一种基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座

技术领域

本发明涉及建筑、桥梁及大型特高压电气设备的减隔震技术领域，特别涉及一种基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座。

背景技术

基础隔震属于结构振动被动控制技术中的一种，通过在基础和建筑物增设隔震层来控制地面运动向上部结构的传递。结构基础隔震的原理是利用隔震支座延长结构基本自振周期，使结构的基本周期与地震作用的卓越周期错开，同时让变形能集中于隔震系统，减小地震输入给上部结构的能量，从而减轻结构自身的地震响应，为结构的地震防护提供更好的安全保障。隔震支座是设置于建筑、桥梁、大型电气设备底部的减隔震装置，既要承担上部结构的自重，又要在地震荷载作用下具有减小地震动输入、消耗地震能量的作用。

隔震支座应具有以下特点：(1)隔震支座高度适中，稳定性良好；(2)隔震支座具有抗拔性能；(3)隔震支座水平向和竖向运动不耦联；(4)隔震支座具有震后自复位功能；(5)隔震支座具有一定的转动能力；(6)隔震支座刚度低，可有效隔离低频地震。

抗拔措施需要满足既限制支座竖向位移又不限制支座水平位移，因而需要设置一定的连接机构来实现。目前摩擦摆隔震支座的抗拔措施中用的连接机构主要是滑槽类机构，滑槽类机构理论上可以提供竖向的约束，同时不限制水平运动。在实际应用中，滑槽类机构的摩擦力往往会导致水平方向并不是完全理想的无约束状态，对支座的水平减隔震性能造成较大的影响。同时滑槽的加工精度要求极高，加工精度不够或是使用过程中金属锈蚀都将严重影响其滑动能力，进而影响支座的耗能能力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座，包括上部承台、下部承台、弹簧、液压阻尼器、聚四氟乙烯板；所述基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座整体为圆柱形；所述上部承台上表面为圆形，剖面为工字型；所述下部承台中心开槽，槽位与上部承台匹配，限制了上下承台竖直方向的相对移动；所述弹簧与液压阻尼器共同组成弹簧阻尼系统，液压阻尼器穿过弹簧中心轴线，一共八组，水平方向均匀布置在上下承台连接处；所述聚四氟乙烯板布置于上下承台连接面上。

所述上下承台表面设置有螺栓孔，用于上部结构和下部基础与隔震支座的连接。所述上部承台剖面为工字型，下方圆形底板半径大于下部承台中心圆形凹槽的半径，上下承台只能在水平方向相对移动，这一限制也实现了隔震支座的抗拔功能。

弹簧阻尼系统由一个可以调节刚度的弹簧和液压阻尼器组成。八组弹簧阻尼器沿上下承台凹槽中心轴线均匀分布，垂直于凹槽表面安装，弹簧为预张紧弹簧。正常使用状态下，上部结构的自重由上部承台直接以压力的形式传递给下部承台，然后再传递到基础。当发生地震时，结构在地震作用下发生水平位移，此时上下承台之间发生相对移动，对应方向的弹簧阻尼器被压缩或者拉伸，依靠弹簧阻尼器消耗地震能量，以此来降低上部结构的地震响应以及进一步的损伤可能性。此外，弹簧阻尼器的回复力可以使得隔震支座的地震之后具有自复位功能，保证了支座的耐久性和可持续使用。

聚四氟乙烯板尺寸与下部承台中心凹槽的圆形平面相同，并固定于中心凹槽底面。聚四氟乙烯板厚度与上部承台的下底板厚度之和应当小于下部承台中心凹槽厚度。聚四氟乙烯板的作用是减小上下承台接触面的摩擦，避免摩擦力过大导致隔震支座失效或者无法自复位的情况发生。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置构造简单，易于制作，安装方便，价格低廉，普适性强，能够有效地减小建筑物、桥梁以及特高压电气设备等结构的水平地震响应，降低地震灾害带来的损失。

附图说明

图1为基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座轴测图；

图2为基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座立向剖面图；

图3为基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座俯视剖面图；

图4为弹簧阻尼器的放大示意图；

附图标记含义：1、上部承台；2、下部承台；3、弹簧；4、液压阻尼器；5、聚四氟乙烯板；6、下部承台中心圆形凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图4，为一种基于弹簧阻尼器的自复位抗拔隔震支座，包括上部承台1、下部承台2、弹簧3、液压阻尼器4、聚四氟乙烯板5；隔震支座整体为圆柱形；其中：

上部承台1上表面为圆形，剖面为工字型；

所述下部承台2中心开槽，槽位与上部承台1匹配，限制了上下承台竖直方向的相对移动；

所述弹簧3与液压阻尼器4共同组成弹簧阻尼系统，所述液压阻尼器4穿过弹簧3，一共八组，水平方向均匀布置在上下承台1和2的连接处；

所述聚四氟乙烯板5布置于上下承台连接面上。

以上是基础技术方案。

以下进一步结构细节以及工作原理。

所述上下承台1和2表面设置有螺栓孔，用于上部结构和下部基础与隔震支座的连接。所述上部承台1剖面为工字型，下方圆形底板半径大于下部承台2中心圆形凹槽的半径，上下承台1和2只能在水平方向相对移动，这一限制也实现了隔震支座的抗拔功能。

弹簧阻尼系统由一个可以调节刚度的弹簧3和液压阻尼器4组成。八组弹簧阻尼器沿上下承台凹槽中心轴线均匀分布，垂直于凹槽表面安装，弹簧3为预张紧弹簧。正常使用状态下，上部结构的自重由上部承台1直接以压力的形式传递给下部承台2，然后再传递到基础(图中未画)。当发生地震时，结构在地震作用下发生水平位移，此时上下承台1和2之间发生相对移动，对应方向的弹簧阻尼器被压缩或者拉伸，依靠弹簧阻尼器消耗地震能量，以此来减小上部结构的地震响应以及进一步的损伤可能性。上部承台1一旦偏离中心位置，八组弹簧阻尼器的回复力合力不为零，在回复力作用下，可以对隔震支座实现自复位的效果。

聚四氟乙烯板5尺寸与下部承台2中心凹槽的圆形平面相同，并固定于中心凹槽底面。聚四氟乙烯板5厚度与上部承台1的下底板厚度之和应当小于下部承台2中心凹槽厚度。聚四氟乙烯板5的作用是减小上下承台接触面的摩擦，避免摩擦力过大导致隔震支座失效或者无法自复位的情况发生。

以上详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。