CN102251472A - 一种多维减隔震铅芯橡胶支座 - Google Patents

Abstract

一种多维减隔震铅芯橡胶支座，在铅芯橡胶支座上方设置有竖向减隔震装置，竖向减隔震装置包括位于上方的上连接板，设置于上连接板下表面的上盖板，位于下方的中连接板，设置于中连接板上表面的上中间盖板，在上盖板和上中间盖板之间设置有竖向减震垫。竖向减震垫包括与上盖板中间连接的中心钢板，位于中心钢板两侧并与上中间盖板连接的外挡钢板，中心钢板和外挡钢板之间交替设置有数层竖向橡胶，和竖向钢板，在所述竖向减震垫外周盘绕有上下两端分别与上盖板和上中间盖板连接的螺旋形弹簧。本发明解决了传统橡胶支座竖向隔震这一工程界的长期难题，有较高的经济及社会效应。

Description

一种多维减隔震铅芯橡胶支座

技术领域

本发明属于减震隔震技术领域，具体涉及一种减隔震铅芯橡胶支座。

背景技术

地震是严重危害人类的自然灾害，给人类造成了非常惨重的生命财产损失。地震引起的工程结构破坏，造成惨痛的人员伤亡和严重的经济损失，这就迫切要求工程技术人员对工程结构进行正确合理有效的抗震设计。

减隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段，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。

通过大量的地震记录统计结果可以看出，竖向地震峰值加速度与水平地震加速度比值为1/2-2/3，并且已经获得竖向加速度分量达到甚至超过水平加速度分量的地震记录。大量地震震害表明，竖向地震对结构物的影响是不能忽视的，它的作用有时超过水平地震，因而对竖向地震特性也必须给予重大关注。然而目前国内外对隔震技术的研究主要停留在单纯的水平隔震上，对同时实现水平和竖向隔震的研究还不多见。上述这些减隔震装置也只能解决水平向减隔震的问题，对于竖向的地震反应并没有减少。

1988年，日本学者藤田聪提出了利用传统橡胶支座和普通弹簧、粘性阻尼器的组合结构进行水平向和竖向隔震，并进行了振动台试验。但用普通弹簧和阻尼器竖向刚度大，在有限范围内不能提供隔离竖向地震所需阻尼，所以其竖向耗能能力和隔震效果非常有限。1995年，中国学者唐家祥教授率先提出采用减少橡胶支座竖向刚度的途径来研究竖向隔震问题，开创了我国研究水平和竖向隔震支座的先例。但由于竖向支座同时也是竖向支撑元件，需保持足够刚度和稳定性，在橡胶支座竖向刚度可以减小的范围内，其竖向阻尼性能也较差，因而其竖向隔震效果同样不明显。由此可见，竖向隔震这一工程界难题并未得到很好的解决。

发明内容

技术问题：本发明提供一种设置有竖向减隔震装置的多维减隔震铅芯橡胶支座，该支座在传统的铅芯橡胶支座上设置一个竖向减隔震装置，能够提供竖向隔震防护，同时减小多维地震动作用下桥梁上部结构的水平和竖向响应。

技术方案：本发明的多维减隔震铅芯橡胶支座，包括铅芯橡胶支座和设于铅芯橡胶支座上方的竖向减隔震装置；所述竖向减隔震装置包括位于上方的上连接板，设置于上连接板下表面的上盖板，位于下方的中连接板，设置于中连接板上表面的上中间盖板，在所述上盖板和上中间盖板之间设置有竖向减震垫，所述竖向减震垫包括与上盖板中间连接的中心钢板，位于中心钢板两侧并与上中间盖板连接的外挡钢板，中心钢板和外挡钢板之间交替设置数层竖向橡胶和竖向钢板，所述竖向橡胶和竖向钢板的上下两端分别与上盖板和上中间盖板留有间隙；在所述竖向减震垫外周盘绕有上下两端分别与上盖板和上中间盖板连接的螺旋形弹簧；所述铅芯橡胶支座包括设置于中连接板下表面的下中间盖板，位于所述铅芯橡胶支座下方的下连接板，设置于下连接板上表面的下盖板，上下两端分别与下中间盖板中心和下盖板中心连接的铅芯，在下中间盖板和下盖板之间交替设置数层环绕铅芯的水平橡胶和水平钢板。

本发明中，所述的竖向钢板与竖向橡胶之间，水平钢板与水平橡胶之间使用粘接剂粘结，所用的粘结剂可以是环氧树脂，氯丁橡胶粘合剂，E43粘合剂等。

为防止支座在恒载作用下可能对竖向减震垫的损害，可在螺旋形弹簧安装就位前对其预先施加竖直方向的压力，使螺旋形弹簧在竖直方向处于压缩状态，然后将其安装就位。这样，当本发明的多维减隔震铅芯橡胶支座安装到工程结构中时，螺旋形弹簧向上的恢复力与恒载作用力相抵消，从而避免了竖向减震垫的损害。

本发明主要包括三个系统：竖向传力系统、水平耗能系统和竖向耗能系统。竖向传力系统包括上连接板、上盖板、螺旋形弹簧、上中间盖板、中间连接板、下中间盖板、水平钢板、橡胶、下盖板、下连接板。桥梁结构受自重及车辆荷载等外力作用而产生的竖向效应，通过竖向传力系统安全地传给桥墩结构。水平向耗能系统包括下中间盖板、水平钢板、橡胶、铅芯、下盖板，当地震来临时，通过本系统将水平地震力很好地传给铅芯橡胶垫，使之发生水平剪切变形，消耗掉一大部分能量，从而显著减少输入到桥梁结构中的能量，进而达到保护桥梁结构的作用。

竖直向耗能系统包括上盖板、竖直钢板、橡胶、上中间盖板，当地震来临时，该系统将竖向地震力很好地传给竖向橡胶垫，使之发生竖直剪切变形，消耗掉一部分能量，从而显著减少输入到桥梁结构中的能量，进而达到保护桥梁结构的作用。

有益效果：本发明通过在传统铅芯橡胶支座上方设置一种竖向减隔震装置，将传统的铅芯橡胶支座改进成多维减隔震装置，解决了传统橡胶支座无法竖向减隔震这一工程界的长期难题，具有地震位移小、阻尼大、耗能稳定、制作工艺简单、成本较低的特点，使用其作为水平向和竖直向同时耗能部件，可达到显著的减小桥梁震害的作用，有较高的经济及社会效应。

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是图2中B-B处的剖面图，图4是上连接板的正视图。

图中有：上连接板1、上盖板2、竖直钢板3、竖直橡胶4、上中间盖板5、螺旋形弹簧6、外挡钢板7、中心钢板8、中连接板9、下中间盖板10、水平钢板11、水平橡胶12、铅芯13、下盖板14、下连接板15。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的说明。

一种多维减隔震铅芯橡胶支座，包括铅芯橡胶支座和设于铅芯橡胶支座上方的竖向减隔震装置；所述竖向减隔震装置包括位于上方的上连接板1，设置于上连接板1下表面的上盖板2，位于下方的中连接板9，设置于中连接板9上表面的上中间盖板5，在所述上盖板2和上中间盖板5之间设置有竖向减震垫，所述竖向减震垫包括与上盖板2中间连接的中心钢板8，位于中心钢板8两侧并与上中间盖板5连接的外挡钢板7，中心钢板8和外挡钢板7之间交替设置有数层竖向橡胶4和竖向钢板3，所述竖向橡胶4和竖向钢板3的上下两端分别与上盖板2和上中间盖板5留有间隙；在所述竖向减震垫外周盘绕有上下两端分别与上盖板2和上中间盖板5连接的螺旋形弹簧6；所述铅芯橡胶支座包括设置于中连接板9下表面的下中间盖板10，位于所述铅芯橡胶支座下方的下连接板15，设置于下连接板15上表面的下盖板14，上下两端分别与下中间盖板10中心和下盖板14中心连接的铅芯13，在下中间盖板10和下盖板14之间交替设置有数层环绕铅芯13的水平橡胶12和水平钢板11。

交替设置的数层竖向橡胶4和竖向钢板3，以及交替设置的数层水平橡胶12和水平钢板11均采用整体成型工艺制作完成。竖向钢板3与竖向橡胶4之间，水平钢板11与水平橡胶12之间使用高强度粘接剂粘结，保证钢板与橡胶之间粘结牢固。竖向橡胶4和水平橡胶12都经过硫化处理，以保证其性能的提升。

竖向钢板和竖向橡胶、水平钢板和水平橡胶使用整体成型制作工艺形成橡胶垫。在水平橡胶垫的圆心位置加工一圆柱体孔洞，将圆柱铅芯放入其中，形成铅芯橡胶垫。

螺旋形弹簧与上连接板和中连接板进行有效连接，以达到提供足够竖向刚度的要求。此外，为防止竖向减震垫在恒载作用下产生过大变形、受到损害，可在螺旋形弹簧安装就位前对其预先施加竖直方向的压力，使螺旋形弹簧在竖直方向处于压缩状态，然后将其安装就位。这样，当本发明的多维减隔震铅芯橡胶支座安装到工程结构中时，螺旋形弹簧向上的恢复力与恒载作用力相抵消，从而避免了竖向减震垫的损害。

本发明的多维减隔震铅芯橡胶支座在安装使用时将支座上下连接板与梁底及桥墩顶面处的预埋件用高强螺栓连接。

Claims (3)

1.一种多维减隔震铅芯橡胶支座，其特征在于，该支座包括铅芯橡胶支座和设于铅芯橡胶支座上方的竖向减隔震装置；所述竖向减隔震装置包括位于上方的上连接板（1），设置于上连接板（1）下表面的上盖板（2），位于下方的中连接板（9），设置于中连接板（9）上表面的上中间盖板（5），在所述上盖板（2）和上中间盖板（5）之间设置有竖向减震垫，所述竖向减震垫包括与上盖板（2）中间连接的中心钢板（8），位于中心钢板（8）两侧并与上中间盖板（5）连接的外挡钢板（7），中心钢板（8）和外挡钢板（7）之间交替设置数层竖向橡胶（4）和竖向钢板（3），所述竖向橡胶（4）和竖向钢板（3）的上下两端分别与上盖板（2）和上中间盖板（5）留有间隙；在所述竖向减震垫外周盘绕有上下两端分别与上盖板（2）和上中间盖板（5）连接的螺旋形弹簧（6）；所述铅芯橡胶支座包括设置于中连接板（9）下表面的下中间盖板（10），位于所述铅芯橡胶支座下方的下连接板（15），设置于下连接板（15）上表面的下盖板（14），上下两端分别与下中间盖板（10）中心和下盖板（14）中心连接的铅芯（13），在下中间盖板（10）和下盖板（14）之间交替设置数层环绕铅芯（13）的水平橡胶（12）和水平钢板（11）。

2.根据权利要求1所述的多维减隔震铅芯橡胶支座，其特征在于，所述的竖向钢板（3）与竖向橡胶（4）之间，水平钢板（11）与水平橡胶（12）之间通过粘接剂粘结。

3.根据权利要求1所述的多维减隔震铅芯橡胶支座，其特征在于，所述的螺旋形弹簧（6）在竖直方向处于压缩状态。

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