CN104652258A - 一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座 - Google Patents

一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座 Download PDF

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樊启武
胡连军
郑晓龙
杨平
曾永平
杨国静
王典斌
周帅
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • E01D19/041—Elastomeric bearings

Abstract

一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，以有效提高支座水平剪切刚度和水平耗能能力，且具有一定的竖向刚度，在水平和竖向上都具备较强的复位能力。包括上支座钢板、下支座钢板和设置于两者之间的橡胶柱。所述橡胶柱内沿竖向间隔设置波形钢板，波形钢板的板面由径向间隔的环形波纹形成褶皱。

Description

一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座
技术领域
本发明涉及桥梁支座，特别涉及一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，主要适用于地震区的铁路、公路和市政桥梁，同时还适用于近断层地震动下的桥梁，特别适用于中、高地震烈度区中有竖向地震激励的桥梁。
背景技术
随着社会经济的发展，我国交通路网的扩展，桥梁在线路中占的比例越来越高。桥梁结构作为生命线工程的重要组成部分，地震灾害发生时是最易损的部位，减隔震技术的引入能成功解决桥梁抗震问题。各国学者对桥梁结构的减震、隔震进行了广泛、深入的研究，并取得了大量的研究成果。研究成果表明：对于桥梁结构比较容易实现和有效的减隔震方法主要是采用减隔震支座装置。在日本、美国、新西兰等国家的许多桥梁都安装了减隔震支座，并取得了较好的减隔震效果。目前国内外已有的桥梁减隔震装置主要分为减隔震支座和多种阻尼器等，其中减隔震支座主要包含板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和摩擦摆支座。由于橡胶支座能通过剪切变形使上、下部地震运动隔离，且具有构造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉、安装方便等优点，因而成为最常用的一种隔震支座。
目前，国内常用的橡胶类隔震支座主要有高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座。高阻尼橡胶支座是采用高阻尼橡胶材料与钢板等结构件硫化而成的一种橡胶支座，具备良好的阻尼性能。但橡胶支座都普遍存在一定的局限性，主要表现在，橡胶支座的水平剪切刚度低，水平剪切屈服强度低，耗能滞回环不饱满，滞回性能差；橡胶支座竖向刚度低，长期处于受压状态，竖向地震激励时，恢复变形较慢，不具备竖向耗能能力；橡胶支座不具备竖向和水平向自复位能力；橡胶和钢板接触面积小，阻尼性能不佳，地震下容易导致支座的分层剥落破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，以有效提高支座水平剪切刚度和水平耗能能力，且具有一定的竖向刚度，在水平和竖向上都具备较强的复位能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，包括上支座钢板、下支座钢板和设置于两者之间的橡胶柱，其特征是：所述橡胶柱内沿竖向间隔设置波形钢板，波形钢板的板面由径向间隔的环形波纹形成褶皱。
本发明的有益效果是，水平剪切刚度和屈服强度高，滞回环饱满，能有效耗散地震能量；竖向和水平都具有自恢复能力，能实现地震后的竖向复位和水平复位；支座钢板与橡胶接触面积增大，提高了支座本体的阻尼；具备五级耗能减震功能，能有效的减少和耗散地震冲击效应；安装、检修和更换方便，运营维护成本低。
附图说明
本说明书包括如下六幅附图：
图1是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座的结构图；
图2是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座的结构图；
图3是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座的结构图；
图4是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座中波形钢板的纵断面图；
图5是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座实施例1的结构图；
图6是本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座实施例1的结构图。
图中示出构件和对应的标记：上支座钢板11、下支座钢板12、保护套13、剪力卡榫14、橡胶柱20、波形钢板21、竖各通孔22。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，包括上支座钢板11、下支座钢板12和设置于两者之间的橡胶柱20。所述橡胶柱20内沿竖向间隔设置波形钢板21。参照图4，波形钢板21的板面由径向间隔的环形波纹形成褶皱。
所述波形钢板21的竖向断面呈平直形、上凸弧形或者下凹弧形，图1、图2和图3示出了波形钢板21的三种典型设置方式。参照图1，所述橡胶柱20内，位于其竖向中心部位的波形钢板21的竖向断面呈平直形，位于上部的各波形钢板21的竖向断面呈下凹弧形，而位于下部的各波形钢板21的竖向断面呈上凸弧形。参照图2，所述橡胶柱20内，各波形钢板21的竖向断面呈上凸弧形。参照图3，所述橡胶柱20内，各波形钢板21的竖向断面呈下凹弧形。
恒载下波形钢板21受挤压，将竖向力能转化为水平荷载，对橡胶施加围压作用，提高橡胶的抗压强度，增大了支座竖向刚度、水平向刚度和屈服强度。常遇地震下，波形钢板21水平方向挤压后发生弹性变形，变形可自动恢复，实现减震功能。罕遇地震下，波形钢板21褶皱受橡胶水平挤压，可发生塑性变形，能实现滞回耗能。在恒载竖向压缩时，增加橡胶和波形钢板21的接触面积，具备竖向恢复能力和竖向刚度，能有效在竖向耗能，橡胶具有缓冲减震作用，能延长桥梁结构周期，缓解地震冲击效应，无论水平向还是竖向，结构复位能力都很强，基本不发生残余位移。
参照图5，所述橡胶柱20、波形钢板21的中央部具有供剪力卡榫(14)穿过的竖向通孔22；所述剪力卡榫14的上端与上支座钢板11固定连接，下端则与下支座钢板12固定连接。即可在支橡胶柱20中心插入剪力卡榫，能增加支座水平剪切刚度和水平变形能力，提高支座耗能能力。
参照图1、图2和图3，还可在橡胶柱20的侧壁外设置竖向延伸的保护套13。
以上所述只是用图解说明本发明一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，包括上支座钢板(11)、下支座钢板(12)和设置于两者之间的橡胶柱(20)，其特征是：所述橡胶柱(20)内沿竖向间隔设置波形钢板(21)，波形钢板(21)的板面由径向间隔的环形波纹形成褶皱。
2.如权利要求1所述的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，其特征是：所述波形钢板(21)的竖向断面呈平直形、上凸弧形或者下凹弧形。
3.如权利要求2所述的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，其特征是：所述橡胶柱(20)内，位于其竖向中心部位的波形钢板(21)的竖向断面呈平直形，位于上部的各波形钢板(21)的竖向断面呈下凹弧形，而位于下部的各波形钢板(21)的竖向断面呈上凸弧形。
4.如权利要求1、2或3所述的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，其特征是：所述橡胶柱(20)、波形钢板(21)的中央部具有供剪力卡榫(14)穿过的竖向通孔(22)；所述剪力卡榫(14)的上端与上支座钢板(11)固定连接，下端则与下支座钢板(12)固定连接。
5.如权利要求1所述的一种多向耗能桥梁减隔震橡胶支座，其特征是：所述橡胶柱(20)的侧壁外设置竖向延伸的保护套(13)。
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