CN102041775A - 钢铅组合芯减隔震橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座，该支座包括：上连接板（1）、与上连接板（1）的一个表面连接的上盖板（2）、与上连接板（1）平行的下连接板（7）、与下连接板（7）的一个表面连接的下盖板（6）、上盖板（2）和下盖板（5）相对设置且有间隔，设置在上盖板（2）和下盖板（5）之间的若干螺旋形钢板（3）、填充在若干螺旋形钢板（3）之间且与其连接的橡胶（4）、螺旋形钢板（3）和橡胶（4）组成了橡胶垫，在橡胶垫的中心位置设置有钢铅组合芯（5），且钢铅组合芯（5）的两端分别连接上盖板（2）和下盖板（5）。该支座具有阻尼大、耗能稳定、地震位移较小等优点。

Description

钢铅组合芯减隔震橡胶支座

技术领域

本发明涉及一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座，特别适用于在地震多发区的房屋、桥梁等工程中采用，以减小结构的地震响应。

背景技术

地震给人类造成了非常惨重的生命财产损失，这其中土木工程的损坏和倒塌占了其中的很大一部分。目前，工程界对于结构抗震研究已历时较久，研究工作已比较深入，研究范围也比较全面，但是实际效果并不是非常的理想，2008年我国汶川大地震的悲惨景象仍历历在目。这就使得全世界的工程抗震人员开始对现行的抗震设计规范和常用抗震措施进行反思和改进，以研发出新的减隔震装置，增强工程结构的抗震能力，保护人民的生命财产安全。减隔震技术也因此成为工程抗震的研究热点之一。

减隔震技术包括隔震和减震两种技术。其中隔震是利用隔震体系，设法阻止地震能量进入安装了隔震装置的主体结构。减震则是利用特制减震构件或装置，使之在强震时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量消耗进入主体结构的能量。通过选择适当的减隔震装置与安装位置，可以控制结构内力的大小及其分布。国内外工程抗震人员已研发了许多类型的减隔震装置，如橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、弹塑性减震耗能钢阻尼器、磁流变阻尼器、油阻尼器以及钢铅组合耗能装置等。将现有的两种或多种减隔震方法组合应用，以及应用新型材料以改进现有减隔震装置的性能，是减隔震装置研发的主要方向。

铅芯橡胶支座（垫）是新西兰学者在1975年发展的，该支座通过在普通分层橡胶支座中插入铅芯而形成，充分利用了铅芯良好的力学特性，包括较低的屈服剪力和较高的初始剪切刚度。此外，对铅芯橡胶支座的动力试验表明，铅芯橡胶支座具有良好的滞回特性。因此在地震作用下，铅芯橡胶支座不仅利用了橡胶在变形过程中的阻尼耗能，而且铅芯的屈服同样能够延长结构周期，消耗地震能量。铅芯橡胶支座的另一个优点是在温度、汽车制动力、混凝土徐变等作用下产生的支座抗力较低，利于保证桥墩的抗震性能。

工程抗震人员近年来开始对钢铅组合材料进行了研究，并在电液伺服动静万能试验机上对该组合材料进行了静动力特性测试，实验结果表明钢铅组合材料能够使钢铅两种材料协同工作，共同参与地震耗能。同时该支座地震位移小、阻尼大、耗能稳定且制作工艺简单，能够满足一些特定工程结构的抗震要求。因此，与常规铅芯橡胶支座相比，采用钢铅组合芯的橡胶支座具有自身明显的一些特点，同时还降低了有毒物质铅的含量。

现有橡胶支座的夹层钢板通常为多块相互平行的水平钢板，各夹层钢板相互独立，钢板与钢板之间通过橡胶进行联系。借鉴土木工程结构中箍筋的布置思想，其中包括两种布置方式，即矩形箍筋和螺旋型箍筋。现有的夹层钢板布置原理同其中的矩形箍筋：各矩形箍筋相互独立，箍筋与箍筋之间通过纵向钢筋进行联系。但至今尚未有类似螺旋型箍筋布置的夹层钢板布置方式。因此，有必要借鉴螺旋型箍筋的基本布置原理，采用螺旋型钢板代替常规橡胶支座中的水平夹层钢板，以便支座中所有钢板能够协同工作，具有更好的整体性和复位性能。

我国当前正处于土木交通工程建设的蓬勃发展阶段，又是地震多发国家，国家和市场对于工程结构的实用减隔震技术有着巨大的需求，因此，结合工程结构抗震设计及应用实际，研制价格合理、制作工艺简单的工程结构减隔震支座经济效益显著、社会意义重大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座，该橡胶支座采用钢铅组合芯代替常规铅芯橡胶支座中的铅芯，使得钢铅两种材料协同工作，共同耗能，同时该支座采用螺旋型钢板代替常规橡胶支座中的水平夹层钢板，使得该支座所有钢板能够协同工作，具有更好的整体性和复位性能。上述优点使得该工程结构减隔震支座必将得到工程抗震界的广泛青睐。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座，其包括：上连接板、与上连接板的一个表面连接的上盖板、与上连接板平行的下连接板、与下连接板的一个表面连接的下盖板、上盖板和下盖板相对设置且有间隔，设置在上盖板和下盖板之间的若干螺旋形钢板、填充在若干螺旋形钢板之间且与其连接的的橡胶、螺旋形钢板和橡胶组成了橡胶垫，在橡胶垫的中心位置设置有钢铅组合芯，且钢铅组合芯的两端分别连接上盖板和下盖板。

优选的，上连接板与上盖板及下连接板与下盖板分别通过螺栓相连。

优选的，所述橡胶是经硫化处理过的橡胶。

优选的，螺旋形钢板与橡胶之间应使用高质量的粘接剂相连。

优选的，螺旋形钢板和橡胶组成的橡胶垫为圆形。

有益效果：通过对现有铅芯橡胶支座所进行改进，采用钢铅组合芯代替常规铅芯，使得该支座具有阻尼大、耗能稳定、地震位移较小等优点。同时该支座采用螺旋型钢板代替常规橡胶支座中的水平夹层钢板，使得该支座具有更好的整体性和复位性能。此外，该支座成本较低、制作工艺简单。我国正处于土木工程的蓬勃发展阶段，随着工程界对结构抗震性能的不断重视，该减隔震支座给结构抗震设计人员带来了更多的选择，因此具有广泛的工程应用前景，产生巨大的社会经济效益。

附图说明

图1是本发明的支座结构整体纵向剖面构造示意图；

图2是图1中A-A处的剖面图；

图3是上下盖板的正视图；

图4是上下连接板的正视图。

图中有：上连接板1；上盖板2；螺旋形钢板3；橡胶4；钢铅组合芯5；下盖板6；下连接板7；螺栓8；高强螺栓9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提供的一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座包括：上连接板1、与上连接板1的一个表面连接的上盖板2、下连接板7、与下连接板7的一个表面连接的下盖板6、上盖板2和下盖板5相对设置，设置在上盖板2和下盖板5之间的若干螺旋形钢板3、填充在若干螺旋形钢板3之间的橡胶4、螺旋形钢板3和橡胶4组成了橡胶垫，在橡胶垫的中心位置设置有钢铅组合芯5，且钢铅组合芯5的两端分别连接上盖板2和下盖板5。

其中，上盖板2、螺旋形钢板3、橡胶4、钢铅组合芯5、下盖板6这五个部分组成钢铅组合芯橡胶垫；上连接板1及下连接板7分别与钢铅组合芯橡胶垫的上盖板2及下盖板6通过螺栓8相连。螺旋形钢板3与橡胶4使用整体成型制作工艺而形成圆形橡胶垫后，在该橡胶垫的圆心位置处加工一圆柱体孔洞，将圆柱形钢铅组合芯5放入其中，形成钢铅组合芯橡胶垫。螺旋形钢板3在平面上应尽量覆盖除钢铅组合芯5的部位，以期达到较好的协调耗能减震作用。该支座的上连接板1及下连接板7均为方形，安装时与梁底及桥墩顶面处的预埋件用高强螺栓9相连。本发明的支座结构整体纵向剖面构造示意图见图1。

采用螺旋形钢板3代替的常规橡胶支座中的水平钢板，且螺旋形钢板3在平面上应尽量覆盖除钢铅组合芯5的部位，通过尽量增大螺旋形钢板3的面积来增强其协调耗能减震作用。

采用钢铅组合芯5代替常规铅芯橡胶支座中的铅芯，使得该支座具有地震位移小、阻尼大、耗能稳定、制作工艺简单以及有毒物质铅含量较少的特点。

该支座中螺旋形钢板3的外边缘应做好圆角化处理，以防止支座在侧向位移时钢板可能对橡胶的伤害。

本支座的上下连接板为方形，钢铅组合芯橡胶垫为圆形，以保证其受力的各向同性。先按照桥墩及桥梁结构的尺寸设计好上下连接板的尺寸，并按耗能减震桥梁的设计要求确定钢铅组合芯橡胶垫的尺寸，即确定钢铅组合芯5的直径，进而确定内部螺旋形钢板3的厚度及直径。螺旋形钢板3与钢铅组合芯5的相对位置见图2。在整个设计及选型的过程中，应考虑并符合国家相关标准对支座构造等方面的要求。制作本支座时，螺旋形钢板3采用整体制作的工艺，采用标准化的模板，这样有利于质量的控制。橡胶4应经硫化处理，以保证其性能的提升。螺旋形钢板3与橡胶4之间应使用高质量的粘接剂相连，以保证整体受力及传力的可靠性。上下盖板上设计好与上下连接板相连接用的螺栓孔8，且上下盖板与橡胶4使用粘结相连，性能应稳定可靠。上下盖板及上下连接板的示意图分别见图3及图4。

现场安装时，整个支座应分为三个部分安装：上连接板1、钢铅组合芯橡胶垫、下连接板7。先将下连接板7与钢铅组合芯橡胶垫的下盖板6用螺栓8连好后，将其用高强螺栓9连接在桥梁墩顶处的预埋板上。然后将上连接板1与钢铅组合芯橡胶垫的上盖板2用螺栓8连接好后，再将其用高强螺栓9连接在桥梁梁底处的预埋板上。在支座安装完成后，应在支座四周做好防护措施，并在需要的地方涂刷上防腐漆，做好防腐及防尘工作。 

Claims (4)

1.一种钢铅组合芯减隔震橡胶支座，其特征在于：该钢铅组合芯减隔震橡胶支座包括：上连接板（1）、与上连接板（1）的一个表面连接的上盖板（2）、与上连接板（1）平行的下连接板（7）、与下连接板（7）的一个表面连接的下盖板（6）、上盖板（2）和下盖板（5）相对设置且有间隔，设置在上盖板（2）和下盖板（5）之间的若干螺旋形钢板（3）、填充在若干螺旋形钢板（3）之间且与其连接的的橡胶（4）、螺旋形钢板（3）和橡胶（4）组成了橡胶垫，在橡胶垫的中心位置设置有钢铅组合芯（5），且钢铅组合芯（5）的两端分别连接上盖板（2）和下盖板（5）。

2.根据权利要求1所述的钢铅组合芯减隔震橡胶支座，其特征在于：上连接板（1）与上盖板（2）及下连接板（7）与下盖板（6）分别通过螺栓（8）相连。

3.根据权利要求1所述的钢铅组合芯减隔震橡胶支座，其特征在于：螺旋形钢板（3）与橡胶（4）之间应使用高质量的粘接剂相连。

4.根据权利要求1所述的钢铅组合芯减隔震橡胶支座，其特征在于：螺旋形钢板（3）和橡胶（4）组成的橡胶垫为圆形。

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