专利名称：带有速度锁定装置的双球面减隔震支座的制作方法
技术领域：
本发明属于桥梁安全领域，涉及一种保障桥梁上部结构地震安全性的结构。
背景技术：
地震作用下桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因之一。为了保障桥梁上部 结构地震安全性，在桥梁上、下部结构之间设置具有减隔震支座是最简单、直接、经济的措 施。 现有的橡胶类的减隔震支座竖向承载能力比较小，而且由于需要借助橡胶的剪切
变形适应支座位移，所以支座往往比较高。即使用于中等跨度的桥梁工程，其支座体积、自
重和平面尺寸也非常大，使得安装比较困难、放置支座的墩台设计也比较浪费。 现有的双球面减隔震支座是全钢支座，没有这些方面问题。按正常使用下的工作
状态，现有的双球面减隔震支座可以分为两类，一类用作固定支座，一类用作活动支座。在
地震作用下，只有用作固定支座的极个别支座可以立即启动减隔震机制，而用作活动支座
的大多数支座在较大的位移范围内只能沿平面滑动，不能启动减隔震机制。直到支座位移
大于正常使用下滑动的位移量，制动挡块将与下支座板的侧边接触，用作活动支座的双球
面减隔震支座的减隔震机制才能被启动。 由于连续梁桥的大多数桥墩为活动墩，即其连接上、下部结构的支座采用纵向活 动支座，如果在地震作用下用作活动支座的双球面减隔震支座的减隔震机制不能被立即启 动，则只有少数用作固定支座的双球面减隔震支座承受地震水平力。当瞬时地震作用比较 大时，对支座自身及其所在墩柱和基础的设计都带来了很大困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，满足非地震 情况下的正常使用要求、地震作用下的纵桥向减隔震要求，以解决现有的正常使用状态下 用作活动支座的双球面减隔震支座在地震作用下不能立即启动减隔震机制的问题。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是 —种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，其包括双球面减隔震支座、一个带 有速度锁定装置、带有制动挡块、上方带有水平滑动面的底板。双球面减隔震支座包括上支 座板、中支座板、下支座板，各支座板从上到下依次叠置安装；带有速度锁定装置、制动挡块 和水平滑动面的底板放置于下支座板下方。 进一步，该底板的水平滑动面含有平面不锈钢板，与下支座板下方的聚四氟乙烯
板组成一套平面摩擦副。不锈钢板设置于底板中央，一般是矩形，其边长应该大于等于下支
座板下方聚四氟乙烯板的边长加上两倍的滑动位移量，也可以偏安全的取下支座板的边长
加上两倍的滑动位移量。由于是聚四氟乙烯板在不锈钢板上方滑动，所以不锈钢板的面积
就是水平滑动面的范围。 该制动挡块为矩形截面长条状。
该制动挡块为金属制成，可以焊接或螺栓连接在底板侧边外侧。 该制动挡块与下支座板边缘之间的间隙要根据支座正常使用下的位移量确定。间
隙应当要大于等于位移量，也就是说，通常可以设计成二者相等，或间隙略大。设置间隙的
作用就是保证正常使用时下支座板与底板之间的滑动不要被制动挡块所约束。 该制动挡块在底板每一侧边的两端各设置一块，速度锁定装置设于同一侧边的两
挡块之间。纵桥向制动挡块发挥作用的情况有两个，一是在正常使用下万一出现极低或极
高温度，或其他情况导致上部结构位移超过设计值，二是在地震作用下，万一速度锁定装置
失效，在这两种情况下制动挡块可以防止上、下部结构之间的过大位移。横桥向制动挡块用
于地震作用下启动减隔震机制。所以要求制动挡块的自身强度和连接强度要大于支座的最
大水平力。 该速度锁定装置的约束力具有速度相关性在慢速运动时，不会产生约束力；速 度大于某一设计值时，约束力急剧增加，可以将支座下支座板和底板之间的相对位移锁定。 其约束力大于其上方双球面减隔震支座的最大水平回复力。 该速度锁定装置与底板侧边外侧连接，具体位置应该满足锁定装置内侧与底板侧 边外侧平齐，这样不至于过多增加支座的总占地范围，也不至于妨碍支座的正常滑动。速度 锁定装置与底板的连接力大于其能够提供的最大约束力，可采用焊接或者螺栓连接等方式 实现。 该双球面减隔震支座的中支座板为球冠衬板，其还包括滑动球面、转动球面，滑动 球面连接固定于中支座板上部的球面结构上，转动球面连接固定于中支座板下部的球面结 构上。 具体地，一种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，包括双球面减隔震支座、带 有速度锁定装置、制动挡块和水平滑动面的底板，所述的双球面减隔震支座、带有水平滑动 面和制动挡块的底板组成一个共同工作的整体。底板的水平滑动面含有平面不锈钢板，与 下支座板下方的聚四氟乙烯板组成一套平面摩擦副，在正常使用状态下可以自由滑动。支 座正常使用下滑动的位移量等于制动挡块与下支座板边缘的距离。 所述的双球面减隔震支座包括一个带有滑动球面的上支座板、一个具有双球面的
中支座板、一个带有转动球面和水平滑动面的下支座板。当地震作用下，当上、下部结构之
间的相对速度大于某一设计值时，速度锁定装置可以将支座下支座板和底板之间的相对位
移锁定，从而顺利启动双球面减隔震支座的减隔震机制。该支座可以通过延长结构周期和
摩擦耗能的方法起到减隔震的作用。前述某一设计值是可以选择的，其范围要大于在正常
的温度、制动力作用下上、下部结构可能达到的最大相对速度，同时要小于可能对桥梁下部
结构造成破坏的最小相对速度，选定该速度设计值后，可以对速度锁定装置提出设计要求，
要求装置在小于该速度的作用下自由运动，在该速度的作用下达到锁定状态。 双球面减隔震支座部分可以适应桥梁正常使用和地震作用下的竖向承载、转角要
求，另外通过具有双球面的中支座板在上、下支座板之间的转动、滑动还可以适应地震作用
下的位移要求。 底板和下支座板之间滑动可以适应桥梁正常使用下的位移要求。制动挡块可以保 证在正常使用下，一旦发生支座位移大于预留间隙的特殊情况，支座仍然保持其整体性。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点
1、正常使用下用作活动支座，满足正常使用的要求通过带有水平滑动面的下支 座板和带有水平滑动面的底板之间的自由滑动可以适应支座正常使用下的水平位移要求， 支座正常使用下的转角要求可以通过双球面减隔震支座的转动实现。 2、地震作用下用作减隔震支座，减隔震机理简单，作用稳定、可靠当地震作用下，
当上、下部结构之间的相对速度大于某一设计值时，速度锁定装置可以将支座下支座板和
底板之间的相对位移锁定，从而顺利启动双球面减隔震支座的减隔震机制。 3、现场安装简单、方便、质量有保证双球面减隔震支座、带有水平滑动面和制动
挡块的底板组成一个共同工作的整体，现场安装方法与一般的球型支座相同，可以保证质
图1为本发明实施例一的带有速度锁定装置的双球面减隔震支座的主视示意图,
图2为本发明实施例一的带有速度锁定装置的双球面减隔震支座的俯视示意图,
图3为本发明实施例二的带有速度锁定装置的双球面减隔震支座的主视示意图,
图4为本发明实施例二的带有速度锁定装置的双球面减隔震支座的俯视示意图,
具体实施例方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。 如图1、2所示，本发明带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，其结构包括上支 座板1、中支座板2、下支座板3、底板4、制动挡块5、速度锁定装置6、间隙7。上支座板、中 支座板、下支座板从上到下依次叠置安装；带有水平滑动面和制动挡块的底板放置于下支 座板下方。制动挡块通过焊接或螺栓连接连接在底板两侧的端部，包围在下支座板外侧，制 动挡块与下支座板外侧边缘的间隙根据支座正常使用下的位移量确定。
实施例一 —种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，其双球面减隔震支座采用 SMZ10000DX单向活动球型支座。正常使用下纵桥向位移士100mm，横桥向位移0mm ;地震作 用下纵桥向总位移士200mm，横桥向位移士200mm。 在底板左右两侧都安装了纵桥向速度锁定装置，该速度锁定装置在正常使用下位 移士100mm，地震作用下可以锁定下支座板和底板之间的纵桥向相对位移。
制动挡块采用钢材Q345，与底板进行焊接连接。(参见图1、2)。
实施例二 —种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，其双球面减隔震支座采用 SMZ5000DX单向活动球型支座。正常使用下纵桥向位移士50mm，横桥向位移0mm;地震作用 下纵桥向总位移士150mm，横桥向位移士150mm。 纵桥向速度锁定装置在正常使用下位移士50mm，地震作用下可以锁定下支座板和 底板之间的纵向相对位移。 制动挡块采用钢材Q235，与底板进行螺栓连接连接。(参见图3、4) 作为本发明实施例的一种变换，所述制动挡块可以为钢材，或者其他的金属材料。 作为本发明实施例的又一种变换，所述制动挡块可以为矩形截面长条状，也可以为锯齿形、圆端形等不同形状的截面。 作为本发明实施例的又一种变换，底板的水平滑动面含有平面不锈钢板，与下支 座板下方的聚四氟乙烯板组成的平面摩擦副，也可以是其他材料组成的平面摩擦副。
作为本发明实施例的又一种变换，制动挡块与下支座板边缘的距离可根据需要进 行设计调整。 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
权利要求
一种双球面减隔震支座，其包括双球面减隔震支座、制动挡块、底板，其特征在于其还包括速度锁定装置，底板置于双球面减隔震支座底部，制动挡块、速度锁定装置分别与底板侧边外侧连接。
2. 如权利要求1所述的双球面减隔震支座，其特征在于该速度锁定装置设置于底板 一侧的侧边或者相对称的两侧的侧边。
3. 如权利要求1或2所述的双球面减隔震支座，其特征在于该制动挡块在底板每一 侧边的两端各设置一块，速度锁定装置设于同一侧边的两挡块之间。
4. 如权利要求1所述的双球面减隔震支座，其特征在于该底板具有水平滑动面，与双 球面减隔震支座的下支座板下方设置的聚四氟乙烯板组成一套平面摩擦副。
5 如权利要求2所述的双球面减隔震支座，其特征在于该速度锁定装置与底板的连 接力大于其能够提供的最大约束力。
6. 如权利要求3所述的双球面减隔震支座，其特征在于该制动挡块与双球面减隔震 支座间设有间隙，间隙大于等于双球面减隔震支座正常使用下的位移量。
7. 如权利要求4所述的双球面减隔震支座，其特征在于该底板的水平滑动面含有平 面不锈钢板，不锈钢板设置于底板中央，采用矩形，其边长大于等于聚四氟乙烯板的边长加 上两倍的滑动位移量或者是双球面减隔震支座的下支座板的边长加上两倍的滑动位移量。
8. 如权利要求3所述的双球面减隔震支座，其特征在于该制动挡块的自身强度和连 接强度要大于支座的最大水平力。
9. 如权利要求8所述的双球面减隔震支座，其特征在于该制动挡块采用金属材料或 者合金材料制成。
全文摘要
一种带有速度锁定装置的双球面减隔震支座，其包括双球面减隔震支座、制动挡块、底板、速度锁定装置，底板置于双球面减隔震支座底部，制动挡块、速度锁定装置分别与底板侧边外侧连接。速度锁定装置设置于底板一侧的侧边或者相对称的两侧的侧边。制动挡块在底板每一侧边的两端各设置一块，速度锁定装置设于同一侧边的两挡块之间。该底板具有水平滑动面，与双球面减隔震支座的下支座板下方设置的聚四氟乙烯板组成一套平面摩擦副。本发明双球面减隔震支座部分可以适应桥梁正常使用和地震作用下的竖向承载、转角要求，且本发明的减隔震机理简单，作用稳定可靠。
文档编号E01D19/04GK101709568SQ200910201400
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者彭天波, 李建中 申请人:同济大学