桥梁用电涡流阻尼钢支座的制作方法

本发明涉及桥梁支座，具体的是一种桥梁用电涡流阻尼钢支座。

背景技术：

现有的桥梁减震支座用于为桥梁提供水平和竖向减震。例如在中国实用新型（申请号：201710142245.1）中公开了一种用于桥梁的减振支座，其包括球形支座主体，球形支座主体包括用于连接桥梁上部工程结构的上支座板、用于连接桥梁下部工程结构的下支座板，上支座板与下支座板之间设有一中间球面板，中间球面板通过一中间体连接下支座板，中间体的上表面与中间球面板的下表面配套，中间体的下表面与下支座板的上表面之间设有一耗能摩擦副。

又例如在中国发明专利（公告号cn106758784b）中公开了一种大跨度桥梁减振装置，采用弹性支撑件提供水平和竖向阻尼，弹性支撑件包括弹性筒夹和滑动安装在弹性筒夹内的滑动支撑柱，滑动支撑柱的底部外周面为锥面，弹性筒夹的底部端口为弹性活动夹口，所述滑动支撑柱的底部与所述弹性活动夹口滑动配合，当梁体产生位移时，梁体带动支座顶板发生位移，由于中支架与支座顶板为球面配合，因此会产生轴向分离和水平分力，水平分力会给弹性筒夹施加压力，弹性筒夹产生水平阻尼，起到桥梁水平减震作用，同时弹性筒夹收缩变形，此时弹性活动夹口会挤压滑动支撑柱的锥面，使得滑动支撑柱向上运动，滑动支撑柱顶紧支座顶板产生竖向阻尼，起到桥梁竖向减震作用。

现有减隔震支座也面临着诸多问题：铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座目前由于国家和社会对环境保护的日益重视，在桥梁上已经较少采用，在建筑领域也引进了钢支座与橡胶支座并用；从性能上来说，铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座的性能更依赖于橡胶配方、硫化条件等生产工艺及过程质量控制。其性能个体间相差较大。另外，隔震支座目前多为橡胶和钢板胶合结构，在风吹日晒等条件下的使用寿命一般低于钢支座，这将成为整个抗震系统的隐忧。

黏滞阻尼支座是目前耗能效果比较好的产品之一，但该支座由于使用了液体硅油和密封装置，一旦硅油发生泄漏或密封件老化，产品就丧失了耗能能力从而丧失了减隔震的能力，这对结构将是一个重大隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种耐疲劳性和可靠性好的桥梁用电涡流阻尼钢支座。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种桥梁用电涡流阻尼钢支座，包括下支座板，上支座板，位于所述下支座板上的减震底座和位于所述减震底座和所述上支座板之间的球冠，所述减震底座上具有容纳与所述球冠和上支座板凸起部分的圆形凹槽，所述球冠底部的平面与凹槽内的表面配合，所述球冠顶部的球面与所述上支座板底面配合，其中，在所述减震底座与所述下支座板，所述减震底座与所述球冠、所述球冠与所述上支座板之间均设置有滑动或转动摩擦副，所述支座还包括，

设置在所述减震底座和所述下支座板之间的导向装置，使得所述减震底座能够沿所述导向装置滑动，并且所述导向装置能够传递非滑移方向的水平力，和安装在所述减震底座和所述下支座板之间的电涡流阻尼器组件，所述电涡流阻尼器组件包括固定在减震底座上的第一固定端，固定在下支座板上的第二固定端，丝杠，安装在丝杠上的旋转结构和电涡流阻尼器，其中，当第一固定端相对第二固定端移动时，能够驱动所述丝杠和所述旋转结构相对转动，并带动所述电涡流阻尼器内部磁体相对导体板旋转，做切割磁力线运动。

本发明的优选技术方案如下：

优选地，所述电涡流阻尼器中的所述磁体为磁钢，所述磁钢固定在磁钢架上，所述磁钢架和所述导体板之间的磁场垂直于缸体运动方向。

优选地，所述旋转机构包括设置在所述丝杠上的滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母在所述丝杠上的移动能够驱动所述丝杠旋转，并且所述丝杠的旋转能够带动电涡流阻尼器内部磁体相对导体板旋转。

优选地，所述上支座板沿滑动方向的两侧分别设有一对向外延伸的翼板，在所述翼板上形成有用于通过第二固定端的通孔，在所述电涡流阻尼器组件安装在一对所述翼板之间，且其两端的第二固定端伸出通孔。

优选地，所述摩擦副由不锈钢板与耐磨板组成，所述耐磨板分别镶嵌于减震底座、球冠和上支座板之中。

优选地，所述耐磨板为改性超高分子量聚乙烯。

优选地，所述摩擦副包括在所述球冠的球面镀铬或包覆不锈钢板。

优选地，所述球冠的材料为铝合金。

优选地，所述导向装置包括设置在减震底座底部的导轨和设置在下支座板上与所述导轨配合的滑槽。

优选地，所述第一固定端包括固定在所述滚珠丝杠螺母上的螺母固定块，所述第二固定端包括位于所述电涡流阻尼器组件两端的端部，所述螺母固定块能够带动所述滚珠丝杠螺母在所述丝杠上移动从而驱动所述丝杠旋转；所述电涡流阻尼器包括钢铝复合筒和安装在钢铝复合筒内部的磁钢架，所述钢铝复合筒内壁固定有所述导体板的磁钢架上安装有所述磁体；其中，第二固定端与所述钢铝复合筒固定连接，所述丝杠与所述磁钢架固定连接。

优选地，所述第一固定端和所述第二固定端分别是位于所述电涡流阻尼器组件两端的端部；在所述滚珠丝杠螺母上固定有螺母固定块，所述螺母固定块能够带动所述滚珠丝杠螺母在所述丝杠上移动从而驱动所述丝杠旋转，第一固定端或第二固定端中的一个与所述螺母固定块固定连接；所述电涡流阻尼器包括钢铝复合筒和安装在钢铝复合筒内部的磁钢架，所述钢铝复合筒内壁固定有所述导体板的磁钢架上安装有所述磁体；其中，所述丝杠与所述磁钢架固定连接，第二固定端与一端的电涡流阻尼器的所述钢铝复合筒固定连接，第一固定端与另一端的电涡流阻尼器的所述钢铝复合筒固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在正常工况下可起到普通支座的作用，不会施加附加力给结构；地震工况下本发明可以通过电涡流阻尼器起到耗散地震能量，减小结构地震响应的作用，且耗散过程中遵循法则f=2（f为支座的水平反力，v为上下部结构之间的相对速度，vcr为临界速度。fmax为电涡流阻尼器的最大阻尼力），低速水平荷载时反力与上下部结构相对速度呈线性关系。本发明通过电磁感应耗能，无工作流体、无需电源供电，提高了减隔震设计的可靠度。电涡流阻尼器寿命可达50年大大提高了产品的使用寿命。本发明的温度使用范围是-40℃至80℃，比黏滞流体阻尼支座有着更广泛的使用环境。本发明在低速时的摩擦反力远远低于黏滞流体阻尼支座，对结构更友好。

附图说明

图1为本发明实施例的桥梁用电涡流阻尼钢支座的剖视图。

图2为图1所示实施例的支座的俯视图。

图3为图1所示实施例中的减震底座的俯视图。

图4为图1所示实施例中电涡流阻尼器组件的剖视图。

图5是图1所示中电涡流阻尼器的剖视图。

图6是本发明另一实施例中电涡流阻尼器组件的示意图。

图7是图6所示实施例的剖视图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的一个实施例通过在球型钢支座上设置电涡流阻尼器，可以增加整个桥梁的减隔震设计的耐疲劳性和可靠性，避免对单独设置阻尼器额外的安装和维护，恢复桥梁的外观。

该实施例的具体地结构如下，如图1和图2所示，一种活动式的桥梁用减震支座，其安装在桥梁结构的上下部结构（梁体和桥墩）之间。该减震支座主要包括下支座板2、减震底座3、球冠4、电涡流阻尼器5、上支座板6和导轨组件8，上支座板6可相对下支座板2沿着导轨组件8的方向运动。其中，减震底座3设置在下支座板2的上方，减震底座3下部固定有导轨，可相对下支座板2上的滑槽8沿水平方向滑动（在一些实施例中，可以将滑动导轨通过螺栓固定于减震底座底部，其长度与减震底座的长度一致），导轨可传递非滑移方向的水平力；减震底座3上部有一圆形凹槽，凹槽内置球冠4和上支座板的凸起部分（本实施例中该凸起部分为圆柱状，延伸进入凹槽内，圆柱状凸起的侧壁与凹槽内壁配合），使得球冠4可在减震底座3的凹槽内滑动，上支座板6可在减震底座3的凹槽内转动。其中减震底座3与下支座板2，减震底座3与球冠4、球冠4与上支座板6之间均设置有滑动或转动摩擦副，摩擦副由不锈钢板与耐磨板组成，耐磨板分别镶嵌于减震底座3、球冠4和上支座板6之中。下支座板2上部两侧设置有固定块9，固定块9使电涡流阻尼器组件的两端部（第二固定端41）固定在下支座板2上，减震底座3的主体31两侧分别伸出了一对翼板32（如图3所示），各翼,32上形成有同轴的通孔，且该通孔的轴线和减震底座相对于下滑动板组件水平运动方向平行，电涡流阻尼器5安装在这对翼板32之间。

如图4和图5所示的，电涡流阻尼器组件还包括位于其两端的第一固定端（螺母固定块42），丝杆11，安装在所述丝杠11上的旋转结构（滚珠丝杆螺母44）和安装在第一固定端和滚珠丝杆11之间的电涡流阻尼器。其中，螺母固定块42一端固定在滚珠丝杆螺母44上，其固结要牢固无相对运动，另一端固定在减隔震支座的减震底座3上。当上支座板6相对下支座板2滑动时，螺母固定块42带动滚珠丝杆螺母44在丝杠11上移动的同时，滚珠丝杆螺母44驱动丝杠11旋转，丝杠11的旋转带动电涡流阻尼器5内部的导体相对磁钢运动，切割磁力线，产生阻尼。

电涡流阻尼器5的具体结构如图5所示，电涡流阻尼器5包括钢铝复合筒47，固定在钢铝复合筒7一端的端头固定板48，二者使用螺丝固定在一起。在钢铝复合筒47内部安装有磁钢架49，磁钢架49和钢铝复合筒47之间通过推力调心滚子轴承51、深沟球轴承52配合，使得磁钢架49能够相对钢铝复合筒47旋转。在钢铝复合筒47内壁上固定安装有导体，在磁钢架49外壁与导体对应的位置安装有磁钢54。磁钢54产生的磁场方向垂直于丝杠的轴向。钢铝复合筒47与第二固定端固定连接，丝杠11与磁钢架49固定连接。

当地震产生时，桥梁或建筑的上部结构发生水平运动，带动支座上底板一起运动。因电涡流阻尼器的螺母固定块（振动单元）42与减震底座3相连接，因此螺母固定块（振动单元）4将随着桥梁或建筑的上部结构一起运动。螺母固定块42产生随丝杆11方向的运动时，滚珠丝杆螺母43会带动丝杆11产生转动，因丝杆11两端均固定在电涡流阻尼器5的磁钢架49上，磁钢架49会随丝杆11一起产生旋转运动。此时，电涡流阻尼器5外圈的钢铝复合筒47是静止的，钢铝复合筒47将反复的切割切割磁钢架磁感线，从而在钢铝复合筒47内层的导体（铝板）上形成电涡流。电涡流会与原磁场相互作用，产生一个阻碍钢铝复合筒47和磁场相对运动的力，也就是阻尼力，消耗结构的震动能量，从而达到减小震动，避免结构损伤的目的。

在本发明的一些实施例中，下支座板2上部和滑槽内可以覆盖有不锈钢板，减震底座3下部内嵌改性超高分子量聚乙烯。减震底座3的凹槽内覆盖有不锈钢板，球冠4下部内嵌改性超高分子量聚乙烯。球冠4曲面包覆有不锈钢板，上支座板6下部的凹槽内内嵌有改性超高分子量聚乙烯。这些滑动副的设置可以使相邻部件发生相对滑动或转动。在其他一些实施例中，球冠4的圆弧部分也可采用镀铬或包覆不锈钢板。当球冠的材料选用铝合金时可不必镀铬或包覆不锈钢板。

上支座板6可相对于减震底座3转动（绕竖直方向的轴转动），而在水平方向上则可与减震底座3一起沿滑槽8的方向运动，在与滑槽8垂直的方向上收到导轨的制约，并有导轨传递水平力至下支座板2。而减震底座3则可沿导轨组件8相对下支座板2在水平方向运动。

下支座板2通过下锚碇钢棒1固结在桥墩上，上支座板6通过上锚碇钢棒7固结于上部结构（梁体）。结构的竖向荷载由上支座板6传至球冠4、减震底座3、下支座板2最终传至桥墩。

固定块9通过螺栓固定在下支座板2的两侧，电涡流阻尼器旋组件通过第二固定端41固定在固定块9之间。支座结构在活动方向的水平荷载可由上支座板6传至减震底座3、继而传至电涡流阻尼器5和下支座板2，最终传导至桥墩。

本发明的实施例当地震产生时，桥梁或建筑的上部结构发生水平运动，带动支座上底板一起运动。支座上底板的运动会带动丝杠转动，从而驱动电涡流阻尼器内部的磁钢和导体相对运动，带动电涡流阻尼部件产生阻尼力，消耗结构的震动能量，从而达到减小震动，避免结构损伤的目的。

本发明的另一个实施例中提供了一种电涡流阻尼器组件的替代结构，如图6和图7所示，电涡流阻尼器组件包括端头固定块61、丝杆62、滚珠丝杆螺母63、螺母固定块（振动单元）64、丝杆防尘罩65、电涡流阻尼器66。其中，电涡流阻尼器66与图5所示的电涡流阻尼器5的结构相同，在此采用相同的标识进行说明，端头固定板48与端头固定块61固定连接，丝杆62与磁钢架49固定连接，这与前一实施例中的连接关系相同。不同之处在于，位于两端的端头固定块61中的一个上面固定有固定端板67，固定端板67通过螺栓与滚珠丝杆螺母63外部的螺母固定块64连接。螺母固定块64与滚珠丝杆螺母63固定连接，当螺母固定块64带动滚珠丝杆螺母63在丝杠62上移动时，滚珠丝杆螺母63能够驱动丝杠62旋转。这样的设置使得当两个端头固定块61之间的轴向距离变化时，螺母固定块64带动滚珠丝杆螺母63在丝杠62上移动，并驱动丝杠62旋转，从而带动电涡流阻尼器66内部的部件做旋转切割磁力线的运动，产生阻尼。这样，可以将该电涡流阻尼器组件的一端固定在下支座板2上，另一端固定在减震底座3上，当减震底座3相对下支座板2滑动时，该电涡流阻尼器组件产生相应的阻尼。

在本实施例中，为了保护丝杠11，可以在丝杠11外增加防尘罩45。

对于本领域技术人员来说，是可以根据需要选择电涡流阻尼器和结构和传动机构的结构，即选择能够实现将地震的水平移动通过螺纹（丝杠）和螺母配合转化成电涡流阻尼器内部器件的相对旋转，从而实现转动切割磁场，产生足够的阻尼力，实现减小震动，避免结构损伤的目的。

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