本发明涉及一种抗风球型支座的弹性支承机构。具有座板Ⅳ(7)，座板Ⅲ(6)位于座板Ⅳ(7)的中部槽内，座板Ⅲ(6)弧形球面上的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7)中部槽底面的碟形滑板(10)构成一对球面摩擦副；座板Ⅳ(7)的一侧具有与座板Ⅳ(7)之间具有间隙的座板Ⅱ(4)，使座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)具有一定相对运动的空间，满足支座的横桥向位移要求；在座板Ⅱ(4)与座板Ⅲ(6)之间设置的弹簧（5），提供反弹力推动座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ(1)贴紧，使得支座受力均匀，载荷传递平缓；座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)之间设置有防脱螺栓(8)，保证两个部件可以在设计范围内发生相对运动又不发生脱离。
1.一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述弹性支承机构具有座板Ⅳ(7)；所述座板Ⅳ(7)是一侧为弧形球面，另一侧为平面的柱形钢板；所述座板Ⅳ(7)中部开有槽；座板Ⅳ(7)中部槽底面为弧形球面并与座板Ⅳ(7) 一侧的弧形球面为同心；所述弹性支承机构具有座板Ⅲ(6)；所述座板Ⅲ(6)是一侧为弧形球面、另一侧为平面的柱形钢板，所述座板Ⅲ(6)位于座板Ⅳ(7) 的中部槽内，所述座板Ⅲ(6)弧形球面一侧与座板Ⅳ(7) 中部槽的弧形底面吻配贴合；所述座板Ⅲ(6)弧形球面上的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7) 中部槽底面的碟形滑板(10)构成一对球面摩擦副；所述座板Ⅳ(7)的一侧具有与座板Ⅳ(7)的平面配合的座板Ⅱ(4)，且所述的座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅳ(7)之间具有间隙，使座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)具有一定相对运动的空间，满足支座的横桥向位移要求；在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间设置弹簧（5）；所述座板Ⅱ(4)具有预留螺纹孔，所述座板Ⅳ(7)具有预留通孔；所述座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)之间设置有防脱螺栓(8)，且所述的防脱螺栓(8)穿过所述座板Ⅳ(7)的通孔与座板Ⅱ(4)的螺纹孔螺纹连接；所述座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)之间具有一定间隙，座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)可以在间隙范围内发生相对运动；当座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)距离到达设计间隙值时，防脱螺栓(8)的螺帽卡在座板Ⅳ(7)上，防止座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)分离脱落；防脱螺栓(8)将座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)相连接，保证两部件在发生横桥向运动过程中不发生分离脱离。
2.如权利要求1所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述的座板Ⅳ(7)、座板Ⅲ(6)中部均开有通孔，并通过连接件将所述座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅲ(6)的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7)的碟形滑板(10)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密。
3.如权利要求1所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述座板Ⅱ(4)的一侧具有与座板Ⅱ(4)构成平面摩擦副的座板Ⅰ(1)，所述座板Ⅰ(1)与座板Ⅱ(4)的结合面为平面不锈钢板（2），所述座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ(1)的结合面为平面滑板（3）；所述座板Ⅱ(4)上的平面滑板(3)与所述座板Ⅰ(1)的平面不锈钢板（2）构成平面摩擦副，实现支座的横桥向载荷传递、纵桥向位移和竖桥向位移的功能；设置在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间的弹簧（5）反力推动座板Ⅱ(4)，将平面滑板(3)与平面不锈钢板（2）压紧，保证平面摩擦副承压面始终接触紧密，避免平面脱空受载时产生撞击，造成摩擦副的损坏。
4.如权利要求1所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述座板Ⅳ(7)的一侧具有与座板Ⅳ(7)的弧形球面结合的座板Ⅴ(15)；所述的座板Ⅴ(15)是一侧有弧形球缺的柱形钢件，所述座板Ⅴ(15)球缺面一侧与座板Ⅳ(7)的弧形球面吻配贴合，所述座板Ⅳ(7)弧形球面上的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)球缺面上的球面滑板(14)构成一对球面摩擦副；所述的座板Ⅴ(15)中部开有通孔，并通过连接件与所述座板Ⅳ(7)、位于座板Ⅳ(7)中部槽内的座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅳ(7)的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)的球面滑板(14)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密，保证载荷传递平稳均匀；完成组装后，所述支座的座板Ⅴ(15)、座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)所具有的所有弧形球面为同心球面，使得座板Ⅳ(7)能够向各个方向自由转动。
5.如权利要求2所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述的连接件为连接螺栓(11) 、连接螺母(12)，所述的连接螺栓(11)与连接螺母(12)配合将所述的座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接并压紧。
6.如权利要求4所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述的连接件为连接螺栓(11) 、连接螺母(12)，所述的连接螺栓(11)与连接螺母(12)配合将所述的座板Ⅴ(15)、座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接并压紧。
7.如权利要求1所述的一种抗风球型支座的弹性支承机构，其特征在于：所述弹簧(5)嵌入座板Ⅱ(4)与座板Ⅲ(6)中，弹簧(5)提供反弹力推动座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ（1）贴紧。
一种抗风球型支座的弹性支承机构
技术领域
[0001] 本发明属于桥梁结构技术领域，是一种可用于桥梁的支座产品，具体涉及一种抗风球型支座的弹性支承机构。
背景技术
[0002] 随着我国国民经济发展需要，近年来一大批大跨度、大承载力的斜拉桥及悬索桥相继开始设计和建造。这些斜拉桥及悬索桥的塔体内侧的侧面与梁体外侧侧面之间，竖直放置安装抗风支座，支座分别与塔身及梁体锚固连接。抗风支座能够限制由风力或地震力引起的梁体横桥向大距离摆动，承受梁体传递的横向水平力，同时能够满足梁体的横桥向位移、纵桥向位移和竖桥向位移，以及各向转角的需求。
[0003] 目前，桥梁工程上应用的抗风支座主要分为抗风钢支座与盆式橡胶抗风支座两类。抗风钢支座与普通多向活动球型支座结构类似。此类抗风支座为了防止支座竖直放置时中座板滑出脱落，需将中座板结构设计成接近半球形，使得中座板凸球面放入一侧座板的球缺时，中座板质量重心位于球缺内部，并采用弹簧从抗风支座外侧将中座板与有球缺的座板拉紧。如此以来，这种结构使抗风支座体形庞大笨重，制造与安装过程较为困难；另外，受到现有规格弹簧的拉力、刚度及尺寸限制，上述抗风支座只能满足横桥向承载力小于10000kN的要求，更大承载力的抗风支座将不能实现。支座中座板平面一侧与支座另一侧座板平面组成的平面摩擦副，在不受横桥向载荷时处于非接触状态，中间有一定间隙，镶嵌在中座板平面一侧内的非金属滑板可能会脱出掉落，造成平面摩擦副失效；同时，平面摩擦副之间存在间隙，在梁体横桥向摆动时摩擦副两接触面易产生撞击，导致摩擦副的非金属滑板损坏。盆式橡胶抗风支座在盆腔内部镶嵌有橡胶板，通过橡胶板压缩变形实现承受水平反力和支座转动功能；橡胶材料易老化变硬，甚至最终失效，使支座失去承载及转动功能，不能够保证支座与桥梁的安全使用；受大直径橡胶板制造成型困难的限制，盆式橡胶抗风支座无法设计大承载力支座；受橡胶板压缩变形能力的限制，支座转动角较小，无法实现大转角的设计要求。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提出一种抗风球型支座的弹性支承机构。
[0005] 本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种抗风球型支座的弹性支承机构，所述弹性支承机构具有座板Ⅳ(7)；所述座板Ⅳ(7)是一侧为弧形球面，另一侧为平面的柱形钢板；所述座板Ⅳ(7)中部开有槽；座板Ⅳ(7)中部槽底面为弧形球面并与座板Ⅳ(7) 一侧的弧形球面为同心；所述弹性支承机构具有座板Ⅲ(6)；所述座板Ⅲ(6)是一侧为弧形球面、另一侧为平面的柱形钢板，所述座板Ⅲ(6)位于座板Ⅳ(7) 的中部槽内，所述座板Ⅲ(6)弧形球面一侧与座板Ⅳ(7) 中部槽的弧形底面吻配贴合；所述座板Ⅲ(6)弧形球面上的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7) 中部槽底面的碟形滑板(10)构成一对球面摩擦副；所述座板Ⅳ(7)的一侧具有与座板Ⅳ(7)的平面配合的座板Ⅱ(4)，且所述的座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅳ(7)之间具有间隙，使座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)具有一定相对运动的空间，满足支座的横桥向位移要求；在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间设置弹簧（5）；所述座板Ⅱ(4)具有预留螺纹孔，所述座板Ⅳ(7)具有预留通孔；所述座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)之间设置有防脱螺栓(8)，且所述的防脱螺栓(8)穿过所述座板Ⅳ(7)的通孔与座板Ⅱ(4)的螺纹孔螺纹连接；所述座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)之间具有一定间隙，座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)可以在间隙范围内发生相对运动。当座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)距离到达设计间隙值时，防脱螺栓(8)的螺帽卡在座板Ⅳ(7)上，防止座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)分离脱落。防脱螺栓(8)将座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)相连接，保证两部件在发生横桥向运动过程中不发生分离脱离。
[0007] 所述的座板Ⅳ(7)、座板Ⅲ(6)中部均开有通孔，并通过连接件将所述座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅲ(6)的碟形不锈钢板(9)与中座板(7)的碟形滑板(10)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密。
[0008] 所述座板Ⅱ(4)的一侧具有与座板Ⅱ(4)构成平面摩擦副的座板Ⅰ(1)，所述座板Ⅰ(1)与座板Ⅱ(4)的结合面为平面不锈钢板（2），所述座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ(1)的结合面为平面滑板（3）；所述座板Ⅱ(4)上的平面滑板(3)与所述座板Ⅰ(1)的平面不锈钢板（2）构成平面摩擦副，实现支座的横桥向载荷传递、纵桥向位移和竖桥向位移的功能；设置在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间的弹簧（5）反力推动座板Ⅱ(4)，将平面滑板(3)与平面不锈钢（2）压紧，保证平面摩擦副承压面始终接触紧密，避免平面脱空受载时产生撞击，造成摩擦副的损坏。
[0009] 所述座板Ⅳ(7)的一侧具有与座板Ⅳ(7)的弧形球面结合的座板Ⅴ(15)；所述的座板Ⅴ(15)是一侧有弧形球缺的柱形钢件，所述座板Ⅴ(15)球缺面一侧与座板Ⅳ(7)的弧形球面吻配贴合，所述座板Ⅳ(7)弧形球面上的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)球缺面上的球面滑板(14)构成一对球面摩擦副；所述的座板Ⅴ(15)中部开有通孔，并通过连接件与所述座板Ⅳ(7)、座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅳ(7)的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)的球面滑板(14)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密，保证载荷传递平稳均匀；完成组装后，所述支座的座板Ⅴ(15)、座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)所具有的所有弧形球面为同心球面，使得座板Ⅳ(7)能够向各个方向自由转动。
[0010] 使用时，所述座板Ⅰ(1)与桥梁梁体固定相连，座板Ⅴ(15)与塔体固定相连。
[0011] 所述的连接件为连接螺栓(11) 、连接螺母(12)，所述的连接螺栓(11)与连接螺母(12)配合将所述的座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接并压紧。
[0012] 所述的连接件为连接螺栓(11) 、连接螺母(12)，所述的连接螺栓(11)与连接螺母(12)配合将所述的座板Ⅴ(15)、座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接并压紧
[0013] 所述支座的弹簧(5)嵌入座板Ⅱ(4)与座板座板Ⅲ(6)中，弹簧(5)提供反弹力推动座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ（1）贴紧。
[0014] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
[0015] 1)弹簧(5)的反弹力推动座板Ⅱ(4)，保证平面摩擦副平面不锈钢板(2)和平面滑板(3)的承压面始终接触紧密，使得支座受力均匀，载荷传递平缓。避免了平面不锈钢板(2)和平面滑板(3)受力平面脱空，防止受载时产生撞击而造成摩擦副的损坏。
[0016] 2)座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)具有一定相对运动的空间，当支座在受到横桥向载荷时，座板Ⅱ(4)沿着横桥方向与座板Ⅳ(7)发生相对运动，实现支座的横桥向位移要求，见图1所示。
[0017] 3)防脱螺栓(8)保证两个部件可以在设计范围内发生相对运动又不发生脱离，并且防脱螺栓(8)外露长度可以控制支座最大横向位移。
[0018] 4)平面不锈钢板(2)与平面滑板(3)组成一个平面摩擦副，实现支座的横桥向载荷传递、纵桥向位移和竖桥向位移的功能。
附图说明
[0019] 图1是采用本发明弹性支承机构的抗风球型支座的示意图。
[0020] 图中，1、座板Ⅰ，2、平面不锈钢板，3、平面滑板，4、座板Ⅱ，5、弹簧，6、座板Ⅲ，7、座板Ⅳ，8、防脱螺栓，9、碟形不锈钢板，10、碟形滑板，11、连接螺栓，12、连接螺母，13、球面不锈钢板，14、球面滑板，15、座板Ⅴ。
具体实施方式
[0021] 结合附图和给出的实施例对本发明加以说明。
[0022] 如图1所示，一种抗风球型支座的弹性支承机构，所述弹性支承机构具有座板Ⅳ(7)；所述座板Ⅳ(7)是一侧为弧形球面，另一侧为平面的柱形钢板；所述座板Ⅳ(7)中部开有槽；座板Ⅳ(7)中部槽底面为弧形球面并与座板Ⅳ(7)一侧的弧形球面为同心；所述弹性支承机构具有座板Ⅲ(6)；所述座板Ⅲ(6)是一侧为弧形球面、另一侧为平面的柱形钢板，所述座板Ⅲ(6)位于座板Ⅳ(7)中部槽内，所述座板Ⅲ(6)弧形球面一侧与座板Ⅳ(7)中部槽的底面吻配贴合；座板Ⅲ(6)球面一侧焊接碟形不锈钢板(9)，碟形滑板(10)镶嵌在座板Ⅳ(7)中央深槽底面上；所述座板Ⅲ(6)弧形球面一侧上的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7)中部槽底面的碟形滑板(10)构成一对球面摩擦副；所述的座板Ⅲ(6)、座板Ⅳ(7)中部均开有通孔，并通过连接螺栓(11)、连接螺母(12)将所述的座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅲ(6)的碟形不锈钢板(9)与座板Ⅳ(7)的碟形滑板(10)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密，保证载荷传递平稳均匀；对应座板Ⅳ(7)另一侧的所述平面设置座板Ⅱ(4)且所述的座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅳ(7)之间具有间隙，使座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)具有一定相对运动的空间，在受到横桥向载荷作用时，座板Ⅱ(4)和座板Ⅳ(7)可以沿着横桥方向发生相对运动，实现支座的横桥向位移的功能。在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间设置弹簧(5)；所述支座的弹簧(5)嵌入座板Ⅱ(4)与座板Ⅲ(6)中，弹簧(5)提供反弹力推动座板Ⅱ(4)与座板Ⅰ(1)贴紧。所述座板Ⅱ(4)四周预留螺纹孔，所述座板Ⅳ(7)四周预留通孔，所述座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)之间设置有防脱螺栓(8)，且所述的防脱螺栓(8)穿过所述座板Ⅳ(7)的通孔与座板Ⅱ(4)的螺纹孔螺纹连接；所述座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)之间具有一定间隙，座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)可以在间隙范围内发生相对运动。当座板Ⅳ(7)与座板Ⅱ(4)距离到达设计间隙值时，防脱螺栓(8)的螺帽卡在座板Ⅳ(7)上，防止座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)分离脱落。防脱螺栓(8)将座板Ⅱ(4)与座板Ⅳ(7)相连接，保证两部件在发生横桥向运动过程中不发生分离脱离。座板Ⅱ(4)上的通孔和座板Ⅳ(7)上的)螺栓孔可以位于座板Ⅱ(4)和座板Ⅳ(7)的外侧伸出的耳板上，也可以位于座板Ⅱ(4)和座板Ⅳ(7)的内侧，但连接位置和方式不限于以上形式。
[0023] 本发明用于抗风球型支座时，所述座板Ⅱ(4)的另一侧可以设置与座板Ⅱ(4)构成平面摩擦副的座板Ⅰ(1)，座板Ⅰ(1)与平面不锈钢板(2)通过焊接组合；平面滑板(3)镶嵌在座板Ⅱ(4)一侧；所述座板Ⅱ(4)的平面滑板(3)与所述座板Ⅰ(1)的平面不锈钢板(2)构成平面摩擦副，实现支座的横桥向载荷传递、纵桥向位移和竖桥向位移的功能；设置在所述座板Ⅱ(4)与所述座板Ⅲ(6)之间的弹簧(5)反力推动座板Ⅱ(4)，将平面滑板(3)与平面不锈钢(2)压紧，保证平面摩擦副承压面始终接触紧密，避免平面脱空受载时产生撞击，造成摩擦副的损坏。
[0024] 本发明用于抗风球型支座时，所述座板Ⅳ(7)的一侧可以设置与座板Ⅳ(7)的弧形球面结合的座板Ⅴ(15)；所述的座板Ⅴ(15)是一侧有弧形球缺的柱形钢件，所述座板Ⅳ(7)弧形球面一侧与座板Ⅴ(15)球缺面一侧吻配贴合；座板Ⅳ(7)球面一侧焊接球面不锈钢板(13)，球面滑板(14)镶嵌在座板Ⅴ(15)球缺一侧；所述座板Ⅳ(7)弧形球面上的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)球缺面上的球面滑板(14)构成一对球面摩擦副；所述的座板Ⅴ(15)中部开有通孔，并通过连接螺栓(11)、连接螺母(12)与所述的座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6)连接，将座板Ⅳ(7)弧形球面上的球面不锈钢板(13)与座板Ⅴ(15)球缺面上的球面滑板(14)之间压紧，实现球面摩擦副承压面始终接触紧密，所述球面不锈钢板(13)与球面滑板(14)、碟形不锈钢板(9)与碟形滑板(10)组成的两对球面摩擦副实现支座的横桥向承载和转动的功能；完成组装后，所述支座的座板Ⅴ(15)、座板Ⅳ(7)和座板Ⅲ(6) 所有弧形球面为同心球面，使得座板Ⅳ(7)与座板Ⅴ(15)的球面之间、座板Ⅲ(6)与座板Ⅳ(7)的球面之间能够向各个方向自由转动。
[0025] 采用本发明弹性支承机构的抗风球型支座在使用时，所述座板Ⅰ(1)与桥梁梁体固定相连，座板Ⅴ(15)与塔体固定相连。
[0026] 所述支座的座板Ⅰ(1)与座板Ⅱ(4)、座板Ⅳ(7)与座板Ⅴ(15)之间均设置有密封结构。
[0027] 弹簧(5)可以采用金属弹簧、非金属弹簧、金属非金属复合弹簧、碟簧等各种形式，但不限于以上形式。
[0028] 平面滑板(3)、碟形滑板(10)和球面滑板(14)可以采用整板，也可以采用几块扇形板或多片圆柱形板组成，但滑板形状不限于以上形式。
