十字摩擦摆支座设计验证与应用分析
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（ ａ ） 核心 整体结构
出经 典双 球面摩 擦 摆 的效 应 ， 还 能 进 一 步适 应 桥 梁在 不 同方 向对隔震 周 期 与位 移 的 不 同需 求 ， 同 时还 能 够 十分便 捷地 设 置滑 移初始 限 位与末 端 限位装 置 的摩擦
摆 支座 。本 文研 究分 析 的十字 摩擦摆 结 构能很 好地 满
减 震三 杰 ” ， 相 比之下 ， 其承 载 力 更 大且 具 有 复位 功 能 的特点 ， 在 大 吨 位桥 梁 中 具 有 广 泛 应 用 。 。 。 在 摩 擦 摆 的发 展历 程 中 ， 双球 面摩擦 摆 支座 由上 、 下 支座 板和 １个 中 间滑块组 成 ， 是初 始 的摩擦 摆 结 构 ， 也是 应用 最 为 广泛 的摩擦 摆结 构 ， 如 云桂 线 、 长 昆线 、 成 兰 线 已进 入 到工 程应 用 阶段 ¨ ～ 。该摩 擦 摆 结 构 的优 点 是 结 构 简单， 理 论 清晰 ， 国 内外 应 用较 多 ， 在结 构 上 已经 十 分
成熟 。
２ 十 字摩 擦 摆 结 构 与 核 心 结构 设 计 计 算
２ ． Ｉ 十 字摩 擦摆 结构 十字摩 擦摆 核心 结 构 主要 由双 曲 面上 、 下 滑动 板 和双 曲面上 、 下耐 磨板 提供转 动功 能 ， 中间滑 动块 与滑 动板 曲面 相匹配 、 耐 热型 耐 磨 板位 于滑 动 板 与滑 动 块 之 间 。通过 水平 ２个 方 向 的滑 动 ， 实 现 水 平 全方 向的 滑动， ２个 方 向 的 转 动 可实 现 全 方 向的 转 动 。当 支 座 沿 方 向滑动 时 ， 下 滑 动板 提 供 滑动 空 间 ， 上 支 座 板
（ １ ． 株洲时代新材料科技股份有限公 司， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ７ ； ２ ． 昆 明铁 路 局 ， 云 南 昆 明 ６ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 提 出 了一种 新 型结 构的 十 字摩擦 摆 支座 结构 ， 其位 移 由 ２个十 字交叉 方 向的滑移 拟合 而成 ， 给 出了其 水平屈后 刚度的计 算 式并 对其 等效摩 擦 系数进 行 了分析 。 通过 设计 建模 、 有 限元 分 析及 实体试
构如图 ｌ 所示 。
国内外 还有 一些 其 他 结 构 的摩 擦 摆 支 座 ， 结 构 更
为 复杂 ， 但 都 基于 双 球 面 这一 基 本 结 构 。摩 擦 摆 支 座
通 过特定 的球 面结 构 延 长结 构 基 本 自振 周 期 ， 实 现 隔 震 的 目的 。 对桥 梁 而 言 ， 纵 向 和 横 向 的 结 构 自振
验， 验 证 了该 结构 的可行 性 ， 且 能达 到 双球 面摩擦摆 支座 的性能 。在 不 同方向 可以十 分便捷 地设 计成 不 同的位 移 与水 平屈后 刚度 ， 尤其适 用 于连续 梁长 大桥 等纵横 向 自振 周期相 差较 大的 工程结 构 。
关键词 桥 梁； 减 隔振 ； 十字摩擦 摆 支座 ； 有 限元 分析 ； 等效摩 擦 系数 ；结构设 计
中 图 分 类 号 Ｕ ４ ４ ３ ． ３ ６ 文 献 标 识 码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ 一 ｌ ９ ９ ５ ． ２ ０ ｌ ７ ． ０ ３ ． １ ０
１ 摩 擦 摆 简 介
摩 擦摆 支 座 与 橡 胶 支 座 、 钢阻尼支座并称 “ 桥 梁
提 供转 动 功 能 ； 当 支座 沿 ｙ方 向滑 动 时 ， 下 座 板 提 供
转 动功 能 ， 上 座板 提供 滑动 空间 。在双 向型 的基础 上 ， 通 过增 加初 始 限 位 装 置 ， 可 实 现 支 座 的单 向滑 移 （ 单 向型支 座 ） 或 者双 向 固定 （ 固定 型 支座 ） 。滑 移末 端设 置 限位装 置 ， 防止 滑 块 滑 出。其 整 体结 构 与单 向型结
足 上述 要求 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — １ ０ － ２ ０ ； 修 回 日期 ： ２ ０ Ｉ ６ ． １ ２ ． １ ２
作者简介 ： 陈忠海（ Ｉ ９ ６ ３ 一 ） ， 男， 高级工程师。
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ＠ ｃ ｓ ｒ ｚ ｉ ｃ ． ｃ ｏ ｎ ｌ
周期 并不 一致 ， 对摩 擦 摆பைடு நூலகம்支 座在 隔震 周 期 以及 阻 尼 上 的需 求也 不 同 ， 双球 面结 构 的摩 擦 摆 支 座 无 法 同 时 响 应桥 梁在 纵 向与横 向上 的不 同隔震 需求 。 随着 摩擦摆 减 隔 震工 程 应 用 越 来 越 多 ， 迫 切需 要
一
种 摩擦 摆支 座能 够 在经 济 实 惠 的前 提 下 ， 既 能 发挥
滑块 的材 料 为 Ｑ ３ ４ ５ （ 屈 服强 度 为 ３ ４ ５ ＭＰ ａ ， 弹 性 模 毋
条状 结构 的 长度上 做 调 整 ， 传统 双球 面需 要 增 加 滑 动 板 的整板 面 积 、在 单 向 和 定 型 支 座 【 Ｉ Ｊ ， 十 宁 摩 擦 摆
铁 道 建
３ ６
筑
Ｒａ ｉ ｌ ｗａｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ６ — ０ ４
十 字摩 擦 摆 支座 设 计 验证 与应 用分 析
陈 忠 海 ， 桂 长 忍 ， 赵 前 进 ， 宁响 亮 ， 夏俊 勇 ， 彭 泓龙 ’
（ ｂ ） 单向型结构（ 末端限位结构 ）
图 ｌ 十 字 摩 擦 摆 结 构
陈忠海等 ：
维 擦 摆 支 没 汁验 汪 ｊ 应川 ｔ分析
随 着 支 化 移 量 增 Ｊ Ｊ ｌ Ｊ ，卜 摩 擦 摆 在 纵 横 向 ２个
ｔ 摩擦 摆 支座进 行 数值模 拟分析 ， 上 下滑动 饭 、 中问
出经 典双 球面摩 擦 摆 的效 应 ， 还 能 进 一 步适 应 桥 梁在 不 同方 向对隔震 周 期 与位 移 的 不 同需 求 ， 同 时还 能 够 十分便 捷地 设 置滑 移初始 限 位与末 端 限位装 置 的摩擦
摆 支座 。本 文研 究分 析 的十字 摩擦摆 结 构能很 好地 满
减 震三 杰 ” ， 相 比之下 ， 其承 载 力 更 大且 具 有 复位 功 能 的特点 ， 在 大 吨 位桥 梁 中 具 有 广 泛 应 用 。 。 。 在 摩 擦 摆 的发 展历 程 中 ， 双球 面摩擦 摆 支座 由上 、 下 支座 板和 １个 中 间滑块组 成 ， 是初 始 的摩擦 摆 结 构 ， 也是 应用 最 为 广泛 的摩擦 摆结 构 ， 如 云桂 线 、 长 昆线 、 成 兰 线 已进 入 到工 程应 用 阶段 ¨ ～ 。该摩 擦 摆 结 构 的优 点 是 结 构 简单， 理 论 清晰 ， 国 内外 应 用较 多 ， 在结 构 上 已经 十 分
成熟 。
２ 十 字摩 擦 摆 结 构 与 核 心 结构 设 计 计 算
２ ． Ｉ 十 字摩 擦摆 结构 十字摩 擦摆 核心 结 构 主要 由双 曲 面上 、 下 滑动 板 和双 曲面上 、 下耐 磨板 提供转 动功 能 ， 中间滑 动块 与滑 动板 曲面 相匹配 、 耐 热型 耐 磨 板位 于滑 动 板 与滑 动 块 之 间 。通过 水平 ２个 方 向 的滑 动 ， 实 现 水 平 全方 向的 滑动， ２个 方 向 的 转 动 可实 现 全 方 向的 转 动 。当 支 座 沿 方 向滑动 时 ， 下 滑 动板 提 供 滑动 空 间 ， 上 支 座 板
（ １ ． 株洲时代新材料科技股份有限公 司， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ７ ； ２ ． 昆 明铁 路 局 ， 云 南 昆 明 ６ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 提 出 了一种 新 型结 构的 十 字摩擦 摆 支座 结构 ， 其位 移 由 ２个十 字交叉 方 向的滑移 拟合 而成 ， 给 出了其 水平屈后 刚度的计 算 式并 对其 等效摩 擦 系数进 行 了分析 。 通过 设计 建模 、 有 限元 分 析及 实体试
构如图 ｌ 所示 。
国内外 还有 一些 其 他 结 构 的摩 擦 摆 支 座 ， 结 构 更
为 复杂 ， 但 都 基于 双 球 面 这一 基 本 结 构 。摩 擦 摆 支 座
通 过特定 的球 面结 构 延 长结 构 基 本 自振 周 期 ， 实 现 隔 震 的 目的 。 对桥 梁 而 言 ， 纵 向 和 横 向 的 结 构 自振
验， 验 证 了该 结构 的可行 性 ， 且 能达 到 双球 面摩擦摆 支座 的性能 。在 不 同方向 可以十 分便捷 地设 计成 不 同的位 移 与水 平屈后 刚度 ， 尤其适 用 于连续 梁长 大桥 等纵横 向 自振 周期相 差较 大的 工程结 构 。
关键词 桥 梁； 减 隔振 ； 十字摩擦 摆 支座 ； 有 限元 分析 ； 等效摩 擦 系数 ；结构设 计
中 图 分 类 号 Ｕ ４ ４ ３ ． ３ ６ 文 献 标 识 码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ 一 ｌ ９ ９ ５ ． ２ ０ ｌ ７ ． ０ ３ ． １ ０
１ 摩 擦 摆 简 介
摩 擦摆 支 座 与 橡 胶 支 座 、 钢阻尼支座并称 “ 桥 梁
提 供转 动 功 能 ； 当 支座 沿 ｙ方 向滑 动 时 ， 下 座 板 提 供
转 动功 能 ， 上 座板 提供 滑动 空间 。在双 向型 的基础 上 ， 通 过增 加初 始 限 位 装 置 ， 可 实 现 支 座 的单 向滑 移 （ 单 向型支 座 ） 或 者双 向 固定 （ 固定 型 支座 ） 。滑 移末 端设 置 限位装 置 ， 防止 滑 块 滑 出。其 整 体结 构 与单 向型结
足 上述 要求 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — １ ０ － ２ ０ ； 修 回 日期 ： ２ ０ Ｉ ６ ． １ ２ ． １ ２
作者简介 ： 陈忠海（ Ｉ ９ ６ ３ 一 ） ， 男， 高级工程师。
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ＠ ｃ ｓ ｒ ｚ ｉ ｃ ． ｃ ｏ ｎ ｌ
周期 并不 一致 ， 对摩 擦 摆பைடு நூலகம்支 座在 隔震 周 期 以及 阻 尼 上 的需 求也 不 同 ， 双球 面结 构 的摩 擦 摆 支 座 无 法 同 时 响 应桥 梁在 纵 向与横 向上 的不 同隔震 需求 。 随着 摩擦摆 减 隔 震工 程 应 用 越 来 越 多 ， 迫 切需 要
一
种 摩擦 摆支 座能 够 在经 济 实 惠 的前 提 下 ， 既 能 发挥
滑块 的材 料 为 Ｑ ３ ４ ５ （ 屈 服强 度 为 ３ ４ ５ ＭＰ ａ ， 弹 性 模 毋
条状 结构 的 长度上 做 调 整 ， 传统 双球 面需 要 增 加 滑 动 板 的整板 面 积 、在 单 向 和 定 型 支 座 【 Ｉ Ｊ ， 十 宁 摩 擦 摆
铁 道 建
３ ６
筑
Ｒａ ｉ ｌ ｗａｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ６ — ０ ４
十 字摩 擦 摆 支座 设 计 验证 与应 用分 析
陈 忠 海 ， 桂 长 忍 ， 赵 前 进 ， 宁响 亮 ， 夏俊 勇 ， 彭 泓龙 ’
（ ｂ ） 单向型结构（ 末端限位结构 ）
图 ｌ 十 字 摩 擦 摆 结 构
陈忠海等 ：
维 擦 摆 支 没 汁验 汪 ｊ 应川 ｔ分析
随 着 支 化 移 量 增 Ｊ Ｊ ｌ Ｊ ，卜 摩 擦 摆 在 纵 横 向 ２个
ｔ 摩擦 摆 支座进 行 数值模 拟分析 ， 上 下滑动 饭 、 中问
