CN104032671B - 高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座，该支座将现有高阻尼支座内部的钢板替换为由垂直交错的高强钢丝组成细密钢丝网，支座由上、下连接钢板，上、下封板，高阻尼橡胶层，高强细密钢丝网层以及外部橡胶保护层组成。本发明采用高强细密钢丝网替换厚度较大加劲钢板，能够提高高阻尼橡胶支座的剪切变形能力，增大橡胶与钢丝网的粘结效果，同时降低支座整体重量。高强细密钢丝网可以弯曲，对支座剪切变形和转角变形的适应性更强，另外，较大的剪切变形可以充分发挥高阻尼的滞回耗能能力，可以在不同频率地震作用下，实现对工程结构的有效保护。

Description

高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座

技术领域

本发明属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种复合高阻尼橡胶支座，特别涉及一种高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座。

背景技术

近年来，我国地震灾害频发，特别是四川汶川地震造成了建筑、桥梁等结构的严重破坏。在总结地震震害经验教训的基础上，减隔震设计理念已经随着各种抗震设计规范的修订逐渐深入结构工程师的设计思想中。其中，包括高阻尼橡胶支座在内的各种减隔震支座已经逐渐在桥梁结构设计中得到广泛应用。

目前，工程领域中所应用的高阻尼橡胶支座是由上下连接钢板、高阻尼橡胶层和加劲钢板组成，其结构形式与普通板式橡胶支座近似。高阻尼橡胶支座主要是通过在天然橡胶中加入各种配合剂改进橡胶配方，使橡胶本身材料的阻尼增加，从而使支座的阻尼比可高达到15%~18%。高阻尼橡胶支座的滞回曲线饱满，对风振和地震均能发挥较好的减隔震效果，且不需要再配置其他辅助设备，维修管理成本较低。高阻尼橡胶支座的弹性性能和阻尼特性对温度的依赖性很小，适用范围广泛。

然而目前高阻尼橡胶支座存在与普通板式橡胶支座相同的不足之处。该类支座将橡胶和加劲钢板通过硫化作用粘结起来，依靠加劲钢板提高支座竖向刚度，因而对钢板的厚度提出较高要求。由于加劲钢板本身几乎不能为支座提供横向剪切变形，因此增加钢板厚度会使得能够发挥剪切变形功能的橡胶层所占比例降低，影响支座整体剪切变形能力。在工程应用中，为了满足工程结构所需的剪切变形要求，相应的支座高度往往很大，便带来支座竖向稳定性较差的问题。另外，加劲钢板厚度大导致支座的重量增加，会增大高阻尼橡胶支座的运输以及安装成本。因此，对于现有的高阻尼橡胶支座，在性能上具有较大的改善空间。

钢纤维材料自问世以来，得到日益广泛的应用，而目前钢纤维主要应用于钢纤维混凝土中。通过在普通混凝土中参入乱向分布的短钢纤维，能够有效阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝形成，显著改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能。而橡胶材料对抗拉、抗疲劳以及抗开裂等性能也有同样的要求。在橡胶材料中掺入乱向分布的短钢纤维亦能够改善橡胶的多项力学性能，对提高高阻尼橡胶支座的竖向承载力、优化橡胶内部应力分布、增强支座抗疲劳性能、提高支座耐久性等均有显著效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高阻尼橡胶支座剪切能力不足的缺点，提供一种承压能力大、剪切变形能力强、减震耗能效果好的高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提出的高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座，由上连接钢板1、上封板2、高阻尼橡胶垫、橡胶保护层5、下封板6、下连接钢板7和钢纤维8组成，其中：所述高阻尼橡胶垫由高阻尼橡胶层3和高强细密钢丝网层4自上而下交替布置粘合而成，所述高强细密钢丝网层4与高阻尼橡胶层3经充分粘合，硫化形成可靠粘结，以提高支座的竖向刚度；所述高阻尼橡胶垫的外部包裹有橡胶保护层5，所述高强细密钢丝网层4由相互垂直交错排列的高强钢丝连接组成框架结构，所述钢纤维8端部带有拉钩，均匀乱向的分布在高阻尼橡胶层3中；上封板2和下封板6分别与高阻尼橡胶层的上、下表面粘结，上封板2、下封板6分别通过楔块与上连接钢板1、下连接钢板7连接，形成支座整体。

本发明中，上连接钢板1和下连接钢板7分别预留螺栓孔，通过锚固螺栓将支座与主梁和桥墩连接。

本发明中，所述上封板2和下封板6与高阻尼橡胶垫的粘结方式采用现有的高阻尼橡胶支座的粘结方式。

本发明中，所述上封板2与上连接钢板1、下封板6与下连接钢板7的连接方式采用现有的高阻尼橡胶支座的连接方式。

本发明中，所述强细密钢丝网层4接近橡胶保护层5的高强钢丝可做弯钩处理。

采用垂直交叉的高强细密钢丝网取代现有高阻尼橡胶支座中的加劲钢板，并通过硫化作用使得高阻尼橡胶与细密钢丝网紧密粘结。与此同时，在高阻尼橡胶中掺入乱向分布的短纤维形成一种复合高阻尼材料，从而改善橡胶材料力学性能。

钢丝网在高阻尼橡胶板中设置多层高强细密钢丝网，依靠钢丝网约束高阻尼橡胶的横向变形，从而提高支座竖向刚度。由于钢丝网相比于加劲钢板减小厚度，在支座高度确定的情况下能够增加高阻尼橡胶的含量，对于改善支座的剪切变形能力具有显著效果。一方面，镂空的高强钢丝网使得钢材的高抗拉特性获得充分利用，并能够进一步降低支座重量。另一方面，现有高阻尼橡胶支座中加劲钢板与橡胶的结合是面接触，二镂空设计的钢丝网与橡胶的接触为体接触，粘结效果更优秀。

所掺入钢纤维在橡胶中为均匀乱向分布，并在纤维端部设置拉钩，能够更有效的约束橡胶的膨胀，并改善橡胶应力分布，防止应力老化引起的橡胶开裂，进而可以提高整个高阻尼橡胶支座的耐久性能。

本发明提供的技术方案的优点：

将高阻尼橡胶支座的加劲钢板替换为高强细密钢丝网，高强细密钢丝网比加劲钢板厚度小，占支座高度比例小，可以使支座在高度不变的情况下增加橡胶部分的比例，而且高强细密钢丝呈网状结构，可以使得钢丝网层之间的橡胶部分成为整体，共同参与支座的剪切变形。而且高强细密钢丝网可以弯曲，对支座的剪切变形和转角变形的适应性更好。另外，高强细密钢丝网较加劲钢板的质量轻，可以减轻支座整体的重量。

1) 高强细密钢丝网比加劲钢板厚度小，占支座高度比例小，而支座的剪切变形主要由橡胶部分完成，从而可以在支座高度一定的前提下增大支座的剪切能力，或是在剪切变形一定的情况下，降低支座高度，提高结构稳定性；

2) 由于高强细密钢丝呈网状结构，可以与橡胶层的粘结更为充分，支座整体性能更为可靠；高强细密钢丝网较加劲钢板质量轻，从而可以减轻支座整体的重量，降低支座的运输和安装成本；

3) 相对于加劲钢板，高强细密钢丝网可以弯曲，对支座剪切变形和转角变形的适应性更强，当支座受力不均匀时不致发生损坏；

4) 在高阻尼橡胶中掺入端部附带拉钩的钢纤维，能够优化橡胶内应力分布，改善橡胶的力学性能，提高支座的耐久性。

5) 在地震时，由于支座的剪切变形能力更大，支座的滞回曲线所围成面积增大，相应的耗能能力显著提高。

附图说明

图1为高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座的整体剖视图。

图2为高强细密钢丝网的示意图。

图3为高强细密钢丝网的钢丝分布竖向剖面详图。

图中标号：1为上连接钢板，2为上封板，3为高阻尼橡胶层，4为高强细密钢丝网层，5为橡胶保护层，6为下封板，7为下连接钢板，8为钢纤维。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明。

实施例1：一种高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座，由上连接钢板1、上封板2、高阻尼橡胶层3、高强细密钢丝网层4、橡胶保护层5、下封板6、下连接钢板7和钢纤维8组成。高强细密钢丝网层4与高阻尼橡胶层3充分粘合、硫化形成可靠粘结，并且在高阻尼橡胶层3的外部包裹橡胶保护层2，接近橡胶保护层的高强钢丝可做弯钩处理；上封板2和下封板6分别与高阻尼橡胶层的上、下表面粘结，上、下封板通过楔块与上、下连接钢板连接，形成支座整体；上连接钢板1和下连接钢板7分别预留螺栓孔，通过锚固螺栓将支座与主梁和桥墩连接。钢纤维8端部带有拉钩，均匀乱向的分布在高阻尼橡胶层3中。

优选的，方案支座中高阻尼橡胶垫的形状可根据设计需要进行选择矩形或圆形。

优选的，方案支座中高强细密钢丝网的钢丝直径、间距可根据设计需要进行调整。

优选的，方案支座中高强细密钢丝网的层数可根据支座受力情况进行设计调整。

优选的，方案支座中钢纤维材料的分布位置、形式和密集度可根据设计要求调整。

本发明在不降低支座竖向承载力的情况下，通过将加劲钢板替换为高强细密钢丝网，使得高阻尼橡胶支座的剪切变形能力更强，支座整体重量更轻，且网状结构与橡胶层的粘合更加充分，不易发生钢丝网与橡胶脱离的情况。增大的剪切变形能力也利于进一步增加高阻尼橡胶支座的滞回耗能能力。

上述的对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，因此，本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本发明构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座，由上连接钢板(1)、上封板(2)、高阻尼橡胶垫、橡胶保护层(5)、下封板(6)、下连接钢板(7)和钢纤维(8)组成，其中：所述高阻尼橡胶垫由高阻尼橡胶层(3)和高强细密钢丝网层(4)自上而下交替布置粘合而成，所述高强细密钢丝网层(4)与高阻尼橡胶层(3)经充分粘合，硫化形成可靠粘结，以提高支座的竖向刚度；所述高阻尼橡胶垫的外部包裹有橡胶保护层(5)，所述高强细密钢丝网层(4)由相互垂直交错排列的高强钢丝连接组成框架结构，所述钢纤维(8)端部带有拉钩，均匀乱向的分布在高阻尼橡胶层(3)中；上封板(2)和下封板(6)分别与高阻尼橡胶层的上、下表面粘结，上封板(2)、下封板(6)分别通过楔块与上连接钢板(1)、下连接钢板(7)连接，形成支座整体；上连接钢板(1)和下连接钢板(7)分别预留螺栓孔，通过锚固螺栓将支座与主梁和桥墩连接；所述上封板(2)和下封板(6)与高阻尼橡胶垫的粘结方式采用现有的高阻尼橡胶支座的粘结方式；所述上封板(2)与上连接钢板(1)、下封板(6)与下连接钢板(7)的连接方式采用现有的高阻尼橡胶支座的连接方式；所述高强细密钢丝网层(4)接近橡胶保护层(5)的高强钢丝做弯钩处理；所述高强细密钢丝网加劲钢纤维复合高阻尼橡胶支座是承压能力大、剪切变形能力强、减震耗能效果好的减隔震支座；所述高强细密钢丝网层(4)能弯曲，对复合高阻尼橡胶支座的剪切变形和转角变形的适应性更好。