CN107035812B - 竖向减振隔振支座及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种竖向减振隔振支座及其工作方法，该支座包括上封板、承压囊体、下封板，承压囊体上端、下端分别密封固定连接上封板、下封板。其设计要点在于承压囊体的内腔设有气囊，气囊内填充气体，且承压囊体内腔与气囊外壁之间所形成的腔室密实填充固态颗粒，且气囊在固态颗粒包围挤压下定位于承压囊体内腔的中部。当该支座承受竖向激振时，由所述承压囊体及内腔的固态颗粒和气囊共同承载激振力，固态颗粒间形成摩擦，即形成耗能阻尼，固态颗粒包围气囊，使气囊外壁仅承受压力，同时气囊对固态颗粒的挤压传力形成弹性支撑，对该竖向减振隔振支座形成弹性力和恢复力，以此实现减振隔振。

Description

竖向减振隔振支座及其工作方法
技术领域
本发明涉及减振隔振装置，是一种竖向减振隔振支座及其工作方法。
背景技术
城市轨道交通建设是我国“十三五”时期的重点投资和发展领域之一。随着各大、中型城市的地铁线路投入运营，也引发了一系列的环境振动问题，影响了地铁邻近建筑的室内舒适度和古建筑的安全保护，受到了社会各界的普遍关注。由于地铁运行时以竖向高频振动对建筑物的影响最大，且建筑物的体量和质量一般较大，因此设置在建筑物基础部位的隔振支座不仅应具有竖向减振和隔振功能，且应具有足够大的抗压承载力。
传统的隔振支座主要包括板式橡胶支座、空气弹簧和油阻尼钢弹簧组合支座。其中，板式橡胶支座虽具有足够大的抗压承载力和水平向隔振功能，却难以做到竖向减振与隔振；空气弹簧虽具有竖向隔振功能，但抗压承载力和阻尼系数不足，仅适用于质量较轻的机械设备和临时建筑；油阻尼钢弹簧组合支座虽具有竖向减振隔振功能，但钢弹簧的极限抗压承载力较难提高，且其耐介质性和耐腐蚀性较差。为此，有待设计一种新的隔振支座。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种竖向减振隔振支座及其工作方法，使其解决现有同类支座抗压承载能力欠佳，竖向减振和隔振功能受结构影响较为局限的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种竖向减振隔振支座，其包括上封板、承压囊体、下封板，承压囊体上端、下端分别密封固定连接上封板、下封板。其结构要点在于所述承压囊体的内腔设有气囊，气囊内填充气体，且承压囊体内腔与气囊外壁之间所形成的腔室密实填充直径为0.1～0.25mm的固态颗粒，且所述气囊在固态颗粒包围挤压下定位于承压囊体内腔的中部。
上述结构，通过在承压囊体内填充固态颗粒，从而利用固态颗粒本身的强度和刚度，能够大幅提高该支座的承载能力，在减振隔振工作中，因固态颗粒直径小、填充密实，故固态颗粒沉降变形幅度较小,且固态颗粒将竖向传力转换为对承压囊体的侧向挤压力，承压囊体对固态颗粒形成侧向约束，使得承压囊体整体受力均匀稳定；同时，固态颗粒间形成摩擦，能够实现耗能阻尼，该耗能阻尼远大于一般的空气弹簧。通过在固态颗粒中增设气囊，利用气囊内气体可压缩的特性，其承压刚度远小于干燥密实状态下的固态颗粒，其对固态颗粒起到弹性支撑，对该支座提供弹性力和恢复力。气囊外壁仅承受压力，从而提高了气囊的安全性和承载力。综合上述，最终提高了支座抗压承载能力，以及实现了竖向减振和隔振的功能。
上述竖向减振隔振支座中，所述承压囊体沿竖向分布形成至少两段囊体，相邻囊体间通过套接腰环形成内凹结构。所述承压囊体的各段囊体内腔中部均设有气囊。通过该结构，使得承压囊体类似于弹簧串联原理，进一步降低了其竖向刚度（提高了弹性支撑效果），且增加了阻尼系数，提高了减振隔振效果。
上述竖向减振隔振支座中，所述气囊通过充气管路沿上封板或下封板导通至承压囊体的外部。通过充气管路，可方便调整气囊的压强，从而使其适应该支座竖向刚度的要求。
上述竖向减振隔振支座中，所述气囊外壁与充气管路密封结合处，以及气囊外壁与该密封结合相对的另一侧，均通过碳纤维增强橡胶补强处理。该结构一方面防止气囊与充气管路结合处漏气，另一方面使气囊形变规则，提高自身抗形变能力。
上述竖向减振隔振支座中，所述气囊为球形或椭球形。通过该结构，使气囊外部压力均匀分布。
上述竖向减振隔振支座中，所述气囊的壁层包括两层，其中气囊内壁层为丁基橡胶层，气囊外壁层为碳纤维增强橡胶层。通过该结构，一方面保证气囊的气密性好，另一方面抗拉强度大，且耐磨性好。
上述竖向减振隔振支座中，所述承压囊体的壁层包括三层，承压囊体内壁层为增强橡胶层，中间层为碳纤维布层，外壁层为抗老化橡胶层。所述增强橡胶层有助于支座成型，使支座在运输和振捣过程中减少形变，同时使承压囊体具有较好的耐磨性和密封性。碳纤维布层和抗老化橡胶层使承压囊体具有抗拉刚度大、强度高、耐介质和耐老化性能佳的优点。
上述竖向减振隔振支座中，所述承压囊体的上下两端均形成定位翻边，承压囊体上下端的定位翻边分别通过上、下定位法兰配合螺栓件与对应的上封板、下封板紧固。通过该结构，组装连接较为方便、牢固。
该竖向减振隔振支座的工作方法为：当其承受竖向激振时，由所述承压囊体及内腔的固态颗粒和气囊共同承载激振力，固态颗粒间形成摩擦，即形成耗能阻尼，固态颗粒包围气囊，使气囊外壁仅承受压力，同时气囊对固态颗粒的挤压传力形成弹性支撑，对该竖向减振隔振支座形成弹性力和恢复力，以此实现减振隔振。
本发明结构较为简单，抗压承载能力强，减振隔振效果好，工作可靠，使用寿命长，适合作为建筑、重型设备等领域的减振隔振支座使用，或同类产品的结构改进。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的剖视结构示意图，图中增设了充气管路。
图3是图2的改进方案结构示意图。
图中序号及名称为：1、上封板，2、承压囊体，3、下封板，4、定位法兰，5、气囊，6、碳纤维增强橡胶，7、充气管路，8、固态颗粒，9、腰环。
具体实施方式
现结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示，该竖向减振隔振支座包括上封板1、承压囊体2、下封板3、定位法兰4、气囊5、固态颗粒8，承压囊体侧面为弧形面，承压囊体上、下两端分别设有定位翻边，上、下定位翻边分别通过上、下定位法兰配合螺栓件与对应的上封板、下封板紧固。承压囊体的内腔设有气囊，气囊内填充空气或氮气等气体，且承压囊体内腔与气囊外壁之间所形成的腔室密实填充固态颗粒，固态颗粒为直径在0.1～0.25mm的细砂或其它类似材质的固态颗粒，且气囊在固态颗粒包围挤压下定位于承压囊体内腔的中部，优选以气囊的重心线与承压囊体的重心线重合。上述承压囊体的壁层包括三层，承压囊体的内壁层为增强橡胶层，中间层为碳纤维布层，外壁层为抗老化橡胶层。上述气囊的壁层包括两层，气囊的内壁层为丁基橡胶层，气囊的外壁层为碳纤维增强橡胶层。
如图3所示，亦可承压囊体2沿竖向分布形成多段囊体，例如两段囊体，相邻囊体间通过套接腰环9形成内凹结构。承压囊体的各段囊体内腔中部均设有气囊5，同样的，优选以气囊的重心线与承压囊体的重心线重合。上述气囊通过同一充气管路7沿上封板1导通至承压囊体的外部，充气管路与上封板之间通过密封圈形成密封，气囊外壁与充气管路密封结合处，以及气囊外壁与该密封结合相对的另一侧，均通过碳纤维增强橡胶6补强处理。
该竖向减振隔振支座的工作方法为：当其承受竖向激振时，由承压囊体2及内腔的固态颗粒8和气囊5共同承载激振力，该支座的竖向力通过固态颗粒的传力转换为对承压囊体的侧向力，由承压囊体对固态颗粒形成侧向约束；固态颗粒在传力过程中相互间形成摩擦，从而形成耗能阻尼；固态颗粒包围气囊，使气囊外壁仅承受压力，提高了气囊的安全性和承载力，同时气囊对固态颗粒的挤压传力形成弹性支撑，对该竖向减振隔振支座提供弹性力和恢复力，综上共同作用，实现减振隔振的工作效果。

Claims (3)

1.一种竖向减振隔振支座，其包括上封板（1）、承压囊体（2）、下封板（3），承压囊体上端、下端分别密封固定连接上封板、下封板；其特征在于所述承压囊体（2）的内腔设有气囊（5），气囊内填充气体，且承压囊体内腔与气囊外壁之间所形成的腔室密实填充直径为0.1～0.25mm的固态颗粒（8），且所述气囊在固态颗粒包围挤压下定位于承压囊体内腔的中部，所述承压囊体沿竖向分布形成至少两段囊体，相邻囊体间通过套接腰环（9）形成内凹结构，所述承压囊体的各段囊体内腔中部均设有气囊（5），所述气囊通过充气管路（7）沿上封板（1）或下封板（3）导通至承压囊体的外部；所述气囊外壁与充气管路密封结合处，以及气囊外壁与该密封结合处相对的另一侧，均通过碳纤维增强橡胶（6）补强处理；所述气囊为球形或椭球形，气囊的壁层包括两层，其中气囊内壁层为丁基橡胶层，气囊外壁层为碳纤维增强橡胶层；所述承压囊体的壁层包括三层，承压囊体内壁层为增强橡胶层，中间层为碳纤维布层，外壁层为抗老化橡胶层。
2.根据权利要求1所述的竖向减振隔振支座，其特征在于所述承压囊体（2）的上下两端均形成定位翻边，承压囊体上下端的定位翻边分别通过上、下定位法兰（4）配合螺栓件与对应的上封板（1）、下封板（3）紧固。
3.一种如权利要求1所述的竖向减振隔振支座的工作方法，其特征在于当该竖向减振隔振支座承受竖向激振时，由所述承压囊体（2）及内腔的固态颗粒（8）和气囊（5）共同承载激振力，固态颗粒间形成摩擦，即形成耗能阻尼，固态颗粒包围气囊，使气囊外壁仅承受压力，同时气囊对固态颗粒的挤压传力形成弹性支撑，对该竖向减振隔振支座形成弹性力和恢复力，以此实现减振隔振。
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