摆式结构将地震的一部分能量转化为势能，同时钟摆式结构可实现自我恢复，不用震后调整。抗震盆式橡胶支座，利用橡胶的弹性，减少地震对桥梁的伤害。上市时间较早，应用比较广泛。

抗震型球支座，上、下支座板能相对转动，能沿设计限定方向滑动。在相对运动的过程中，利用高耐温、高摩擦系数、高耐磨特性的材料将地震能量转化为热能，以达到减震效果。而现有的钟摆式减震支座只能减弱水平方向的动能，不能吸收或减弱竖直方向的动能。抗震盆式橡胶支座不能吸收或减弱竖直方向的动能，也不能自我恢复。对于抗震型球支座，在设计不允许有相对滑动方向的地震能量，只能靠支座自身承受，一旦破坏就是永久性破坏，不能修复。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于如何提供一种减震隔震双向球支座，其旨在解决现有的减震隔震支座只能减弱水平方向的动能，不能吸收或减弱竖直方向的动能以及不能自我恢复和不能修复的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种减震隔震双向球支座，包括下支座板、上支座板、锚栓和套筒，在所述下支座板与上支座板之间从下而上还依次设置有减震橡胶板、球凹衬板、球面滑板、球冠衬板和减震滑板，减震滑板和球面滑板分别附着在球冠衬板上下两面，其特征在于，在所述上支座板、下支座板的左右两端均设有导向板和剪力螺栓，导向板经剪力螺栓固定在上支座板和下支座板上。

在本发明中，所述球面滑板和减震滑板均由耐高温、高摩擦系数、高耐磨特性的材料制成。

在本发明中，所述减震橡胶板由天然橡胶制成，起减震作用。

本发明的设计原理为：

一、利用钟摆式结构将地震水平方向的能量转化为势能，地震过后，又将势能转换动能；在动能与势能相互转换的过程中，上支座板与球冠衬板，球冠衬板与球凹衬板产生相互滑动，滑动面上的高耐温、高摩擦系数、高耐磨特性的材料能将地震能量转化为热能。

二、利用橡胶的弹性吸收地震时桥梁竖向的动能，将其转化为自身的势能和热能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、本发明在下支座板上设置减震橡胶板，利用橡胶的弹性吸收地震时桥梁竖向的动能，将其转化为自身的势能和热能，该减震橡胶板根据竖向承载力的变化而产生不同的压缩变形量，降低了支座部件间的硬冲击。

二、在导向板的限制作用下，球冠衬板相对上支座板和球凹衬板做钟摆运动，减震滑板附着在球冠衬板上，与上支座板发生滑动摩擦，吸收支座的动能，并向空气中散发热量，这样大大提高了支座的减震效果。

三、用剪力螺栓将导向板固在上支座板上，地震超过一定强度时，上、下支座板的相对滑移距离大大增加，至使大力撞击导向板剪断剪力螺栓，地震过后，只需更换剪力螺栓，将导向板复位，就能将支座恢复到正常使用状态。