具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座

《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》是洛陽雙瑞特種裝備有限公司於2016年8月30日申請的專利，該專利的公布號為CN106149552A，授權公布日為2016年11月23日，發明人是李恆躍、王勇、顧海龍。

《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》涉及一種具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，該支座設有下座板、中座板和上座板；所述下座板的上部四側均設有限位板，下座板和上座板上滑移凹球面的外部均設有內嵌圓環；所述中座板設定在下座板和上座板的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板的直徑；該發明通過在下座板的上部四側設定限位板，且在上座板和下座板上設定內嵌圓環，中座板設定在下座板和上座板的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板的直徑，可有效解決梁體落梁的問題。

2020年7月14日，《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座
• 申請人：洛陽雙瑞特種裝備有限公司
• 申請日：2016年8月30日
• 申請號：2016107636638
• 公布號：CN106149552A
• 公布日：2016年11月23日
• 發明人：李恆躍、王勇、顧海龍
• 地址：河南省洛陽市高新區濱河北路88號
• Int. Cl.：E01D19/04(2006.01)I、E04B1/98(2006.01)I、E04B1/36(2006.01)I、E04H9/02(2006.01)I
• 代理機構：洛陽公信智慧財產權事務所
• 代理人：宋晨煒
• 類別：發明專利

專利背景

2016年8月之前的公路橋樑大量使用鋼構橋樑，同時鐵路橋樑大多採用無縫線路。2016年前的雙曲面球型減隔震支座在水平滑動過程中常常伴隨著豎向升高，形成梁體抬高現象，導致鋼構橋樑的內力重新分布和鐵路軌道的平整度，容易引發行車安全隱患。同時，減隔震支座的震後位移通常按抗震計算結果設計，但地震時存在種種不可預測的因素，不排除震後位移超出理論計算值的可能性，當支座在地震情況下運動至最大位移處時，因為沒有擋塊，容易造成梁體落梁危險。

發明內容

專利目的

針對2016年8月之前的雙曲面球型減隔震支座易形成梁體抬高現象，容易引發行車安全隱患和地震梁體落梁危險等問題，《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》提供一種具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座。

技術方案

《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》該支座設有下座板、中座板和上座板，所述下座板的上部和上座板下部均設有滑移凹球面，所述中座板的上、下表面均為凸球面；所述下座板的上部和中座板的下部分別設有相匹配的凹球面滑板和凸球面滑板，中座板的上部和上座板的下部分別設有相匹配的凸球面滑板和凹球面滑板，還設有頂座板和限位板，所述頂座板設定在上座板的上部，頂座板下部四周設有擋塊；上座板的上部和頂座板的下部均設有平面滑板；所述下座板的上部限位方向兩側均設有限位板，下座板和上座板上滑移凹球面的外部均設有內嵌圓環；所述中座板設定在下座板和上座板的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板的直徑。

所述上座板與中座板之間、中座板與下座板之間的凹球面滑板和凸球面滑板分別組成上球面摩擦副和下球面摩擦副，這兩個摩擦副均為滑動及轉動摩擦副，所述凹球面滑板和凸球面滑板其中一個為不鏽鋼球面滑板，另一個為非金屬球面滑板。

所述頂座板與上座板之間的平面滑板組成平面摩擦副，其中一個為不鏽鋼平面滑板，另一個為非金屬平面滑板。

所述上座板的上部外四周和與其相對應的擋塊內側均設有導向滑板。

所述上座板的下部外四周和與其相對應的限位板內側均設有導向滑板。

所述中座板為上、下表面均呈凸球面的圓柱形。

有益效果

《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》通過在下座板的上部限位方向設定限位板，且在上座板和下座板上設定內嵌圓環，中座板設定在下座板和上座板的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板的直徑，可有效解決梁體落梁的問題；正常運行時，支座的曲面摩擦副受到四周限位板約束，僅頂座板與上座板之間的平面摩擦副可水平滑動，支座的正常滑行不會帶來梁體的抬升，滿足橋樑正常行車平穩性要求；小震時，支座的平面摩擦副首先滑動，可能會運行到水平極限位置，在地震力小於限位板的水平極限承載力時，限位板仍然起到限位作用，支座起到硬抗式支座功能作用；中震時，當地震水平力超過限位板的水平極限承載力時，限位板剪斷破壞，兩個球面摩擦副的水平滑動約束解除，支座通過上座板與中座板、中座板與下座板的雙球面合成作用實現水平往復滑動，在往復滑動過程中，通過滑動面的摩擦阻力耗散地震能量，並延長結構自振周期，達到減隔震效果；大震時，支座運行到地震最大位移處，支座在水平方向從上到下頂座板永久擋塊與上座板上部側面部位相互接觸、上座板下部內嵌圓環與中座板接觸擠壓，中座板與下座板上部內嵌圓環接觸擠壓，這樣支座在水平方向各個部件依次相互接觸擠壓，阻止梁體繼續向前運動最終實現支座的防落梁功能作用；地震過後，支座上部結構自重沿曲面方向的分力作為回復力，使支座復位。

附圖說明

圖1是《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》實施例1結構示意圖；

圖2是該發明實施例1結構的A-A剖視圖；

圖3是該發明實施例2結構示意圖；

圖4是該發明實施例2結構的A-A剖視圖；

圖5是該發明實施例中防落梁功能起作用時的結構示意圖；

附圖示記：1、下座板，2、中座板，3、上座板，4、頂座板，5、限位板，6、下球面摩擦副，7、上球面摩擦副，8、平面摩擦副，9、導向摩擦副，10、錨栓。

技術領域

《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》涉及橋樑結構或建築技術領域，具體的說是一種具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座。

權利要求

1.一種具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，該支座設有下座板（1）、中座板（2）和上座板（3），所述下座板（1）的上部和上座板（3）下部均設有滑移凹球面，所述中座板（2）的上、下表面均為凸球面；所述下座板（1）的上部和中座板（2）的下部分別設有相匹配的凹球面滑板和凸球面滑板，中座板（2）的上部和上座板（3）的下部分別設有相匹配的凸球面滑板和凹球面滑板，其特徵在於：還設有頂座板（4）和限位板（5），所述頂座板（4）設定在上座板（3）的上部，頂座板（4）底部四周設有擋塊；上座板（3）的上部和頂座板（4）的下部均設有平面滑板；所述下座板（1）的上部限位方向兩側均設有限位板（4），下座板（1）和上座板（3）上滑移凹球面的外部均設有內嵌圓環；所述中座板（2）設定在下座板（1）和上座板（3）的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板（2）的直徑。

2.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述上座板（3）與中座板（2）之間、中座板（2）與下座板（1）之間的凹球面滑板和凸球面滑板分別組成上球面摩擦副（7）和下球面摩擦副（6），這兩個摩擦副均為滑動和轉動摩擦副，所述凹球面滑板和凸球面滑板其中一個為不鏽鋼球面滑板，另一個為非金屬球面滑板。

3.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述頂座板（4）與上座板（3）之間的平面滑板組成平面摩擦副（8），其中一個為不鏽鋼平面滑板，另一個為非金屬平面滑板。

4.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述上座板（3）的上部外四周和與其相對應的擋塊內側均設有導向滑板。

5.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述上座板（3）的下部外四周和與其相對應的限位板（5）內側均設有導向滑板。

6.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述中座板（2）為上、下表面均呈凸球面的圓柱形。

7.如權利要求1所述的具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，其特徵在於：所述頂座板（4）底部四周的擋塊為永久擋塊。

實施方式

如圖所示：《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》該支座設有下座板1、中座板2和上座板3，所述下座板1的上部和上座板3下部均設有滑移凹球面，所述中座板2的上、下表面均為凸球面；所述下座板1的上部和中座板2的下部分別設有相匹配的凹球面滑板和凸球面滑板，中座板2的上部和上座板3的下部分別設有相匹配的凸球面滑板和凹球面滑板，所述下座板1的上部限位方向兩側均設有限位板4，下座板1和上座板3上滑移凹球面的外部均設有內嵌圓環；所述中座板2設定在下座板1和上座板3的滑移凹球面及內嵌圓環圍成的空間內，且圍成的空間直徑大於中座板2的直徑。

• 實施例1

給出多向活動防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，如圖1、2所示。其主要由下座板1、中座板2、上座板3、頂座板4、限位板5、下球面摩擦副6、上球面摩擦副7、平面摩擦副8、導向摩擦副9和錨栓10等部件組成。下座板1的上部四周均設定有限位板5，上部內嵌圓柱面，中心部位為球面，球面上部焊接球面不鏽鋼滑板；中座板2上、下部均為凸球面，外側為圓柱面，上、下凸球面均鑲嵌非金屬球面滑板；上座板3上部為平面，並鑲嵌非金屬滑板，上、下部四側均設定導向非金屬滑板，下部內嵌圓柱面，下部中心為凹球面，凹球面上焊接球面不鏽鋼滑板；頂座板4下部四周設定有永久擋塊，擋塊上焊接導向不鏽鋼滑板，下部中心焊接有平面不鏽鋼滑板。

下座板1焊接的球面不鏽鋼滑板與中座板2鑲嵌的非金屬滑板組成下球面摩擦副6；上座板3焊接的球面不鏽鋼滑板與中座板2鑲嵌的非金屬滑板組成上球面摩擦副7；頂座板4焊接的平面不鏽鋼滑板與上座板3鑲嵌的非金屬滑板組成平面摩擦副8；頂座板4焊接的導向不鏽鋼滑板與上座板3上部四周鑲嵌的導向非金屬滑板組成導向摩擦副9；限位板5焊接的導向不鏽鋼滑板與上座板3下部四周鑲嵌的導向非金屬滑板組成導向摩擦副9；支座的每個摩擦副均由不鏽鋼滑板和非金屬滑板組成。平面摩擦副8、上球面摩擦副7、下球面摩擦副6共同承擔支座的豎向承載作用；平面摩擦副8承擔支座水平滑動作用；上球面摩擦副7和下球面摩擦副6承擔支座的轉動和地震下的曲面滑動作用；導向摩擦副9承擔支座水平力傳遞作用。

該實施例的多向活動防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，正常運行時，支座的上球面摩擦副7和下球面摩擦副6受到四周限位板5的約束，僅有頂座板4與上座板3之間的平面摩擦副8可沿縱橋向（或橫橋向）水平滑動，支座的正常滑行不會帶來梁體的抬升，滿足橋樑正常行車平穩性要求，起到防抬梁作用；發生小震時，支座的平面摩擦副8的摩擦係數較小會首先發生縱橋向（或橫橋向）滑動，並運行到水平極限位置，即頂座板4底部四周的永久擋塊與上座板3上部的非金屬導向滑板相接觸，將水平力傳遞到限位板5上，由於小震時的地震水平作用力小於限位板5的水平極限承載力時，限位板5仍然起到限位作用，支座起到硬抗式支座功能作用；中震時，當地震水平力超過限位板5的水平極限承載力時，限位板5剪斷破壞，兩個球面摩擦副的水平滑動約束解除，支座通過雙球面的合成作用實現縱橋向（或橫橋向）水平往復滑動。在往復滑動過程中，通過兩球面摩擦副的摩擦阻力耗散地震能量，並延長結構自振周期，達到減隔震效果；大震時，支座運行到地震最大位移處，支座在水平方向從上到下即頂座板4永久擋塊與上座板3上部側面部位導向非金屬滑板相互接觸、上座板3下部內嵌圓環與中座板2接觸擠壓，中座板2與下座板1上部內嵌圓環接觸擠壓，這樣支座在縱橋向或橫橋向各個部件依次相互接觸擠壓，阻止梁體繼續向前運動最終實現支座的防落梁功能作用，如圖5所示；地震過後，支座上部結構自重沿曲面方向的分力作為回復力，使支座復位。

• 實施例2

給出單向活動防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，如圖3、4所示。其主要由下座板1、中座板2、上座板3、頂座板4、限位板5、下球面摩擦副6、上球面摩擦副7、平面摩擦副8、導向摩擦副9和錨栓10等部件組成。下座板1的上部四周均設定有限位板5，上部內嵌圓柱面，中心部位為球面，球面上部焊接球面不鏽鋼滑板；中座板2上、下部均為凸球面，外側為圓柱面，上、下凸球面均鑲嵌非金屬球面滑板；上座板3上部為平面，並鑲嵌非金屬滑板，上、下部四側均設定導向非金屬滑板，下部內嵌圓柱面，下部中心為凹球面，凹球面上焊接球面不鏽鋼滑板；頂座板4下部四周設定有永久擋塊，擋塊上焊接導向不鏽鋼滑板，下部中心焊接有平面不鏽鋼滑板。

下座板1焊接的球面不鏽鋼滑板與中座板2鑲嵌的非金屬滑板組成下球面摩擦副6；上座板3焊接的球面不鏽鋼滑板與中座板2鑲嵌的非金屬滑板組成上球面摩擦副7；頂座板4焊接的平面不鏽鋼滑板與上座板3鑲嵌的非金屬滑板組成平面摩擦副8；頂座板4焊接的導向不鏽鋼滑板與上座板3上部四周鑲嵌的導向非金屬滑板組成導向摩擦副9；限位板5焊接的導向不鏽鋼滑板與上座板3下部四周鑲嵌的導向非金屬滑板組成導向摩擦副9；支座的每個摩擦副均均由不鏽鋼滑板和非金屬滑板組成。平面摩擦副8、上球面摩擦副7、下球面摩擦副6共同承擔支座的豎向承載作用；平面摩擦副8承擔支座水平滑動作用；上球面摩擦副7和下球面摩擦副6承擔支座的轉動和地震下的曲面滑動作用；導向摩擦副9承擔支座水平力傳遞作用。

該實施例的單向活動防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座，正常運行時，支座的上球面摩擦副7和下球面摩擦副6受到四周限位板5的約束，僅有頂座板4與上座板3之間的平面摩擦副8可沿主位移方向水平滑動，支座的正常滑行不會帶來梁體的抬升，滿足橋樑正常行車平穩性要求，起到防抬梁作用；發生小震時，支座的平面摩擦副8的摩擦係數較小會首先發生主位移方向滑動，並運行到水平極限位置，即頂座板4底部四周的永久擋塊與上座板3上部的非金屬導向滑板相接觸，將水平力傳遞到限位板5上，由於小震時的地震水平作用力小於限位板5的水平極限承載力時，限位板5仍然起到限位作用，支座起到硬抗式支座功能作用；中震時，當地震水平力超過限位板5的水平極限承載力時，限位板5剪斷破壞，兩個球面摩擦副的水平滑動約束解除，支座通過雙球面的合成作用實現主位移方向水平往復滑動。在往復滑動過程中，通過兩球面摩擦副的摩擦阻力耗散地震能量，並延長結構自振周期，達到減隔震效果；大震時，支座運行到地震最大位移處，支座在水平方向從上到下即頂座板4永久擋塊與上座板3上部側面部位導向非金屬滑板相互接觸、上座板3下部內嵌圓環與中座板2接觸擠壓，中座板2與下座板1上部內嵌圓環接觸擠壓，這樣支座在主位移方向各個部件依次相互接觸擠壓，阻止梁體繼續向前運動最終實現支座的防落梁功能作用，如圖5所示；地震過後，支座上部結構自重沿曲面方向的分力作為回復力，使支座復位。支座在限位方向正常運行和發生小震時，始終起到限位作用；發生中震時，支座的限位板5剪斷破壞，與主位移方向起到同樣的減隔震作用；大震起到防落梁功能作用，震後支座復位。

榮譽表彰

2020年7月14日，《具備防抬梁和防落梁功能的雙曲面球型減隔震支座》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。