一种桥梁抗风支座的制作方法

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1.本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及一种桥梁抗风支座。

背景技术：

2.随着桥梁建设水平的不断提高，大跨径桥梁的应用越来越广泛。大跨径桥梁尤其是大跨径斜拉桥和悬索桥，跨径较大，工况环境中风载已经成为影响桥梁安全的主要因素之一。因此，在设计时必须考虑这类桥梁的横向抗风性能。目前常用的方法是在塔梁之间安装横向抗风支座，承载横向风载，以增加整个桥梁结构的抗风性能。
3.现有的抗风支座主要有盆式橡胶抗风支座、抗风钢支座以及组合式抗风支座。盆式橡胶抗风支座的主要是通过橡胶板削弱横向风载作用，但橡胶材料易老化甚至失效，导致其失去缓冲隔震特性。抗风钢支座和组合式抗风支座虽可以满足抵抗横向风载的需求，但其整体刚度较大，难以根据桥梁建设的多样化需求进行刚度特殊化设计；此外，支座在风载荷下的缓冲耗能能力和回弹能力一般。

技术实现要素：

4.本发明解决的问题是，现有技术中，盆式橡胶抗风支座中的橡胶材料易老化甚至失效，导致其失去缓冲隔震的特性，抗风钢支座和组合式抗风支座整体刚度较大，难以适应桥梁的多样化需求，且两者在风载荷下的缓冲耗能能力和回弹能力一般。
5.本发明公开了一种桥梁抗风支座，包括上座板、中座板、下座板和底座板，所述下座板可沿移动地设置在底座板上，所述中座板可转动地设置在所述下座板上，所述上座板可移动地设置在所述中座板上，在所述上座板与中座板之间设置有平面摩擦副，在所述中座板与下座板之间设置有转动摩擦副，在所述下座板和底座板之间设置有圆柱弹簧和环形弹簧，所述环形弹簧用于下座板沿横桥向移动时的缓冲耗能，所述圆柱弹簧用于提升所述下座板沿横桥向移动时的回弹性能。
6.通过上述设置，所述平面摩擦副可满足所述上座板的位移需求，所述转动摩擦副可以满足所述中座板的转动需求，所述圆柱弹簧和环形弹簧的设置用于满足所述下座板在横桥向方向上的移动需求，满足了设置有该抗风支座的梁体在横桥向位移、竖桥向位移和梁体各向转动能力同时，实现了缓冲耗能和快速回弹的功能，当横向风载作用到抗风支座上时，所述环形弹簧可实现缓冲耗能的作用，所述圆柱弹簧可以实现下座板的快速回弹，从而减小横向风载对桥梁的影响，在保证抗风支座的刚度和阻尼均满足设计要求的同时，大大提升了其缓冲耗能和回弹性能，一方面提高了桥梁的安全性，另一方面延长了所述抗风支座的使用寿命。
7.进一步的，在所述下座板靠近底座板的一侧设置有环形槽，所述环形弹簧设置在所述环形槽中。
8.所述环形弹簧缓冲耗能的性能可以避免抗风支座在短时间的大幅度变形，从而降低了横向风载对梁体的影响，提升了桥梁的安全性。
9.进一步的，在所述环形槽的径向方向上，所述环形槽的侧壁与所述环形弹簧保持第一间隙。
10.所述第一间隙用于所述环形弹簧的压缩变形，以便在所述抗风支座受到横向风载时，所述环形弹簧能够发挥其缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性。
11.进一步的，所述环形弹簧包括外环和内环，所述内环与下座板和底座板抵接，所述外环与所述下座板抵接。
12.所述内环在横桥向上的顶面与下座板抵接，底面与底座板抵接，所述外环在竖向上的外侧面与所述下座板抵接，在环形弹簧受到压力时，所述内环沿其与外环之间的楔形接触面滑动，使得所述环形弹簧压缩变形，当所述内环与所述环形槽的内环侧壁抵接时，所述内环被限位，所述环形弹簧达到最大行程，当横向风载减小后，在所述环形弹簧恢复力的作用下，所述下座板被推回至原位，完成抗风支座在一次横向风载作用下的变形过程。
13.进一步的，在所述下座板靠近底座板的一侧设置有凹坑，在所述底座板上设置有凸台，所述凸台伸入所述凹坑中，且所述凸台的顶端与凹坑的底部保持第二间隙，所述圆柱弹簧套设在所述凸台的外侧，所述圆柱弹簧的第一端与所述下座板抵接，所述圆柱弹簧的第二端与所述底座板抵接。
14.通过上述设置，当所述抗风支座受到横向风载时，在所述环形弹簧变形的同时，所述圆柱弹簧被同步压缩，所述凸台用于所述圆柱弹簧的导向，避免其产生其他方向的位移，所述第二间隙用于提供圆柱弹簧的变形空间，当横向风载减小后，所述圆柱弹簧和环形弹簧同时提供回弹力，使得所述下座板快速回弹，加快了下座板的回复速度，也使得所述抗风支座可以承受更大的横向风载。
15.进一步的，所述圆柱弹簧、凸台、凹坑形成的回弹结构有多个，多个所述回弹结构与所述环形弹簧同轴心呈圆周均布设置。
16.该设置可以一方面可以显著增大所述抗风支座所能承受的横向风载，且增大其回弹力，另一方面使得所述圆柱弹簧对所述下座板的作用力均匀分布，避免下座板因为受力不均发生卡阻的情况，保证了抗风支座的正常运行。
17.进一步的，所述回弹结构形成的圆周在环形弹簧的径向外侧和/或内侧。
18.上述设置均可以保证所述下座板在横桥向上的正常移动，且可以增大所述抗风支座所能承受的横向风载，并增大下座板的回弹力，保证了梁体在遇到横向风载时的安全性。
19.进一步的，所述中座板和下座板的相对转动面为球形面，所述转动摩擦副设置在中座板和下座板的相对转动面之间，且所述转动摩擦副为球面摩擦副。
20.球面的接触结构可以在环面上形成一定的限位，在满足梁体转动的同时避免中座板和下座板之间发生脱落。
21.进一步的，所述中座板和下座板通过紧固螺栓可转动连接，在所述紧固螺栓与中座板之间设置有压紧垫圈，压紧垫圈与中座板的接触面为球形面。
22.所述压紧垫圈的球形面与所述球面摩擦副配合，在保证防脱落功能的前提下，可以满足所述抗风支座的转动需求。
23.进一步的，在所述下座板上设置有耳板，限位螺栓穿过所述耳板与底座板连接，所述耳板用于所述下座板在横桥向上的位移限位。
24.所述底座板呈凹槽状设置，所述下座板设置在凹槽中，所述限位螺栓分别与耳板和所述凹槽的侧板连接，所述耳板至少用于下座板在横桥向上的位移限位，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板向底座板方向移动，带动所述耳板向所述底座板方向移动，当所述耳板与凹槽的侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧和圆柱弹簧被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
25.相对于现有技术，本发明所述的桥梁抗风支座具有以下优势：
26.本发明通过环形弹簧的设置，在抗风支座受到横向风载时起到缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间内发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性，再通过圆柱弹簧的设置，一方面提高了抗风支座能承受的横向风载，另一方面增大了所述抗风支座的回弹力。本发明结构简单，安装简单便捷，显著提高了抗风支座的缓冲耗能和回弹能力。
附图说明
27.图1为本发明实施例所述的桥梁抗风支座的结构示意图；
28.附图标记说明：
29.1、上座板；2、平面摩擦副；3、中座板；4、下座板；41、环形槽；42、凹坑；43、耳板；5、紧固螺栓；6、压紧垫圈；7、球面摩擦副；8、圆柱弹簧；9、环形弹簧；91、外环；92、内环；10、限位螺栓；11、底座板；111、凸台。
具体实施方式
30.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.下面结合附图具体描述本发明实施例的一种桥梁抗风支座。
32.实施例1
33.本实施例提供一种桥梁抗风支座，如图1所示，包括上座板1、中座板3、下座板4和底座板11，所述下座板4可沿横桥向移动地设置在底座板11上，所述中座板3可转动地设置在所述下座板4上，所述上座板1可竖向移动地设置在所述中座板3上，在所述上座板1与中座板3之间设置有平面摩擦副2，在所述中座板3与下座板4之间设置有转动摩擦副，在所述下座板4和底座板11之间设置有圆柱弹簧8和环形弹簧9，所述环形弹簧9用于下座板4沿横桥向移动时的缓冲耗能，所述圆柱弹簧8用于提升所述下座板4沿横桥向移动时的回弹性能。通过上述设置，所述平面摩擦副2可满足所述上座板1的位移需求，所述转动摩擦副可以满足所述中座板3的转动需求，所述圆柱弹簧8和环形弹簧9的设置用于满足所述下座板4在横桥向方向上的移动需求，满足了设置有该抗风支座的梁体在横桥向位移、竖桥向位移和梁体各向转动能力同时，实现了缓冲耗能和快速回弹的功能，当横向风载作用到抗风支座上时，所述环形弹簧9可实现缓冲耗能的作用，所述圆柱弹簧8可以实现下座板4的快速回弹，从而减小横向风载对桥梁的影响，在保证抗风支座的刚度和阻尼均满足设计要求的同时，大大提升了其缓冲耗能和回弹性能，一方面提高了桥梁的安全性，另一方面延长了所述抗风支座的使用寿命。在部分可选的实施例中，所述转动摩擦副为球面摩擦副7，该设置在
满足了防跌落的情况下，可以实现所述中座板3和下座板4的相对转动，满足了抗风支座的转动需求。
34.作为其中一个可选的实施例，在所述下座板4靠近底座板11的一侧设置有环形槽41，所述环形弹簧9设置在所述环形槽41中。在部分实施例中，所述环形槽41还用于所述环形弹簧9的形变限位。应当理解，所述环形槽41与环形弹簧9径向尺寸之间留有一定的间隙，使得所述环形弹簧9在抗风支座受到横向风载时变形，从而使所述下座板4向所述底座板11方向移动，所述环形槽41用于限定所述环形弹簧9的最大变形量，也限定了所述下座板4向底座板11方向的移动行程，在横向风载变小之后，压缩状态的环形弹簧9提供回弹力使所述下座板4回复原位，实现了所述下座板4沿横桥向方向移动的功能，在此过程中，所述环形弹簧9缓冲耗能的性能可以避免抗风支座在短时间的大幅度变形，从而降低了横向风载对梁体的影响，提升了桥梁的安全性。
35.作为其中的一个实施例，在所述环形槽41的径向方向上，所述环形槽41的侧壁与所述环形弹簧9保持第一间隙。所述第一间隙用于所述环形弹簧9的压缩变形，以便在所述抗风支座受到横向风载时，所述环形弹簧9能够发挥其缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性。
36.作为本发明的一个可选的实施例，所述环形弹簧9包括外环91和内环92，所述内环92与下座板4和底座板11抵接，所述外环91与所述下座板4抵接。具体的，所述内环92在横桥向上的顶面与下座板4抵接，底面与底座板11抵接，所述外环91在竖向上的外侧面与所述下座板4抵接，在环形弹簧9受到压力时，所述内环92沿其与外环91之间的楔形接触面滑动，使得所述环形弹簧9压缩变形，当所述内环92与所述环形槽41的内环侧壁抵接时，所述内环92被限位，所述环形弹簧9达到最大行程，所述下座板4也达到最大行程，当横向风载减小后，在所述环形弹簧9恢复力的作用下，所述下座板4被推回至原位，完成抗风支座在一次横向风载作用下的变形过程。应当理解，在此情况下，所述第一间隙位于所述内环92与环形槽41的内环侧壁之间。
37.在本发明的另一个实施例中，在所述下座板4靠近底座板11的一侧设置有凹坑42，在所述底座板11上设置有凸台111，所述凸台111伸入所述凹坑42中，且所述凸台111的顶端与凹坑42的底部保持第二间隙，所述圆柱弹簧8套设在所述凸台111的外侧，所述圆柱弹簧8的第一端与所述下座板4抵接，所述圆柱弹簧8的第二端与所述底座板11抵接。在部分可选的实施例中，所述凸台111和/或环形槽41用于限定所述下座板4在横桥向方向上的压缩行程，具体根据凸台111在横桥向上的顶端与凹坑42底面抵接，以及内环92与环形槽41的内环侧壁抵接的先后顺序确定，在此不再加以限定和赘述，优选的，上述两组抵接关系同时达成或者凸台111在横桥向上的顶端与凹坑42底面抵接先达成，在此情况下，对环形弹簧9起到良好的保护作用，避免其形变过大造成损坏。通过上述设置，当所述抗风支座受到横向风载时，在所述环形弹簧9变形的同时，所述圆柱弹簧8被同步压缩，所述凸台111用于所述圆柱弹簧8的导向，避免其产生其他方向的位移，所述第二间隙用于提供圆柱弹簧8的变形空间，当横向风载减小后，所述圆柱弹簧8和环形弹簧9同时提供回弹力，使得所述下座板4快速回弹，加快了下座板4的回复速度，也使得所述抗风支座可以承受更大的横向风载。
38.在部分较佳的实施例中，所述圆柱弹簧8、凸台111、凹坑42形成的回弹结构有多个，多个所述回弹结构与所述环形弹簧9同轴心呈圆周均布设置。该设置可以一方面可以显
著增大所述抗风支座所能承受的横向风载，且增大其回弹力，另一方面使得所述圆柱弹簧8对所述下座板4的作用力均匀分布，避免下座板4因为受力不均发生卡阻的情况，保证了抗风支座的正常运行。
39.作为其中可选的实施例，所述回弹结构形成的圆周在环形弹簧9的径向外侧和/或内侧。上述设置均可以保证所述下座板4在横桥向上的正常移动，且可以增大所述抗风支座所能承受的横向风载，并增大下座板4的回弹力，保证了梁体在遇到横向风载时的安全性。当所述圆周在环形弹簧9的径向的内侧和外侧时表示，所述回弹结构至少形成两个圆周，其中，至少一个圆周在环形弹簧9径向的内侧，至少一个圆周在环形弹簧9径向的外侧。
40.作为其中一个较佳的实施例，所述中座板3和下座板4的相对转动面为球形面，所述转动摩擦副设置在中座板3和下座板4的相对转动面之间，且所述转动摩擦副为球面摩擦副7。球面的接触结构可以在环面上形成一定的限位，在满足梁体转动的同时避免中座板3和下座板4之间发生脱落。
41.在本实施例中，所述中座板3和下座板4通过紧固螺栓5可转动连接，在所述紧固螺栓5与中座板3之间设置有压紧垫圈6，压紧垫圈6与中座板3的接触面为球形面。所述压紧垫圈6的球形面与所述球面摩擦副7配合，在保证防脱落功能的前提下，可以满足所述抗风支座的转动需求。
42.在另一个可选的实施例中，在所述下座板4上设置有耳板43，限位螺栓10穿过所述耳板43与底座板11连接，所述耳板43用于所述下座板4在横桥向上的位移限位。应当理解，所述底座板11呈凹槽状设置，所述下座板4设置在凹槽中，所述限位螺栓10分别与耳板43和所述凹槽的侧板连接，所述耳板43至少用于下座板4在横桥向上的位移限位，具体的，当所述抗风支座受到横向风载时，所述下座板4向底座板11方向移动，带动所述耳板43向所述底座板11方向移动，当所述耳板43与凹槽的侧壁抵接时，达到最大行程，该设置可以避免环形弹簧9和圆柱弹簧8被过度压缩而造成损坏，保证了其使用寿命和使用性能。
43.需要说明的是，在本实施例中，所述环形槽41、凸台111、耳板43均可用于下座板4在横桥向上的位移限位，选择性地使用其中一种即可，优选的，所述耳板43用于下座板4在横桥向上的位移限位。
44.实施例2
45.本实施例提供一种桥梁抗风支座，如图1所示，包括上座板1、中座板3、下座板4和底座板11，所述下座板4可沿横桥向移动地设置在底座板11上，所述中座板3可转动地设置在所述中座板3上，所述上座板1可竖向移动地设置在所述中座板3上，在所述上座板1与中座板3之间设置有平面摩擦副2，在所述中座板3与下座板4之间设置有转动摩擦副，在所述下座板4和底座板11之间设置有圆柱弹簧8和环形弹簧9，所述环形弹簧9用于下座板4沿横桥向移动时的缓冲耗能，所述圆柱弹簧8用于提升所述下座板4沿横桥向移动时的回弹性能。
46.具体的，所述平面摩擦副2为硬质摩擦副，包括不锈钢滑板和四氟滑板，所述不锈钢滑板通过焊接固定设置在上座板1上，所述四氟滑板固定设置在中座板3上，上述结构构成的平面摩擦副2在横桥向上压缩变形小，所述平面摩擦副2通过螺钉与中座板3连接，该设置在满足上座板1位移需求的同时还可以有效地防止四氟滑板脱落。
47.在本实施例中，所述紧固螺栓5穿过压紧垫圈6和中座板3与下座板4相连接，其中
压紧垫圈6为球面垫圈，可以与设置在中座板3和下座板4之间的球面摩擦副7相互配合，在保证防落功能的前提下，满足抗风支座的转动需求。
48.作为其中的一个实施例，在所述下座板4上设置有环形槽41，所述环形弹簧9设置在环形槽41中，环形槽41径向与环形弹簧9径向尺寸留有一定间隙，环形弹簧9的内环92与下座板4和底座板11接触，外环91与下座板4接触，内环92和外环91的斜面接触形成接触对，在内环92和外环91接触对之间涂抹有固体润滑剂。
49.可选的，所述圆柱弹簧8沿圆周均布于所述的下座板4和底座板11之间，圆柱弹簧8套设在底座板11的凸台111上，可以实现抗风支座的快速回弹功能。
50.在所述下座板4上设置有耳板43，限位螺栓10穿过下座板4的耳板43与底座板11相连接，所述耳板43用于所述下座板4在横桥向上的位移限位。
51.需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“尾端”、“首端”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“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。
52.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：

1.一种桥梁抗风支座，其特征在于，包括上座板(1)、中座板(3)、下座板(4)和底座板(11)，所述下座板(4)可移动地设置在底座板(11)上，所述中座板(3)可转动地设置在所述下座板(4)上，所述上座板(1)可移动地设置在所述中座板(3)上，在所述上座板(1)与中座板(3)之间设置有平面摩擦副(2)，在所述中座板(3)与下座板(4)之间设置有转动摩擦副，在所述下座板(4)和底座板(11)之间设置有圆柱弹簧(8)和环形弹簧(9)，所述环形弹簧(9)用于下座板(4)沿横桥向移动时的缓冲耗能，所述圆柱弹簧(8)用于提升所述下座板(4)沿横桥向移动时的回弹性能。2.如权利要求1所述的桥梁抗风支座，其特征在于，在所述下座板(4)靠近底座板(11)的一侧设置有环形槽(41)，所述环形弹簧(9)设置在所述环形槽(41)中。3.如权利要求2所述的桥梁抗风支座，其特征在于，在所述环形槽(41)的径向方向上，所述环形槽(41)的侧壁与所述环形弹簧(9)保持第一间隙。4.如权利要求2所述的桥梁抗风支座，其特征在于，所述环形弹簧(9)包括外环(91)和内环(92)，所述内环(92)与下座板(4)和底座板(11)抵接，所述外环(91)与所述下座板(4)抵接。5.如权利要求1所述的桥梁抗风支座，其特征在于，在所述下座板(4)靠近底座板(11)的一侧设置有凹坑(42)，在所述底座板(11)上设置有凸台(111)，所述凸台(111)伸入所述凹坑(42)中，且所述凸台(111)的顶端与凹坑(42)的底部保持第二间隙，所述圆柱弹簧(8)套设在所述凸台(111)的外侧，所述圆柱弹簧(8)的第一端与所述下座板(4)抵接，所述圆柱弹簧(8)的第二端与所述底座板(11)抵接。6.如权利要求5所述的桥梁抗风支座，其特征在于，所述圆柱弹簧(8)、凸台(111)、凹坑(42)形成的回弹结构有多个，多个所述回弹结构与所述环形弹簧(9)同轴心呈圆周均布设置。7.如权利要求6所述的桥梁抗风支座，其特征在于，所述回弹结构形成的圆周在环形弹簧(9)的径向外侧和/或内侧。8.如权利要求1所述的桥梁抗风支座，其特征在于，所述中座板(3)和下座板(4)的相对转动面为球形面，所述转动摩擦副设置在中座板(3)和下座板(4)的相对转动面之间，且所述转动摩擦副为球面摩擦副(7)。9.如权利要求1所述的桥梁抗风支座，其特征在于，所述中座板(3)和下座板(4)通过紧固螺栓(5)可转动连接，在所述紧固螺栓(5)与中座板(3)之间设置有压紧垫圈(6)，压紧垫圈(6)与中座板(3)的接触面为球形面。10.如权利要求1-9中任一项所述的桥梁抗风支座，其特征在于，在所述下座板(4)上设置有耳板(43)，限位螺栓(10)穿过所述耳板(43)与底座板(11)连接，所述耳板(43)用于所述下座板(4)在横桥向上的位移限位。

技术总结

本发明提供一种桥梁抗风支座，包括上座板、中座板、下座板和底座板，下座板可向移动地设置在底座板上，中座板可转动地设置在下座板上，上座板可移动地设置在中座板上，在上座板与中座板之间设置有平面摩擦副，在中座板与下座板之间设置有转动摩擦副，在下座板和底座板之间设置有圆柱弹簧和环形弹簧，环形弹簧用于下座板沿横桥向移动时的缓冲耗能，圆柱弹簧用于提升下座板沿横桥向移动时的回弹性能。本发明通过环形弹簧的设置，在抗风支座受到横向风载时起到缓冲耗能的作用，避免抗风支座在短时间内发生大幅度变形，保证了梁体的使用安全性，再通过圆柱弹簧的设置，在提高抗风支座所能承受横向风载的同时，增大了所述抗风支座的回弹力。回弹力。回弹力。