具有竖向抗拔功能的装配式摩擦型组合支座

本发明属于桥梁和建筑结构减隔震装置，具体为一种具有竖向抗拔功能的装配式摩擦型组合支座。

背景技术：

1、支座是桥梁与建筑结构减隔震设计中重要的构件之一，尤其对于大跨桥梁结构，摩擦摆支座和滑板支座可为其提供较大的水平变形空间，以耗散结构所遭受的地震能量。然而，现有摩擦摆支座和滑板支座不具有竖向抗拔的能力，均无法承受竖向地震动下结构的抬升作用。另一方面，由于结构自身的特点和水平地震动分量的差异，导致结构在水平两个方向上的地震反应并不相等。因此，亟需一种既可提供竖向抗拔力，又可满足水平两个方向上不同变形需求的三维隔震支座。鉴于此，本发明提出一种具有竖向抗拔功能的装配式摩擦型组合支座，旨在解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的具有竖向抗拔功能的装配式摩擦型组合支座，由下层的摩擦摆支座和上层的滑板支座组成，其特征在于：所述摩擦摆支座包括中滑块、底滑板、顶滑板、底座板、顶座板、第一摩擦板、第二摩擦板、第一轨道和第二轨道；所述滑板支座包括垫块、上摩擦板、平滑板和上抗拔轨道；所述中滑块设置在底滑板和顶滑板的弧面之间；所述底滑板和顶滑板分别设置在底座板和顶座板的弧面上；所述垫块设置在顶座板的顶面上；所述上摩擦板设置在垫块上；所述平滑板设置在上摩擦板上；所述上抗拔轨道设置在平滑板的底面两侧；

2、所述中滑块包括一个六面体滑块和四个第一耳板；所述六面体滑块的上下两面为相对对称的弧面，且弧面的垂直投影呈矩形；所述六面体滑块的前后及左右四面为平面；所述第一耳板为横截面呈正方形、纵截面呈扇形的曲板；所述第一耳板设置在六面体滑块的前后两面上；所述第一耳板的外弧面与六面体滑块的弧面共面，且弧面半径相等；

3、所述底滑板和顶滑板为等厚度的弧形板，上下两个弧面相互平行，且弧面的垂直投影呈矩形；所述底滑板和顶滑板的前后及左右四面为平面；所述底滑板和顶滑板的左右两端设有第一挡块；所述底滑板和顶滑板的前后两端设有第二耳板；所述第二耳板为横截面呈正方形、纵截面呈扇形的曲板；所述底滑板和顶滑板的形状及尺寸大小完全相同；

4、所述底座板和顶座板的弧面为滑动面，弧面半径相等，且弧面的垂直投影呈矩形；所述底座板和顶座板的左右两端设有第二挡块；所述底座板的四周设有下连接板；所述顶座板的左右两侧面上设有第三耳板；所述第三耳板为横截面呈正方形的直板；

5、所述第一轨道和第二轨道各有四个，均为横截面呈γ形、纵截面呈扇形的曲轨；所述第一轨道有两个固定在底滑板的弧面上，另两个固定在顶滑板的弧面上；所述第二轨道有两个固定在底座板的弧面上，另两个固定在顶座板的弧面上；所述固定方式采用高强螺栓连接；所述第一轨道与第一耳板互相嵌套；所述第二轨道与第二耳板互相嵌套；所述四个第一轨道的形状及尺寸大小完全相同，长度小于底滑板和顶滑板的弧长；所述四个第二轨道的形状及尺寸大小完全相同，长度小于底座板和顶座板的弧长；

6、所述第一摩擦板和第二摩擦板各有两片，均为弯曲的矩形薄板；所述两片第一摩擦板分别固定在底滑板和顶滑板的弧面上，位于同弧面的两个第一轨道之间；所述两片第二摩擦板分别固定在底座板和顶座板的弧面上，位于同弧面的两个第二轨道之间；所述两片第一摩擦板的摩擦系数相等；所述两片第二摩擦板的摩擦系数相等；所述第二摩擦板的摩擦系数是第一摩擦板的2至3倍；所述中滑块沿第一轨道的长度方向在两片第一摩擦板上同时发生相对摩擦滑动，滑动位移能力等于中滑块与第一挡块之间水平初始距离的2倍，此为第一滑动阶段；所述底滑板和顶滑板沿第二轨道的长度方向在两片第二摩擦板上同时发生相对摩擦滑动，滑动位移能力等于底滑板和顶滑板与第二挡块之间水平初始距离的2倍，此为第二滑动阶段；所述第二滑动阶段的位移能力是第一滑动阶段的2至3倍；所述下层摩擦摆支座的水平滑动能力为第一滑动阶段与第二滑动阶段的位移之和；

7、所述垫块为圆形薄板，固定在顶座板的顶面上；所述垫块的底面圆心与顶座板的顶面中心重合；所述垫块的平面直径小于顶座板的顶面边长；所述上摩擦板为圆形薄板，平面尺寸与垫块相同；所述上摩擦板固定在垫块的顶面上并保持重合；所述上摩擦板的摩擦系数等于第二摩擦板的摩擦系数；所述平滑板设置在顶座板的上面，由重叠放置的垫块和上摩擦板隔离；所述平滑板的底面中轴线上设有两个第三挡块；两个所述第三挡块呈条状，位于垫块的两侧；所述第三挡块的高度小于垫块和上摩擦板的叠合高度；与所述第三挡块等长度、相平行的第四挡块设置在顶座板的前后两侧面上，每面各有两个，采用高强螺栓安装；所述第三挡块与顶座板顶面之间留有间隙；所述第四挡块与平滑板底面之间留有间隙；所述平滑板的四周设有上连接板；所述平滑板的底面两侧设有上抗拔轨道；所述上抗拔轨道为横截面呈l形的直轨，与顶座板的第三耳板互相嵌套；所述平滑板沿上抗拔轨道的长度方向在上摩擦板上发生相对摩擦滑动；所述上层滑板支座的水平滑动能力为第三挡块与第四挡块之间的水平初始距离；

8、所述下层摩擦摆支座中所有弧面的有效半径均相等；所述所有弧面包括零件中滑块、底滑板、顶滑板、底座板、顶座板、第一摩擦板、第二摩擦板、第一轨道和第二轨道的弧面；所述有效半径＝零件弧面的实际半径-中滑块的重心到弧面的法向距离；所述中滑块通过四个第一耳板和四个第一轨道与底滑板和顶滑板嵌套在一起；所述底滑板和顶滑板通过四个第二耳板和四个第二轨道与底座板和顶座板嵌套在一起；所述平滑板通过两个第三耳板和两个上抗拔轨道与顶座板嵌套在一起；所述支座的竖向抗拔能力由第一耳板和第一轨道、第二耳板和第二轨道、第三耳板和上抗拔轨道之间的层层嵌套机制所提供；所述相互嵌套的各零件之间留有间隙；所述支座的各零件在滑动前的初始位置均关于底座板的底面中轴线所在的立面对称。

9、本发明的有益效果在于：

10、(1)对传统摩擦摆支座加以改造，通过增设耳板与抗拔轨道并相互嵌套，以实现多级摩擦摆的竖向抗拔功能。

11、(2)对传统滑板支座加以改造，通过增设抗拔轨道可实现其竖向抗拔和水平导向功能，通过增设挡块可对其水平滑动进行限位。

12、(3)将滑板支座和摩擦摆支座分别在上、下层正交布置，通过位移解耦的方式实现上下两层各自沿水平正交的两个方向滑动，这样既可满足支座在水平两个方向上不同的变形需求，也使支座整体具备竖向抗拔能力。

13、(4)在竖向压荷载作用下，支座通过各滑块、滑板和座板传递荷载，各抗拔轨道不受力，使得水平摩擦滞回性能不受抗拔轨道的影响，受力分析更加简单；在竖向拉荷载作用下，支座通过耳板与抗拔轨道的层层嵌套机制传递荷载，整体稳定性更高。

14、(5)确认出使得下层摩擦摆支座能够正常滑动的两个前提条件：a)所有弧面的有效半径均相等；b)两片第一摩擦板的摩擦系数相等，两片第二摩擦板的摩擦系数相等。

15、(6)均匀了下层摩擦摆支座在两阶段的摩擦力和滑动位移：将下层摩擦摆支座在第二滑动阶段的位移能力设置为第一滑动阶段的2至3倍，相应第二摩擦板的摩擦系数设置为第一摩擦板的2至3倍；整体水平力-位移滞回曲线更加饱满，摩擦耗能能力更高。

16、(7)均衡了上下两层支座的滞回耗能能力：将上层滑板支座的摩擦系数设置成与下层第二摩擦板的相等，可使上层滑板支座的滞回耗能能力与下层摩擦摆支座的近似相同。

17、(8)支座各组成零件采用工厂预制的生产方式，通过高强螺栓进行组合装配，制作便捷，功能显著，损后易换，可为大跨桥梁与高层建筑等结构的减隔震设计提供参考。