本發(fā)明涉及橋梁減震隔振，具體涉及一種可變向無抬升型摩擦擺支座及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、截至2024年底，我國高速鐵路里程達(dá)到4.8萬公里，穩(wěn)居世界之首。我國超長的高鐵網(wǎng)，超高的橋梁占線比，加上頻發(fā)的地震，使得我國高速鐵路橋上行車面臨巨大的潛在地震威脅。摩擦擺支座是橋梁減隔震的重要手段之一，在公路橋梁中得到廣泛應(yīng)用。但在高鐵系統(tǒng)中，地震下摩擦擺支座產(chǎn)生的水平位移和豎向抬升會(huì)使得橋軌結(jié)構(gòu)軌道不平順顯著變差，嚴(yán)重威脅震時(shí)橋上行車安全和震后救災(zāi)及重建。因此需要研發(fā)適用于高鐵系統(tǒng)的新型減隔震支座。
2、因此，現(xiàn)需提供一種在地震作用下，將高鐵橋梁系統(tǒng)弱剛度橫向位移轉(zhuǎn)換為強(qiáng)剛度縱向位移進(jìn)而限制高速鐵路橫向位移同時(shí)能消除不平順影響的一種可變向無抬升型摩擦擺支座結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及其應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種可變向無抬升型摩擦擺支座及其應(yīng)用，解決上述問題，通過特殊設(shè)計(jì)的滑槽，將震時(shí)高鐵橋梁系統(tǒng)弱剛度的橫向位移轉(zhuǎn)換為強(qiáng)剛度的縱向位移；通過滾珠絲杠結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)豎向無抬升，進(jìn)而減小高鐵橋梁橫向位移，同時(shí)消除豎向不平順影響。
2、本發(fā)明公開了一種可變向無抬升型摩擦擺支座，包括上支座板、下支座板以及設(shè)置在所述上支座板以及下支座板之間的滾珠絲杠裝置，所述上支座板下表面設(shè)置有滑塊，與所述滾珠絲杠裝置形成變向無抬升系統(tǒng)。
3、優(yōu)選的，所述上支座板還包括有設(shè)置于所述上支座板下方的上限位環(huán)以及橡膠環(huán)，所述滑塊設(shè)置于所述上支座板的圓心處，所述橡膠環(huán)包括與所述上限位環(huán)貼合的下擺以及與所述上支座的下表面貼合的圓環(huán)狀的橡膠墊，圓環(huán)狀的橡膠墊的中空圓心直徑與所述滑塊的截面直徑相等。
4、優(yōu)選的，所述下支座板的上表面設(shè)置有下限位環(huán)以及橡膠墊。
5、優(yōu)選的，所述滾珠絲杠裝置由絲杠螺母、滾珠和絲杠組成，所述絲杠設(shè)置于所述絲杠螺母內(nèi)部，所述絲杠螺母與所述絲杠間設(shè)置有螺紋結(jié)構(gòu)，所述滾珠填充在所述螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)部；所述絲杠螺母所述絲杠螺母上表面設(shè)有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向槽的表面設(shè)置有耐磨合金鍍層，所述絲杠通過螺栓與所述下支座板連接。
6、優(yōu)選的，所述上限位環(huán)以及所述橡膠環(huán)的下擺的直徑均大于所述絲杠螺母的直徑。
7、優(yōu)選的，所述上支座板、所述絲杠、所述絲杠螺母與所述下支座板同軸設(shè)置。
8、本發(fā)明還提供了上述的可變向無抬升型摩擦擺支座的應(yīng)用，所述可變向無抬升型摩擦擺支座應(yīng)用于橋梁領(lǐng)域，安裝于橋梁的主梁與橋墩之間。
9、優(yōu)選的，以橋梁縱橋向?yàn)閤方向，以橫橋向?yàn)閥方向，以重力方向?yàn)閦方向，所述變向無抬升系統(tǒng)滿足以下關(guān)系：
10、
11、其中，d為離導(dǎo)向槽最低點(diǎn)距離；zs(d)為滑塊運(yùn)動(dòng)距離d下導(dǎo)向槽的豎坐標(biāo)值，θ(d)為滑塊運(yùn)動(dòng)距離d下絲杠螺母的轉(zhuǎn)向角度，p為滾珠絲杠螺紋間距；zs(d)等于絲杠螺母上下運(yùn)動(dòng)距離。
12、優(yōu)選的，所述導(dǎo)向槽在xoy水平面內(nèi)為s型滑槽，在橫向地震波作用下，所述滑塊在xoy水平面內(nèi)x方向做近似直線運(yùn)動(dòng)，所述上支座板通過滑塊在導(dǎo)向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向槽驅(qū)動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母帶動(dòng)導(dǎo)向槽上下運(yùn)動(dòng)。
13、優(yōu)選的，所述可變向無抬升型摩擦擺支座為單向支座，其安裝時(shí)導(dǎo)向槽的長軸沿變形較小的方向布置。
14、因此，本發(fā)明采用上述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座及其應(yīng)用，具備以下有益效果：
15、1)位移變向功能：本發(fā)明所述支座通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)位移響應(yīng)的方向轉(zhuǎn)換，如在橫向地震作用下，將高鐵橋梁系統(tǒng)原本的橫向(為弱剛度方向)位移轉(zhuǎn)換為縱向位移(為強(qiáng)剛度方向)，進(jìn)而減小高速鐵路橋梁橫向變形。該裝置可使樁基直徑縮減的同時(shí)，仍能保證地震中橋墩橫向加速度峰值下降，既降低建設(shè)成本又提升抗震性能。
16、2)豎向無抬升：傳統(tǒng)摩擦擺支座存在豎向抬升量，本發(fā)明通過滾珠絲杠與滑槽的協(xié)同作用，使得上支座板在強(qiáng)震中始終保持水平基準(zhǔn)位置，自復(fù)位的同時(shí)消除豎向抬升量，從而顯著減少震時(shí)震后軌道豎向不平順幅值，使震后軌道線形恢復(fù)效率提升，大幅縮減線路停運(yùn)時(shí)間。
1.一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，包括上支座板、下支座板以及設(shè)置在所述上支座板和所述下支座板之間的滾珠絲杠裝置，所述上支座板下表面設(shè)置有滑塊，所述滑塊與所述滾珠絲杠裝置形成變向無抬升系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，所述上支座板還包括有設(shè)置于所述上支座板下方的上限位環(huán)以及橡膠環(huán)，所述滑塊設(shè)置于所述上支座板的圓心處，所述橡膠環(huán)包括與所述上限位環(huán)貼合的下擺以及與所述上支座的下表面貼合的圓環(huán)狀的橡膠墊，圓環(huán)狀的所述橡膠墊的中空圓心直徑與所述滑塊的截面直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，所述下支座板的上表面設(shè)置有下限位環(huán)以及橡膠墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，所述滾珠絲杠裝置由絲杠螺母、滾珠和絲杠組成，所述絲杠設(shè)置于所述絲杠螺母內(nèi)部，所述絲杠螺母與所述絲杠間設(shè)置有螺紋結(jié)構(gòu)，所述滾珠填充在所述螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)部；所述絲杠螺母所述絲杠螺母上表面設(shè)有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向槽的表面設(shè)置有耐磨合金鍍層，所述絲杠通過螺栓與所述下支座板連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，所述上限位環(huán)以及所述橡膠環(huán)的下擺的直徑均大于所述絲杠螺母的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座，其特征在于，所述上支座板、所述絲杠、所述絲杠螺母與所述下支座板同軸設(shè)置。
7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的可變向無抬升型摩擦擺支座的應(yīng)用，其特征在于，所述可變向無抬升型摩擦擺支座應(yīng)用于橋梁領(lǐng)域，安裝于橋梁的主梁與橋墩之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座的應(yīng)用，其特征在于，以橋梁縱橋向?yàn)閤方向，以橫橋向?yàn)閥方向，以重力方向?yàn)閦方向，所述變向無抬升系統(tǒng)滿足以下關(guān)系：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座的應(yīng)用，其特征在于，所述導(dǎo)向槽在xoy水平面內(nèi)為s型滑槽，在橫向地震波作用下，所述滑塊在xoy水平面內(nèi)x方向做近似直線運(yùn)動(dòng)，所述上支座板通過滑塊在導(dǎo)向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向槽驅(qū)動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母帶動(dòng)導(dǎo)向槽上下運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可變向無抬升型摩擦擺支座的應(yīng)用，其特征在于，所述可變向無抬升型摩擦擺支座為單向支座，其安裝時(shí)導(dǎo)向槽的長軸沿變形較小的方向布置。