CN102995557A

CN102995557A - 一种纤维橡胶支座

Info

Publication number: CN102995557A
Application number: CN2012105694838A
Authority: CN
Inventors: 高路恒
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种纤维橡胶支座，属于交通工程技术领域。本发明的一种技术方案是，它包括橡胶支座，所述的橡胶支座的外表面裹有纤维层，且所述纤维层中的每束纤维的方向均与所述橡胶支座的轴向平行。本发明的另一种技术方案是，它包括橡胶支座，所述的橡胶支座的表层下设置有一圈以所述的橡胶支座的轴心为轴心的纤维层。本发明的橡胶支座，它可以较好地抑制橡胶支座的横向变形，并且在竖向由于纤维的柔韧性，纤维可与橡胶支座共同产生竖向的压缩与回弹变形等，仍可以达到传递外界各种荷载的作用。

Description

一种纤维橡胶支座

技术领域

本发明属于交通工程技术领域，更具体地说，涉及一种将刚性纤维与橡胶进行组合形成的纤维橡胶支座。

背景技术

在钢支座、混凝土支座、橡胶支座和聚四氟乙烯支座等众多种类中，橡胶支座因其结构简单、性能可靠、成本经济、便于施工养护等优点已成为最主要的支座形式，广泛应用于各种桥梁工程中。

为避免桥梁支座的设计与支座工厂加工相脱节，为将二者很好的联系起来，必须明确桥梁支座反力与支座设计承载能力之间的关系。查《标准》知，支座的设计承载能力在150-1000KN，选择桥梁支座的平面尺寸，必须根据桥梁的支座反力来进行确定；虽然桥梁橡胶支座的品种比较多，但其平面尺寸和设计承载能力确是一一对应的关系；也就是说，选择了支座设计承载能力，也就选定了一种支座的平面规格。因此，明确桥梁支座反力与支座设计承载能力之间的关系，就可以将支座结构本身与桥梁的受力情况联系起来。

为明确桥梁支座反力与支座设计承载能力之间的关系，本专利的发明人通过收集整理大量的已建桥梁相关资料，对其进行了桥梁支座反力的计算分析，分析结果见表1；

从表1的数据分析可知，运用数理统计及线性回归方法对以上数据进行处理，整体桥梁支座反力与支座设计承载能力数据并非完全线性，将其分为6个区间后，我们再对各个区间的数据进行数学处理，找出二者之间的线性关系，有利于将支座平面尺寸和设计承载能力一一对应起来。将以上数据绘制成趋势线后更能直观的发现其二者之间的关系，其中横坐标为最大支座恒载反力/KN，竖坐标为设计承载能力/KN,分析结果见图2（a）-（f）。线性回归分析表明，（a）当0<最大支座恒载反力≤100KN时，如图2（a），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=4.173x；（b）当100KN<最大支座恒载反力≤200KN时，如图2（b），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=3.2376x；当200KN<最大支座恒载反力≤300KN时，如图2（c），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=3.0277x；当300KN<最大支座恒载反力≤400KN时，如图2（d），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=2.4133x；当400KN<最大支座恒载反力≤500KN时，如图2（e），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=1.6000x；当500KN<最大支座恒载反力≤600KN时，如图2（f），设计承载能力与最大支座恒载反力的函数表达式为y=1.9690x。

橡胶支座在反复循环荷载作用下，如果循环累积应变ε值超过单调荷载作用下应力-应变曲线的轮廓，橡胶支座将发生疲劳破坏，即支座出现开裂、起鼓、脱空等病害。采用传统橡胶支座，其橡胶性能及其内部的钢板层等可以达到传递上部的活载（包括地震荷载）、恒载等目的，但是，传统的橡胶支座是无法克服橡胶过大的横向变形的，桥梁橡胶支座的不断老化导致的上部桥梁结构出现的许多病害，对桥梁整体受力及使用过程是不利的，许多大跨度桥梁在使用过程中需要不断地检修原因就在于此，尤其是橡胶支座出现的病害问题，其直接导致整体出现大量的病害，降低了桥梁的使用寿命，这也是导致我国桥梁使用寿命远不及美国等发达国家的原因，若我们能够从本源上解决这个问题，大大提高我国桥梁的使用寿命，这将是我国桥梁界的又一次腾飞。

中国专利申请号：201210231203.2，申请日：2012-07-04的专利文件，公开了一种纤维-聚四氟乙烯板橡胶组合隔震支座。中国专利申请号：201210193613.2，申请日：2012-06-12的专利文件，公开了一种纤维-钢板橡胶组合隔震支座。对于该两篇专利文献，其主要解决了单纯的隔震问题，并没有能够解决橡胶支座的老化问题，而当今橡胶支座在上部结构体反复循环荷载作用下的老化问题非常严重，如果能够解决这个老化问题，这将是历史性的突破。

发明内容

发明要解决的问题

针对现有技术中的橡胶支座应用广泛但却存在的一些列病害的问题，本发明提供了一种纤维橡胶支座，它可以较好地抑制橡胶支座的横向变形，并且在竖向由于纤维的柔韧性，纤维可与橡胶支座共同产生竖向的压缩与回弹变形等，仍可以达到传递外界各种荷载的作用。

技术方案

本发明的上述目的通过以下技术方案实现。

本发明的第一种技术方案如下：

本发明的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座，所述的橡胶支座的外表面裹有纤维层，且所述纤维层中的每束纤维的方向均与所述橡胶支座的轴向平行。

优选地，所述的纤维层为刚性纤维。

优选地，所述的刚性纤维为玻璃纤维或钢纤维。

优选地，所述的纤维层的厚度为2-4mm。

优选地，所述的纤维层表面涂有防锈漆。

本发明的第二种技术方案如下：

本发明的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座，所述的橡胶支座的表层下设置有一圈以所述的橡胶支座的轴心为轴心的纤维层。

优选地，所述的纤维层为刚性纤维。

优选地，所述的刚性纤维为玻璃纤维或钢纤维。

优选地，所述的纤维层的厚度为2-4mm。

有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）纤维橡胶支座的主要部件是橡胶支座与纤维层，其技术核心是橡胶支座与纤维的有效复合，橡胶支座受荷产生一定的膨胀应力，实现了复合材料的“套箍”复合效应，类似于钢管混凝土的受力性能。利用纤维强度高和韧性好的特点与橡胶进行复合，形成纤维橡胶组合材料，可同时发挥两者的优势，一方面改善了桥梁橡胶支座的受力性能，另一方面，纤维橡胶支座轴压短柱的核心橡胶部分受力状态主要是侧压力随轴向压力的增大而不断地增大；

（2）本发明利用纤维具有较好的增强、增韧效果，将其与桥梁橡胶支座进行组合后，在上部车辆反复循环荷载作用下，能够抑制橡胶支座的横向变形；并且在竖向，由于纤维的柔韧性，其可与橡胶支座共同产生竖向的压缩与回弹变形等，仍可以达到传递外界各种荷载的作用；在橡胶生产硫化过程中，可以通过调整纤维给橡胶留有适量的横向变形，保证支座在外载荷作用下能够正常发挥其性能。而纤维与橡胶支座组合后，大大提高了支座的使用寿命，纤维与橡胶支座组合后，支座的使用寿命将比以前提高2.5倍左右，节省了大量的检测、加固与维修的费用和时间，产生了良好的经济效益和社会效益；

（3）采用本发明的这两种设计方案，只要我们通过控制橡胶支座在外荷载作用下的最大横向变形，并且相应地调整纤维的变形量，就可以达到想要的效果，即控制橡胶支座的整体变形量，而达到减缓橡胶支座的老化目的，延长了橡胶支座在使用过程中的更换周期；

（4）本发明的技术方案将橡胶支座与纤维组合起来的结构，充分发挥核心橡胶作用，两者共同受力，相互制约，共同发挥各自的受力优势，并且具有特定的阻尼特性，抗震、减震作用良好。

附图说明

图1为本发明的纤维橡胶支座的截面示意图，其中图1（a）为设计方案一：将纤维包裹于橡胶支座外的结构示意图；图1（b）为设计方案二：将纤维通过硫化加工设计在橡胶支座内的结构示意图；

图2为最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图，其中：

图2（a）为0<最大支座恒载反力≤100KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图；

图2（b）为100<最大支座恒载反力≤200KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图；

图2（c）为200<最大支座恒载反力≤300KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图；

图2（d）为300<最大支座恒载反力≤400KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图；

图2（e）为400<最大支座恒载反力≤500KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图；

图2（f）为500<最大支座恒载反力≤600KN时，最大支座恒载反力与设计承载能力的关系图。

图中：1、橡胶支座；2、纤维层。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例，对本发明的技术方案做进一步介绍，

实施例1

如图1（a），本实施例的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座1，在橡胶支座1的外表面裹有纤维层2，且所述纤维层2中的每束纤维的方向均与所述橡胶支座1的轴向平行。

该纤维层2为玻璃纤维，且纤维层2的厚度为2mm。该纤维层2表面涂有防锈漆。

实施例2

本实施例的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座1，在橡胶支座1的外表面裹有纤维层2，且所述纤维层2中的每束纤维的方向均与所述橡胶支座1的轴向平行。

该纤维层2为钢纤维，且纤维层2的厚度为4mm。

实施例3

本实施例相比于实施例1，其不同之处在于，纤维层2的厚度为3mm。

实施例4

如图1（b），本实施例的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座1，橡胶支座1的表层下设置有一圈以所述的橡胶支座1的轴心为轴心的纤维层2。纤维层2为玻璃纤维。纤维层2的厚度为2mm。

实施例5

本实施例的一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座1，橡胶支座1的表层下设置有一圈以所述的橡胶支座1的轴心为轴心的纤维层2。纤维层2为钢纤维。纤维层2的厚度为3mm。

实施例6

本实施例相比于实施例4，其不同之处在于，纤维层2的厚度为4mm。

上面给出了6个实施例，但是实际实施的可能性并不局限于此，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一。对于其中纤维层2的厚度尺寸可以根据实际要求适当调整，因为桥梁在上部汽车等荷载作用下并非恒定值，设计时可以根据上部作用荷载的大小，适当增大或减小纤维层2的厚度尺寸。

如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims

1.一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座（1），其特征在于，所述的橡胶支座（1）的外表面裹有纤维层（2），且所述纤维层（2）中的每束纤维的方向均与所述橡胶支座（1）的轴向平行。

2.根据权利要求1所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的纤维层（2）为刚性纤维。

3.根据权利要求2所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的刚性纤维为玻璃纤维或钢纤维。

4.根据权利要求2或3所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的纤维层（2）的厚度为2-4mm。

5.根据权利要求4所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的纤维层（2）表面涂有防锈漆。

6.一种纤维橡胶支座，它包括橡胶支座（1），其特征在于，所述的橡胶支座（1）的表层下设置有一圈以所述的橡胶支座（1）的轴心为轴心的纤维层（2）。

7.根据权利要求6所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的纤维层（2）为刚性纤维。

8.根据权利要求7所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的刚性纤维为玻璃纤维或钢纤维。

9.根据权利要求7或8所述的一种纤维橡胶支座，其特征在于，所述的纤维层（2）的厚度为2-4mm。