一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，具体是一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座。

背景技术

随着我国经济发展迅速，基建事业更是迅猛发展，桥梁建设越来越多。而桥梁本身结构跨度大的特点导致其容易受到地震破坏，因此对桥梁采取抗震措施是十分必要的。现行的抗震方法中减震支座是最为常见的措施之一。目前，常用的减震支座有两类，一类是橡胶类减震支座，另一类是摩擦类减震支座。橡胶类隔震支座隔震效果好，但是承载能力低；摩擦类隔震支座承载能力较强，但在地震强度较大的情况下，容易出现滑移量过大及摩擦面积和耗能能力较小的情况。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明设计和开发一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座，该支座可以提供多个滑动摩擦面，并且通过滑块的转动可有效增大摩擦面积，以在发生地震时能够实现进一步地消能减震；同时弹簧的弹力可达到使其在滑动转动后达到复位的效果。

为实现上述目的，本发明所用技术方案为：

一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座，包括上底座、下底座、工字形钢板、第一钢弹簧、第二钢弹簧、摩擦筒环、摩擦层、圆环形滑块、楔块、活动板和圆柱形限位块；

所述上底座由第一底板和两侧的第一支撑组成，整体结构呈方形，第一底板下部设置有第一圆形凹槽；所述下底座由第二底板和两侧的第二支撑组成，整体结构呈方形，第二底板下部设置有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽圆心处设置有圆柱形限位块；所述工字形钢板一侧固定栓接在上底座的第一支撑上，另一侧固定栓接在下底座的第二支撑上，以连接上底座和下底座；

所述第一钢弹簧一端固定连接在第一圆形凹槽或第二圆形凹槽内壁上，另一端与摩擦筒环固定连接；所述第一钢弹簧数量为4个，分别设置在第二圆形凹槽所在圆的4等分点处；所述圆环形滑块设置在摩擦筒环内，其内表面顶部和底部固定设置有楔块；

所述活动板一端固定铰接在圆柱形限位块顶部和底部，活动板和圆柱形限位块之间通过第二钢弹簧连接。

所述第一底板和第二底板向两侧延伸突出第一支撑和第二支撑，并设置有螺栓孔，所述第一支撑和第二支撑底面设置有用于连接工字形钢板的螺栓孔；所述第一圆形凹槽和第二圆形凹槽的高度不高于所述第一支撑和第二支撑的高度。

所述摩擦筒环高度与所述第一圆形凹槽和第二圆形凹槽的高度一致。

所述圆环形滑块上、下表面均设置有摩擦层。

所述活动板长度满足其自由端刚好与楔块平面中部接触；所述活动板和第二钢弹簧组合结构在圆柱形限位块顶部和底部各设置有4个，其位置均匀分布在圆柱形限位块所在圆的4等分点处。

所述楔块在圆环形滑块内壁顶部和底部各设置有8个，位置均匀分布在圆环形滑块内圆环的8等分点处；所述楔块平面垂直于圆环形滑块内壁放置，楔块的另一个面为弧形曲面。

本发明的有益效果：

1、本发明能够在地震时实现对多方向冲击力的缓冲作用，减少桥梁损伤；第一底板和第二底板处设置有第一圆形凹槽和第二圆形凹槽，两凹槽内壁上在4个等分点处设置有第一钢弹簧，第一钢弹簧连接摩擦筒环，环内设置圆环形滑块，由于滑块外形为圆形，能够实现360°滑动，可承受平面上来自各个方向的冲击，配合4个方向的第一钢弹簧，能实现对各方向冲击力的缓冲，有效减少碰撞，降低桥梁损伤；

2、本发明能够有效降低和消耗地震能量，减少桥梁损伤；圆环形滑块与摩擦筒环接触形成大面积摩擦面，同时圆环形滑块上、下表面分别与上、下底座接触形成大面积摩擦面，共4个摩擦面，多摩擦面的设置能够有效的将地震能量进行消耗；

3、本发明能够实现圆环形滑块的旋转，进一步充分耗散地震能量；设置在圆柱形限位块顶部和底部活动板和第二钢弹簧以及圆环形滑块顶部和底部的楔块共同组成转动机构，在地震时，圆环形滑块在滑动时向内部运动压缩活动板，活动板反过来通过楔块将力偶作用在圆环形滑块上，使之发生旋转，有效增大圆环形滑块摩擦面积，进一步地充分耗散地震能量，减少损伤，多方向的楔块和多方向的活动板设置能够确保圆环形滑块顺畅地滑动；

4、本发明能够实现圆环形滑块和活动板的自复位，并消耗能量；设置在圆形凹槽内的4个方向上的第一钢弹簧能够使圆环形滑块在地震后恢复至初始状态，使其始终保持在圆形凹槽中心；活动板下第二钢弹簧能够在圆环形滑块复位后使活动板恢复至初始状态；第一钢弹簧、第二钢弹簧能将地震能量转化为弹性势能，进一步消耗能量；

5、本发明整体呈上下对称式结构，结构合理简单，便于制作；

6、本发明具有材料价格低，施工方便，节能环保，多功能等特点。

附图说明

图1为本发明一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座的整体结构剖视图；

图2为本发明去除上底座后主体结构俯视图；

图3为本发明所述第二底板内部结构示意图；

图4为本发明摩擦耗能部分的结构示意图；

图5为本发明所述圆形滑块内部结构示意图；

图6为本发明所述上底座的结构示意图；

图7为本发明所述下底座的结构示意图；

图8为本发明所述楔块的结构示意图；

图9为本发明所述圆柱形限位块与底部活动板及第二钢弹簧结构示意图；

图10为本发明一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座的整体三维结构示意图。

图中：1、上底座；2、下底座；3、第一钢弹簧；4、摩擦筒环；5、摩擦层；6、圆环形滑块；7、圆柱形限位块；8、第一圆形凹槽；9、第二圆形凹槽；10、工字形钢板；11、螺栓；12、第一底板；13、第二底板；14、第一支撑；15、第二支撑；16、楔块；17、活动板；18、第二钢弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例：参见图1-10。

一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座，包括上底座1、下底座2、工字形钢板10、第一钢弹簧3、第二钢弹簧18、摩擦筒环4、摩擦层5、圆环形滑块6、楔块16、活动板17和圆柱形限位块7；

所述上底座1由第一底板12和两侧的第一支撑14组成，整体结构呈方形，第一底板12下部设置有第一圆形凹槽8；所述下底座2由第二底板13和两侧的第二支撑15组成，整体结构呈方形，第二底板13下部设置有第二圆形凹槽9，所述第二圆形凹槽9圆心处设置有圆柱形限位块7；所述工字形钢板10一侧固定栓接在上底座1的第一支撑14上，另一侧固定栓接在下底座2的第二支撑15上，以连接上底座1和下底座2；

所述第一钢弹簧3一端固定连接在第一圆形凹槽8或第二圆形凹槽9内壁上，另一端与摩擦筒环4固定连接；所述第一钢弹簧3数量为4个，分别设置在第二圆形凹槽9所在圆的4等分点处；所述圆环形滑块6设置在摩擦筒环4内，其内表面顶部和底部固定设置有楔块16；

所述活动板17一端固定铰接在圆柱形限位块7顶部和底部，活动板17和圆柱形限位块7之间通过第二钢弹簧18连接。

所述第一底板12和第二底板13向两侧延伸突出第一支撑14和第二支撑15，并设置有螺栓孔，所述第一支撑14和第二支撑15底面设置有用于连接工字形钢板10的螺栓孔；所述第一圆形凹槽8和第二圆形凹槽9的高度不高于所述第一支撑14和第二支撑15的高度。

所述摩擦筒环4高度与所述第一圆形凹槽8和第二圆形凹槽9的高度一致。

所述圆环形滑块6上、下表面均设置有摩擦层5。

所述活动板17长度满足其自由端刚好与楔块16平面中部接触；所述活动板17和第二钢弹簧18组合结构在圆柱形限位块7顶部和底部各设置有4个，其位置均匀分布在圆柱形限位块7所在圆的4等分点处。

所述楔块16在圆环形滑块6内壁顶部和底部各设置有8个，位置均匀分布在圆环形滑块6内圆环的8等分点处；所述楔块16平面垂直于圆环形滑块6内壁放置，楔块16的另一个面为弧形曲面。

本发明一种自复位滑动旋转型摩擦耗能减震支座的工作原理为：在未发生地震时，第一钢弹簧3、第二钢弹簧18处于无变形的初始状态，摩擦筒环4以及圆环形滑块6圆心与圆形凹槽8、9圆心重合，活动板17处于处于初始状态，板的自由端位于楔块16平面中部；当发生地震时，受到来自各个方向的冲击，圆环形滑块6发生滑动，配合在设置在第一圆形凹槽8和第二圆形凹槽9壁上4个方向的第一钢弹簧3的拉伸和压缩，将冲击力化解，实现对各方向冲击力的缓冲，有效减少碰撞，降低桥梁损伤，圆环形滑块6在发生相对滑动过程中，其上、下表面的摩擦层5与第一圆形凹槽8、第二圆形凹槽9表面发生摩擦，通过滑动摩擦来消耗能量，同时圆环形滑块6在滑动时向内部运动压缩活动板17，活动板17反过来通过楔块16将力偶作用在圆环形滑块6上，使之发生旋转，使圆环形滑块6与摩擦筒环4发生滑动摩擦，有效增大圆环形滑块6摩擦面积，进一步的消耗能量，进一步的滑动摩擦的产生可使结构发生阻尼振动，大大降低共振区附近的振幅，使结构更加安全，同时处于拉压状态的第一钢弹簧3、第二钢弹簧18能将地震能量转化为弹性势能，进一步消耗能量，工字形钢板10的设置可使上、下底座1、2相连,防止其在地震时上底座1与下底座2分离，使滑块震落；在地震后，设置在圆形凹槽8、9内的4个方向上的第一钢弹簧3能够使圆环形滑块6恢复至初始状态，使其始终保持在圆形凹槽8、9中心；活动板17下第二钢弹簧18能够在圆环形滑块6复位后使活动板17恢复至初始状态。

需要注意的是：在上述描述中，术语“左”、 “右”、 “前”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅为了便于描述。此外，术语“第一”、 “第二”、 “第三”等仅用于描述目的。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。