[发明专利]一种椭球面各向异性摩擦单摆支座

说明书

本发明公开了一种椭球面各向异性摩擦单摆支座，包括：上座板，顶面为平面，底面为椭球形凹面；下座板，底面为平面，顶面为凹球曲面；铰接滑块，设置于上座板与下座板之间，顶面为与所述椭球形凹面相匹配的椭球形凸面，底面为与所述凹球曲面相匹配的凸球曲面。本发明提供的椭球面各向异性摩擦单摆支座，铰接滑块下部与下座板上部凹槽为球面，铰接滑块通过球面实现了任意水平方向的转动；铰接滑块与下座板上部凹槽间设置竖向转动间隙，实现了支座上座板水平摆动时铰接滑块的竖向转动，进而实现了桥梁纵横桥向的各向异性减隔震设计，且支座在速度≥500mm/s的快速剪切摩擦试验下性能完好。

技术领域

本发明涉及桥梁或建筑构件技术领域，尤其涉及一种桥梁或建筑用椭球面各向异性摩擦单摆支座。

背景技术

近年来，地震灾害频发，造成桥梁结构损伤、破坏。而桥梁作为重要的生命线工程结构，在防震减灾中具有重要的地位。一旦桥梁结构遭受地震破坏，不仅会造成严重的经济损失，且会给地震应急恢复和灾后重建带来很大的困难。因此，对桥梁的抗震设计显得尤为重要，尤其是位于地震烈度高、活跃区域的长大桥梁，对桥梁结构的基于性能需求的减隔震设计提出了更高的要求。

基于性能的减隔震设计的主要思路是，针对不同的设防水准、不同的结构，制定对应的性能目标，通过抗震设计，使结构可以在不同设防水准作用下的地震响应满足制定的抗震性能目标。

在传统的减隔震设计中，常用的减隔震支座主要有橡胶类减隔震支座和摩擦摆支座，但是橡胶类减隔震支座承载能力受限，且其等效刚度与变形成反比，呈非线性状态，在地震作用下大变形时刚度较小，同时橡胶类减隔震支座易老化而降低减隔震性能。而摩擦摆支座承载能力高、性能稳定、减隔震性能好，广泛应用于桥梁减隔震设计中。

摩擦摆支座是对长大桥梁结构进行减隔震设计的减隔震装置之一，其主要是将滑动支座和钟摆的相结合，通过摩擦摆支座的长周期，延长桥梁结构的自振周期，使桥梁结构避开地震响应较大的区段，减弱地震对桥梁上部结构的响应。但是，传统的摩擦摆支座存在以下不足：①支座尺寸庞大，一般摩擦摆支座的滑板为改性聚四氟乙烯或者超高分子聚乙烯材质，滑板设计面压约为30～45MPa，在相同吨位支座结构设计中滑板尺寸大，而导致支座整体的尺寸较大，不仅浪费钢材，且增大了墩顶盖梁的尺寸，增加工程建设成本；②支座高度较高，一些摩擦摆支座为了避免竖向发生抬升现象，增设带有平面摩擦副的滑块，导致总体高度变高；③各向同性，传统的摩擦摆支座上下座板摩擦副为圆形，支座纵横桥向的曲率半径、纵横向滑动位移等相同，无法提供纵横桥向不同的减隔震刚度。因此，传统的摩擦摆支座无法根据桥梁结构纵横桥向的振动特性分别进行减隔震设计，即无法实现长大桥梁基于性能需求的减隔震设计。现有技术中提供的一种各向异性摩擦双摆支座，可将支座的任意角度位移分解为纵向和横向两个方向，但该支座为四块结构，支座相对高度会比单摆支座高，受限与支座安装空间高度，这类各向异性摩擦双摆支座的应用会受限。

为了适应长大桥梁各向基于性能的减隔震设计，改善支座及桥梁结构的受力性能，应使摩擦摆支座在地震作用下对桥梁纵、横桥向同时具有适应自身隔震性能需求的减隔震参数，实现桥梁纵横桥梁各向异性减隔震设计，并具有良好的滞回耗能特性，适应性广，且更经济。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有摩擦摆支座存在的不足，本发明提供了一种椭球面各向异性摩擦单摆支座，以实现桥梁纵横桥向的各向异性减隔震设计。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种椭球面各向异性摩擦单摆支座，包括：上座板1，顶面为平面，底面为椭球形凹面；下座板3，底面为平面，顶面为凹球曲面；铰接滑块2，设置于上座板1与下座板3之间，顶面为与所述椭球形凹面相匹配的椭球形凸面，底面为与所述凹球曲面相匹配的凸球曲面。