一种减隔震支座及装配工艺 |
|||||||
| 申请号 | CN202410384032.X | 申请日 | 2024-04-01 | 公开(公告)号 | CN117966584A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司; 重庆路威土木工程设计有限公司; | 发明人 | 王升堂; 胡磊; 邓会兵; 梁旭; 何巍; 张克清; 王福华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种减 隔震 支座及装配工艺，涉及 桥梁 支座技术领域，所述减隔震支座包括呈 水 平设置的上板、下板，所述上板、下板之间依次设置凸台、楔形板、冠状 衬板 ，所述冠状衬板与下板之间设置连接件，用于二者之间的滑动连接；所述冠状衬板的侧部设置速度 锁 定装置，所述速度锁定装置在远离所述冠状衬板的一端与所述垫石固定连接，所述楔形板设置在所述冠状衬板上方且二者共同形成第一摩擦摆结构，所述凸台与楔形板之间形成第二摩擦摆结构，所述第二摩擦摆结构的两侧形成限位结构，用于容置呈竖向放置的剪 力 销。本发明能够耗散 地震 能量 ，实现减隔震单元多层次耗能功能以适应不同地震等级，尤其是强震的减隔震要求，有效保护桥梁设施的结构安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种减隔震支座，设置在桥梁的上支墩（401）和垫石（402）之间，其特征在于，包括呈水平设置的上板（108）、下板（107），所述上板（108）、下板（107）之间自上而下依次设置凸台（201）、楔形板（202）、冠状衬板（203），所述冠状衬板（203）与下板（107）之间设置连接件（109），用于二者之间的滑动连接；所述冠状衬板（203）的侧部设置速度锁定装置（206），所述速度锁定装置（206）在远离所述冠状衬板（203）的一端与所述垫石（402）固定连接，所述楔形板（202）设置在所述冠状衬板（203）上方且二者共同形成第一摩擦摆结构，所述凸台（201）与楔形板（202）之间形成第二摩擦摆结构，所述第二摩擦摆结构的两侧形成限位结构，用于容置呈竖向放置的剪力销（211），所述剪力销（211）设置多个圆孔（214），所述圆孔（214）处于同一水平面且沿所述剪力销（211）的周侧等间距的分布；所述减隔震支座还包括监测模块，所述监测模块包括压电测力器（301），所述压电测力器（301）有两个，其中一个设在所述楔形板（202）的侧面且与所述冠状衬板（203）抵接，另一个设在所述冠状衬板（203）的底面且与所述连接件（109）抵接。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种减隔震支座及装配工艺技术领域背景技术[0002] 随着桥梁建筑领域的发展，减隔震产品在小震和中震情况下的实施和普及已经取得了显著进展。越来越多的设计院和高校开始关注在强震情况下减隔震产品的耗能性能以及产品的智能化程度，这也对常规产品提出了新的要求和挑战。 [0003] 桥梁建筑领域减震领域的常见方式包括钢结构隔震、橡胶隔震等，如公告号为CN208949711U的中国专利公开了一种利用支座阻尼减震的公路桥梁减震支座结构，包括上支座盆、不锈钢板、聚四氟乙烯板、钢盆、盆式橡胶板、下支座盒、橡胶减震器、封密底板；所述上支座盆为钢制凹型结构，与封密底板采用焊接的方式连接；所述不锈钢板通过螺母与聚四氟乙烯板相连接；所述下支座盒为凹型钢体通过过度配合的方式与盆式橡胶板相连接；所述钢盆为凸形钢制结构，凸起处放置在下支座盒的凹槽中，两边与下支座盒的上方有一定的缝隙；所述橡胶减震器一侧通过焊接的方式与上支座盆的侧边相连接，另一侧通过焊接的方式与下支座盒相连接；所述封密底板为矩形钢板结构，在底角处有90°拐角。上述方案可以有效降低地震时桥墩的晃动以及减少桥面的破坏，但在强震下的减隔震效果并不理想。 [0004] 有鉴于此，特提出本发明。 发明内容[0005] 本发明解决的问题是现有减隔震支座无法实现分级响应，对强震的减隔震效果不理想；本发明解决的另一个问题是现有减隔震产品无法实现对实际工况下的受力情况进行监测。 [0006] 为解决上述问题，本发明提供一种减隔震支座，设置在桥梁的上支墩和垫石之间，包括呈水平设置的上板、下板，所述上板、下板之间自上而下依次设置凸台、楔形板、冠状衬板，所述冠状衬板与下板之间设置连接件，用于二者之间的滑动连接；所述冠状衬板的侧部设置速度锁定装置，所述速度锁定装置在远离所述冠状衬板的一端与所述垫石固定连接，所述楔形板设置在所述冠状衬板上方且二者共同形成第一摩擦摆结构，所述凸台与楔形板之间形成第二摩擦摆结构，所述凸台、楔形板在所述第二摩擦摆结构的两侧形成限位结构，用于容置呈竖向放置的剪力销；所述剪力销设置多个圆孔，所述圆孔处于同一水平面且沿所述剪力销的周侧等间距的分布；所述减隔震支座还包括监测模块，所述监测模块包括压电测力器，所述压电测力器有两个，其中一个设在所述楔形板的侧面且与所述冠状衬板抵接，另一个设在所述冠状衬板的底面且与所述连接件抵接。 [0007] 该设置能够起到支撑作用的同时减缓地震速度，耗散地震能量，保护地震过程中上层建筑设施设备的结构安全；同时利用速度锁定装置、剪力销的配合以实现多层次耗能功能，从而满足不同地震等级，尤其是强震的减隔震要求；通过设置圆孔能够对剪力销的断裂点进行固定，剪力销周侧的圆孔位置处被剪断过程中的有序断裂以耗能，确保断裂的平稳过渡；整个过程中减隔震支座能够更好地抵抗地震荷载，逐渐释放能量，减小地震引起的动力效应，降低结构的响应和加速度，从而提高结构的安全性能；同时能够将减隔震支座的受力情况和工作状态进行实时检测，以实现桥梁安全的数字化管理。 [0008] 优选的，所述限位结构包括第一销孔、第二销孔，所述第一销孔位于所述凸台或楔形板中的一个上，所述第二销孔位于所述凸台或楔形板中的另一个上与第一销孔的相对应位置，所述剪力销的两端分别限位装配至所述第一销孔、第二销孔内。该设置能够吸收和限制剪切力，减少地震对桥梁的影响，提高桥梁的抗震性能和安全性；结构简单，便于生产加工。 [0009] 优选的，所述剪力销有8‑10个且横桥向或纵桥向等间距的分布，所述剪力销的周侧设置4‑8个圆孔，所述圆孔处于所述凸台、上板之间形成的第一摩擦面上。该设置能够使剪力销在地震等级较低时不发生断裂而实现凸台、上板之间的锁定，当地震等级高时则剪力销周侧的多个圆孔有序断裂，逐渐释放能量以实现耗能。 [0010] 优选的，所述冠状衬板与楔形板之间构成第一摩擦摆结构且水平接触面形成第二摩擦面，所述连接件为滑板分片镶嵌结构或者球面包覆不锈钢结构的摩擦副，所述连接件的外围设置防尘垫。该设置能够通过摩擦阻力耗散地震能量并延长结构自振周期，从而达到减隔震的效果；同时防尘垫能够避免灰尘、水汽等进入连接部位并辅助平衡和分散负载的作用。 [0011] 优选的，所述速度锁定装置包括活动相连的活塞杆、固定杆，所述活塞杆远离所述固定杆的一端设置第一耳板，用于与冠状衬板固定连接，所述固定杆的端部设置第二耳板，用于与垫石固定连接。该设置能够在地震情况下使冠状衬板的滑动速度降低60‑80%，例如从5mm/s降到1‑2mm/s。 [0012] 优选的，所述上支墩的下端面固定设置第一预埋件，所述上板通过第一螺栓与所述第一预埋件固定连接，所述垫石的上端面分别设置第二预埋件、第三预埋件，所述第二耳板通过第三螺栓与所述第三预埋件固定连接，所述下板通过第二螺栓与第二预埋件连接。 [0013] 该设置将桥梁结构与减隔震支座有序连接为一个整体，确保了桥梁结构与减隔震支座之间的相互配合；同时有效承担和传递桥梁结构的重力荷载、车辆荷载等静态和动态荷载，实现桥梁结构和减隔震支座的协同工作。 [0014] 优选的，所述凸台的边缘向下凸出以部分的包覆所述楔形板，所述楔形板的下侧边缘向下凸出以部分的包覆所述冠状衬板。该设置使所述楔形板的楔形结构对所述冠状衬板起到限位作用，所述凸台对所述楔形板起到限位作用，避免地震中减隔震支座发生转角时产生脱离，保证减隔震支座的完整性。 [0015] 优选的，所述减隔震支座还包括监测模块，所述监测模块还包括服务器、显示器以及输入器，所述服务器分别与压电测力器、显示器连接，所述输入器与显示器连接。该设置能够将减隔震支座的受力情况和工作状态进行实时监测和掌控，并通过界面显示器进行可视化展示，提供了重要的数据参考和决策依据，使工程师和决策者能够直观地了解减隔震支座的工作情况，同时实现桥梁安全管理的智能化，进一步确保桥梁安全稳固。 [0016] 本发明还提供了一种减隔震支座的装配工艺，包括：S100、检查减隔震支座及相关部件的完整性和合格性，确保其符合设计要求；同时清理和准备减隔震支座安装位置，确保其平整、干净，并满足支座的要求； S200、构筑垫石模板，吊放第二预埋件、第三预埋件的预埋结构至垫石模板顶面，固定预埋结构后调整高度和平整度；浇筑垫石至砂浆到达预埋结构中预埋钢板的下平面，并检查四周砂浆溢出情况，确保砂浆不高出预埋钢板的上平面；待垫石混凝土达到设计强度后，复测预埋组件的顶面标高，确保减隔震支座位置及高程无误； S300、拆除垫石模板，将下板、上板、凸台、楔形板、冠状衬板、第一耳板、第二耳板以及速度锁定装置进行预组装，之后吊放于预埋组件上方并通过第二螺栓固定；对减隔震支座上表面的标高进行检查，核查无误后对上板四周进行封模处理； S400、在上板的上方安放第一预埋件，采用重力式灌浆法按上支墩的标高尺寸进 行混凝土浇注；待混凝土凝固稳定后，拆除模板，并将第一螺栓拧紧以将减隔震支座和第一预埋件进行固定连接； S500、安装完成后，对减隔震支座进行防锈、防火、防尘处理，根据设计要求和规范，进行相应的测试和检测以确保支座符合要求； S600、发生地质灾害后根据实际情况进行减隔震支座的修复或更换，以恢复桥梁 的正常使用，同时记录监测单元数据以评估结构性能、验证设计假设、预测结构行为以及支持决策和管理。 [0017] 相对于现有技术，本发明所述减隔震支座及装配工艺具有如下有益效果：1）通过连接支撑单元中的剪力销的剪断能力，实现减隔震单元多层次耗能功能以适应不同地震等级的减隔震要求，并且通过监测单元实时监测减隔震支座，实现减隔震支座运行状况的可视化，以及桥梁安全管理的智能化，进一步确保桥梁安全稳固。 [0018] 2）通过在剪力销设置圆孔的方式来固定剪断点，实现剪力销在被剪断过程中的有序断裂，确保断裂的平稳过渡，减轻整体支座因剪力销剪断的响应；通过剪力销的有序断裂形成多层耗能结构，提高结构的耐震能力，使其能够更好地抵抗地震荷载，逐渐释放能量，减小地震引起的动力效应，降低结构的响应和加速度，从而提高结构的安全性能。 [0019] 3）通过楔形板的楔形结构对冠状衬板起到限位作用，以及采用凸台对所述楔形板起到限位作用，避免地震中减隔震支座发生转角时产生脱离，保证减隔震支座的完整性。 [0020] 4）通过压电测力器以及相应监测单元部件，将减隔震支座的受力情况和工作状态进行实时监测和掌控，并通过界面显示器进行可视化展示，使工程师和决策者能够直观地了解减隔震支座的工作情况，提供了重要的数据参考和决策依据。 [0021] 5）通过连接支撑单元作为连接点，将桥梁结构与减隔震支座其他单元有序连接为一个整体，确保了桥梁结构与减隔震支座之间的相互配合；同时连接支撑单元承担和传递桥梁结构的重力荷载、车辆荷载等静态和动态荷载，从而实现桥梁结构和减隔震支座的协同工作。 [0023] 图1为本发明实施例1所述减隔震支座的结构示意图；图2为本发明实施例1所述剪力销的结构示意图； 图3为图1中A处的局部放大示意图； 图4为图1中B处的局部放大示意图； 图5为图1中C处的局部放大示意图； 图6是图1中D处的局部放大示意图； 图7为本发明实施例2所述检测单元的结构示意图。 [0024] 附图标记说明：101‑第一预埋件；102‑第一螺栓；103‑第二预埋件；104‑第二螺栓；105‑第三预埋件；106‑第三螺栓；107‑下板；108‑上板；109‑连接件；110‑防尘垫；201‑凸台；202‑楔形板； 203‑冠状衬板；204‑第一耳板；205‑第二耳板；206‑速度锁定装置；207‑活塞杆；208‑固定杆；209‑第一摩擦面；210‑第二摩擦面；211‑剪力销；212‑第一销孔；213‑第二销孔；214‑圆孔；301‑压电测力器；302‑服务器；303‑显示器；304‑输入器；401‑上支墩；402‑垫石。 具体实施方式[0025] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，在不冲突的前提下，本发明实施例中的技术特征可以相互组合。 [0026] 需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。 [0027] 另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0028] 在本发明实施例中术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。实施例1 [0029] 如图1‑7所示，一种减隔震支座，设置在桥梁的上支墩401和垫石402之间，包括呈水平设置的上板108、下板107，所述上板108、下板107之间自上而下依次设置凸台201、楔形板202、冠状衬板203，所述冠状衬板203与下板107之间设置连接件109，用于二者之间的滑动连接；所述冠状衬板203的侧部设置速度锁定装置206，所述速度锁定装置206远离所述冠状衬板203的一端与所述垫石402固定连接，所述楔形板202设置在所述冠状衬板203上方且二者共同形成第一摩擦摆结构，所述凸台201设置在所述上板108的下方并与楔形板202形成第二摩擦摆结构，所述凸台201、楔形板202之间形成限位结构，用于容置呈竖向放置的剪力销211。 [0030] 桥梁的上支墩401与垫石402之间的减隔震支座能够起到支撑作用，同时减缓地震速度，耗散地震能量，保护地震过程中上层建筑设施设备的结构安全；利用速度锁定装置206、剪力销211的配合以实现多层次耗能功能，从而满足不同地震等级，尤其是强震的减隔震要求。 [0031] 地震发生时，下板107随垫石402一起发生震动，楔形板202与冠状衬板203相对滑动以减小地震引起的振动从而起到减隔震效果，同时速度锁定装置206能够显著降低减隔震支座的滑动速度，保持整体稳定的同时发挥第一层耗能作用；当地震强度较小时，剪力销211有效地承受并分散剪切力，上板108与楔形板202保持相对静止；当地震等级高于8级时，剪力销211会发生断裂，凸台201与楔形板202相对滑动以减小地震引起的振动，与速度锁定装置206等结构配合以发挥第二层耗能作用，保证上部建筑的稳定。 [0032] 优选的，所述限位结构包括第一销孔212、第二销孔213，所述第一销孔212位于所述凸台201或楔形板202中的一个上，所述第二销孔213位于所述凸台201或楔形板202中的另一个上与第一销孔212的相对应位置。通过将剪力销211固定设于第一销孔212及第二销孔213中部，用于吸收和限制剪切力，减少地震对桥梁的影响，提高桥梁的抗震性能和安全性；结构简单，便于生产加工。 [0033] 优选的，第一销孔212固定设于凸台201下部，并与剪力销211适配；第二销孔213固定设于楔形板202上部，并与剪力销211适配，同时与第一销孔212位置相对应。 [0034] 优选的，所述剪力销211设置多个圆孔214，所述圆孔214沿所述剪力销211的周侧等间距的分布。该设置能够对剪力销211的断裂点进行固定，剪力销211周侧的圆孔214位置处被剪断过程中的有序断裂以耗能，确保断裂的平稳过渡；整个过程中减隔震支座能够更好地抵抗地震荷载，逐渐释放能量，减小地震引起的动力效应，降低结构的响应和加速度，从而提高结构的安全性能。 [0035] 优选的，所述剪力销211有8‑10个且横桥向或纵桥向等间距的分布，所述剪力销211的周侧设置4‑8个圆孔214，所述圆孔214处于所述凸台201、上板108之间形成的第一摩擦面209上。该设置能够使剪力销211在地震等级较低时不发生断裂而实现凸台201、上板 108之间的锁定，当地震等级高时则剪力销211周侧的多个圆孔214有序断裂，逐渐释放能量以实现耗能。 [0036] 作为本发明的一个示例，所述速度锁定装置206包括活动相连的活塞杆207、固定杆208，所述活塞杆207远离所述固定杆208的一端设置第一耳板204，用于与冠状衬板203固定连接，所述固定杆208的端部设置第二耳板205，用于与垫石402固定连接。该设置能够在地震情况下使冠状衬板203的滑动速度降低60‑80%，例如从5mm/s降到1‑2mm/s。 [0037] 作为本发明的一个示例，所述上支墩401的下端面固定设置第一预埋件101，所述上板108通过第一螺栓102与所述第一预埋件101固定连接。该设置结构简单，便于安装。 [0038] 优选的，所述垫石402的上端面分别设置第二预埋件103、第三预埋件105，所述第二耳板205通过第三螺栓106与所述第三预埋件105固定连接，所述下板107通过第二螺栓104与第二预埋件103连接。该设置将桥梁结构与减隔震支座有序连接为一个整体，确保了桥梁结构与减隔震支座之间的相互配合；同时有效承担和传递桥梁结构的重力荷载、车辆荷载等静态和动态荷载，实现桥梁结构和减隔震支座的协同工作。 [0039] 所述冠状衬板203与楔形板202之间构成摩擦摆结构且水平接触面形成第二摩擦面210，所述连接件109为滑板分片镶嵌结构或者球面包覆不锈钢结构的摩擦副，通过摩擦阻力耗散地震能量并延长结构自振周期，从而达到减隔震的效果。 [0040] 优选的，所述连接件109为不锈钢+四氟滑板偶对材料，这既保证了摩擦副的滑移性能和减隔震性能的稳定性，也延长了整个支座的使用寿命。优选的，所述连接件109的外围设置防尘垫110，用于避免灰尘、水汽等进入连接部位并辅助平衡和分散负载的作用。 [0041] 优选的，所述凸台201的边缘向下凸出以部分的包覆所述楔形板202，所述楔形板202的下侧边缘向下凸出以部分的包覆所述冠状衬板203。该设置使所述楔形板202的楔形结构对所述冠状衬板203起到限位作用，所述凸台201对所述楔形板202起到限位作用，避免地震中减隔震支座发生转角时产生脱离，保证减隔震支座的完整性。 实施例2 [0042] 现有的隔震产品无法对实际工况下的受力情况进行监测，难以为工程决策提供数据信息，不利于准确把握桥梁结构的安全、可靠性；为此，申请人在实施例1的基础上进行如下改进：如图3‑6所示，所述减隔震支座还包括监测模块，所述监测模块包括压电测力器 301、服务器302、显示器303以及输入器304，所述服务器302分别与压电测力器301、显示器 303连接，所述输入器304与显示器303连接，所述压电测力器301有两个，其中一个设在所述楔形板202的侧面且与所述冠状衬板203抵接，另一个设在所述冠状衬板203的底面且与所述连接件109抵接。 [0043] 该设置能够将减隔震支座的受力情况和工作状态进行实时监测和掌控，并通过界面显示器303进行可视化展示，提供了重要的数据参考和决策依据，使工程师和决策者能够直观地了解减隔震支座的工作情况，同时实现桥梁安全管理的智能化，进一步确保桥梁安全稳固。 [0044] 本发明还提供了一种减隔震支座的装配工艺，包括：S100、检查减隔震支座及相关部件的完整性和合格性，确保其符合设计要求；同 时，清理和准备减隔震支座安装位置，确保其平整、干净，并满足支座的要求； S200、构筑垫石402模板，吊放第二预埋件103、第三预埋件105的预埋结构至垫石 402模板顶面，固定预埋结构后调整高度和平整度；浇筑垫石402至砂浆到达预埋结构中预埋钢板的下平面，并检查四周砂浆溢出情况，确保砂浆不高出预埋钢板的上平面；待垫石 402混凝土达到设计强度后，用水准仪复测预埋组件的顶面标高，确保减隔震支座位置及高程无误； S300、拆除垫石402模板，将预组装好的减隔震支座主体，包括：下板107、上板108、凸台201、楔形板202、冠状衬板203、第一耳板204、第二耳板205以及速度锁定装置206吊放于预埋组件上方并通过第二螺栓104固定；用水准仪或其他测量仪对减隔震支座主体上表面的标高进行检查，核查无误后对上板108四周进行封模处理； S400、在上板108的上方安放第一预埋件101，采用重力式灌浆法按上支墩401的标高尺寸进行混凝土浇注；待混凝土凝固稳定后，拆除模板，并将第一螺栓102拧紧以将减隔震支座和第一预埋件101进行固定连接； S500、安装完成后，对减隔震支座进行防锈、防火、防尘处理，根据设计要求和规范，进行相应的测试和检测以确保支座符合要求。 [0045] 具体测试包括承载能力、减震效果等。根据监测单元实时数据对减隔震支座进行定期的维护和检查，确保其正常运行和性能；其中定期维护包括清洁支座表面，检查连接件和固定件的紧固状态以及替换损坏或老化的部件等；定期检查支座的工作状态，包括观察是否有异常变形、渗漏或磨损等；S600、在发生地质灾害后，根据实际情况进行减隔震支座的修复或更换，以恢复桥梁的正常使用，同时记录监测单元数据，以评估结构性能、验证设计假设、预测结构行为以及支持决策和管理。 [0046] 优选地，步骤S400中，减隔震支座和第一预埋件101之间可通过增添钢板的方式进行调高，调高范围为0 16mm。~ |
||||||
