双向限位单向活动盆式橡胶支座.pdf

本发明公开了一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，包括单向活动盆式橡胶支座，其特点是：单向活动盆式橡胶支座的顶板的两非活动侧侧面焊接固定圆柱型挡块；单向活动盆式橡胶支座的底盆的两非活动侧固定连接底盆延长板，底盆延长板的上表面螺纹固定“门”字形限位架；圆柱型挡块位于“门”字形限位架内，圆柱型挡块的上缘与“门”字形限位架的横梁接触，圆柱型挡块与“门”字形限位架的两根立柱之间的间隔均为50-300mm。该支座在地震作用下具有约束顶板活动向的过大位移和顶板竖直向上位移的作用，能够实现桥梁各桥墩共同受力、充分发挥各桥墩的抗震性能；且该支座沿用现有支座的生产技术和安装技术，便于工程应用和地震后支座的修复。

1.  一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，包括单向活动盆式橡胶支座(1)，其特征在于：所述单向活动盆式橡胶支座(1)的顶板(1.1)的两非活动侧侧面焊接固定圆柱型挡块(2)；单向活动盆式橡胶支座(1)的底盆(1.2)的两非活动侧固定连接底盆延长板(3)，底盆延长板(3)的上表面螺纹固定“门”字形限位架(5)；圆柱型挡块(2)位于“门”字形限位架(5)内，圆柱型挡块(2)的上缘与“门”字形限位架(5)的横梁(5.1)接触，圆柱型挡块(2)与“门”字形限位架(5)的两根立柱(5.2)之间的间隔均为50-300mm。

2.  根据权利要求1所述的一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，其特征在于：所述圆柱型挡块(2)的上缘与“门”字形限位架(5)的横梁(5.1)接触的具体方式是：圆柱型挡块(2)的上半圆弧以焊接形式外贴弧形不锈钢薄板(2.1)，“门”字形限位架(5)的横梁(5.1)的下翼缘贴有四氟板(5.3)；所述不锈钢薄板(2.1)和四氟板(5.3)构成摩擦副。

3.  根据权利要求1所述的一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，其特征在于：所述底盆(1.2)与底盆延长板(3)固定连接的具体方式为：底盆(1.2)与底盆延长板(3)焊接连接，或者底盆(1.2)与底盆延长板(3)整体铸造构成。

4.  根据权利要求1所述的一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，其特征在于：所述“门”字形限位架(5)的具体结构是：“门”字形限位架(5)的立柱(5.2)上端内侧焊接有三角形连接板(5.4)，“门”字形限位架(5)的横梁(5.1)由两个相背的夹持在三角形连接板(5.4)两侧的双槽钢构成，三角形连接板(5.4)中间开有连接孔，两侧的双槽钢上均开有和连接孔对应的槽钢孔，通过钢轴插入槽钢孔和连接孔连接“门”字形限位架(5)的横梁(5.1)和立柱(5.2)。

双向限位单向活动盆式橡胶支座
技术领域
本发明涉及一种桥梁单向活动盆式橡胶支座，属于土木建筑领域。
背景技术
支座是连接桥梁主梁和桥墩的功能部件。桥梁的主梁由于温度等原因，在工作中会产生伸缩和转动，桥梁支座通过适当的构造，可以消除桥墩对主梁上述变形的限制，使主梁能够自由伸缩和转动。
桥梁支座依据其运动特性可分为三类，一为固定支座，此类支座只能满足桥梁主梁转动的需要，在主梁长度和宽度方向均不能滑动；二为单向活动支座，此类支座除转动功能外，还可限制桥梁主梁的沿桥梁宽度方向的位移，承受主梁水平荷载，并适应主梁沿桥梁长度方向的伸缩；三为双向滑动支座，此类支座除转动功能外，还能在桥梁长度方向和宽度长度方向滑动。桥梁支座按照材料可分为钢支座和橡胶支座两类，目前我国的支座以橡胶支座为主，其中单向盆式橡胶支座是最为常用的支座之一。
单向活动盆式橡胶支座的主要由底盆、底盆上的橡胶板、橡胶板上依次固定的中间钢板、四氟板、固定于上顶板上的不锈钢滑板、顶板和顶板两非活动侧的侧向钢条组成。顶板与主梁通过锚固螺栓固定，底盆通过锚固螺栓与桥墩固定。这种橡胶支座可通过橡胶板在三向受力状态下具有流体的性质特点实现桥梁主梁的转动；同时依靠四氟板与不锈钢滑板之间的低摩擦系数来实现主梁沿桥梁长度方向(活动向)的位移，使橡胶支座所承受的沿桥梁长度方向的力不再由橡胶板完全承担，而间接作用于四氟板与不锈钢滑板之间的滑移。另外，顶板两非活动侧的侧向钢条限制主梁沿桥梁宽度方向(非活动向)的运动。
单向活动支座常与固定支座配合使用，在简支梁桥中，主梁的一端采用固定支座，另一端采用单向活动支座；而在连续梁桥中只在一个桥墩布置固定支座，其余桥墩均布置单向活动支座，由固定支座约束桥梁主梁的水平位移，承受主梁水平荷载，由活动支座适应主梁的伸缩。
在地震荷载作用下，现有单向活动盆式支座只能够通过四氟板与不锈钢板间的摩擦传递很少的水平地震力(3％-6％，见中华人民共和国交通行业标准，《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT/T391-2009))，活动向位移无专门装置进行限制，地震中易出现不可恢复的过大位移，也无地震能量耗散功能，桥梁主梁的水平地震作用绝大部分由固定支座传递至桥墩，使得 采用固定支座桥墩的地震内力远较其他桥墩要大，破坏也较其他桥墩要严重(见汶川地震公路震害调查——桥梁，人民交通出版社，2012.3，ISBN 978-7-114-09590-0)，不能充分发挥桥梁中各桥墩的抗震能力。
而且现有盆式橡胶支座只能承受竖向压力，不能承受竖向拉力，在过大的竖向地震作用下，顶板与四氟板间可能脱离，导致支座脱空、破坏(见汶川地震公路震害调查——桥梁，人民交通出版社，2012.3，ISBN 978-7-114-09590-0)。
发明内容
本发明的目的提供一种在地震作用下具有约束顶板活动向的过大位移和顶板竖直向上位移，能够实现桥梁各桥墩共同受力、充分发挥各桥墩的抗震性能的单向活动盆式橡胶支座。该支座可以沿用现有单向活动盆式橡胶支座的生产技术和安装技术，便于工程应用，便于地震后支座的修复。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案为：一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，包括单向活动盆式橡胶支座，其结构特点是：所述单向活动盆式橡胶支座的顶板的两非活动侧侧面焊接固定圆柱型挡块；单向活动盆式橡胶支座的底盆的两非活动侧固定连接底盆延长板，底盆延长板的上表面螺纹固定“门”字形限位架；圆柱型挡块位于“门”字形限位架内，圆柱型挡块的上缘与“门”字形限位架的横梁接触，圆柱型挡块与“门”字形限位架的两根立柱之间的间隔均为50-300mm(中华人民共和国交通行业标准，《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT/T391-2009)中规定的相应规格支座的允许位移量)。
本发明的工作原理是：
在温度变化时或普通外力作用下，桥梁的主梁带动单向活动盆式橡胶支座顶板运动，圆柱型挡块将随顶板一起运动，圆柱型挡块与“门”字形限位架的两个立柱之间的间隔可适应主梁由于温度变化或普通外力引起的变形。
遇到地震时，在地震荷载作用下，桥梁的主梁运动量大于圆柱型挡块与“门”字形限位架的立柱之间的间隔，圆柱型挡块与“门”字形限位架的立柱接触，限制顶板位移，将主梁的地震作用通过圆柱型挡块传递至“门”字形限位架的立柱，并通过“门”字形限位架的立柱依次传递给支座底盆和桥墩，实现设置单向活动支座的桥墩与设置固定支座的桥墩共同承担主梁地震力。且当圆柱型挡块、“门”字形限位架的立柱及横梁产生塑性变形后，可将主梁的部分动能转化为圆柱型挡块、“门”字形限位架的热能，从而耗散地震能量，增 大了支座阻尼。
在过大的竖向地震力作用下，圆柱型挡块上缘与“门”字形限位架横梁之间的接触，可以约束顶板竖向位移，使支座具有承受竖向拉力的能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明可以沿用现有单向活动盆式橡胶支座的生产技术和安装技术，便于工程应用。
二、在现有盆式橡胶支座构造的基础上，附设圆柱形挡块及“门”字形限位架，限制支座顶板的竖向位移，同时限制单向活动支座沿活动向的过大位移，并将桥梁主梁的地震作用传递给布置单向活动支座的桥墩，将原来的单个固定支座的桥墩承担地震荷载，变为所有桥墩分担地震荷载，充分发挥了所有桥墩的抗震能力，整个桥梁的抗震能力得到大幅提高。
三、地震荷载下，圆柱型挡块、“门”字形限位架的立柱及横梁产生塑性变形后，可将主梁的部分动能转化为圆柱型挡块、“门”字形限位架的热能，从而耗散地震能量。
四、遇在地震后只需更换产生塑性变形的圆柱型挡块和“门”字形限位架，即可实现支座的修复，便于地震后支座的修复，降低了成本，提高了效率。
进一步，本发明所述圆柱型挡块的上缘与“门”字形限位架的横梁接触的具体方式是：圆柱型挡块的上半圆弧以焊接形式外贴弧形不锈钢薄板，“门”字形限位架的横梁的下翼缘贴有四氟板；所述不锈钢薄板和四氟板构成摩擦副。
这样，由不锈钢板和四氟板构成的摩擦副，可减小圆柱型挡块与“门”字形限位架横梁间的摩擦力，适应主梁伸缩。
进一步，本发明所述底盆与底盆延长板固定连接的具体方式为：底盆与底盆延长板焊接连接，或者底盆与底盆延长板整体铸造构成。
这样的固定方式简单，成本低，结构牢固，且使本发明可用现有的单向活动盆式橡胶支座的生产技术和安装技术。
进一步，本发明所述“门”字形限位架的具体结构是：“门”字形限位架的立柱上端内侧焊接有三角形连接板，“门”字形限位架的横梁由两个相背的夹持在三角形连接板两侧的双槽钢构成，三角形连接板中间开有连接孔，两侧的双槽钢上均开有和连接孔对应的槽钢孔，通过钢轴插入槽钢孔和连接孔连接“门”字形限位架的横梁和立柱。
这样的结构便于在制造过程中安装“门”字形限位架的横梁，在地震中仅“门”字形限位架的立柱会产生塑性变形，可仅更换立柱，无需更换横梁，节约了震后维护成本。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例三维结构示意图。
图中，a表示单向活动盆式橡胶支座的活动向，b表示单向活动盆式橡胶支座的非活动向。
图2是本发明实施例正视结构示意图。
图3是本发明实施例侧视结构示意图。
图4是“门”字形限位架立柱、横梁安装示意图。
具体实施方式
实施例
图1、图2及图3示出，本发明的一种具体实施方式为：一种双向限位单向活动盆式橡胶支座，包括单向活动盆式橡胶支座1，其结构特点是：所述单向活动盆式橡胶支座1的顶板1.1的两非活动侧侧面焊接固定圆柱型挡块2；单向活动盆式橡胶支座1的底盆1.2的两非活动侧固定连接底盆延长板3，底盆延长板3的上表面螺纹固定“门”字形限位架5；圆柱型挡块2位于“门”字形限位架5内，圆柱型挡块2的上缘与“门”字形限位架5的横梁5.1接触，圆柱型挡块2与“门”字形限位架5的两根立柱5.2之间的间隔均为50-300mm。
本例中所述圆柱型挡块2的上缘与“门”字形限位架5的横梁5.1接触的具体方式是：圆柱型挡块2的上半圆弧以焊接形式外贴弧形不锈钢薄板2.1，“门”字形限位架5的横梁5.1的下翼缘贴有四氟板5.3；所述不锈钢薄板2.1和四氟板5.3构成摩擦副。
所述的圆柱型挡块3的上半圆弧以焊接形式外贴弧形不锈钢薄板3.1；“门”字形限位架横梁5.1的下翼缘贴有四氟板5.3，不锈钢薄板3.1和四氟板5.3构成的摩擦副。
本例中所述底盆1.2与底盆延长板3固定连接的具体方式为：底盆1.2与底盆延长板3焊接连接，或者底盆1.2与底盆延长板3整体铸造构成。
图4示出，本例中所述“门”字形限位架5的具体结构是：“门”字形限位架5的立柱5.2上端内侧焊接有三角形连接板5.4，“门”字形限位架5的横梁5.1由两个相背的夹持在三角形连接板5.4两侧的双槽钢构成，三角形连接板5.4中间开有连接孔，两侧的双槽 钢上均开有和连接孔对应的槽钢孔，通过钢轴插入槽钢孔和连接孔连接“门”字形限位架5的横梁5.1和立柱5.2。
安装时，本发明通过预埋于主梁的锚固螺栓与顶板1.1固定，通过预埋于桥墩的锚固螺栓与底盆1.2固定。在地震作用下，当主梁位移大于圆柱型挡块2与“门”字形限位架5的立柱5.2间的间隔时，“门”字形限位架立柱5约束主梁位移，并使得多个桥墩共同受力；在过大的竖向地震力作用下，圆柱型挡块2上缘与“门”字形限位架5横梁5.1之间的接触，可以约束顶板1.1竖向位移，使单向活动盆式橡胶支座1具有承受竖向拉力的能力。