CN108824179A - 一种约束增强型橡胶支座 - Google Patents

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Abstract

一种约束增强型橡胶支座，包括约束纤维布、增强元件、开孔钢板和橡胶层，其特征在于，开孔钢板的顶底两面均设置刻痕构造，两层以上开孔钢板层叠放置在橡胶层之间，各层开孔钢板的孔洞上下对齐，并在对齐的孔洞内设有增强元件，开孔钢板、增强元件和橡胶层完全硫化在一起，并在整体的外侧环向包覆若干层约束纤维布。本发明结构简单，复位能力强，通过约束纤维布限制了橡胶支座的横向膨胀，极大地提高了支座的承载力，同时防止橡胶暴露在空气中，减缓了橡胶的老化，开孔钢板的刻痕增加了与橡胶的机械咬合力，同时孔洞的存在从内部约束橡胶，孔洞中的增强元件提高了橡胶支座的刚度。

Description

一种约束增强型橡胶支座
技术领域
本发明属于桥梁支座技术领域，适用于公路桥、铁路桥、城市桥梁等，具体涉及一种约束增强型橡胶支座。
背景技术
在桥梁中，支座设置在桥梁的上部结构和墩台之间，其作用是将桥跨结构上的各种荷载传递到墩台，同时保证桥跨结构所要求的位移和转动，使上、下部结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合，桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，关系重大，一旦出现病害，将影响到上下部结构的使用寿命和交通安全，因此对桥梁支座的性能、寿命的要求较高。
普通的橡胶支座在使用过程中，常常发生整体刚度不足、剪切变形过大、整体横向变形过大、橡胶老化开裂、橡胶破损等病害。为了提高橡胶支座的刚度，在橡胶支座内设置铅芯是一种传统的技术措施，铅芯橡胶支座的耗能能力强，但是支座的剪切性能受竖向荷载的影响较大，铅芯的在增加也会影响支座自我恢复能力。再如中国专利CN206928179U公开了一种抗震板式橡胶支座，在橡胶支座本体内镶嵌加劲钢板和记忆合金条，加劲钢板由若干水平钢板和斜钢板首尾交替焊接而成的连续弯折钢板结构，每相邻水平钢板和斜钢板之间均设置记忆合金条，橡胶支座本体外围设置加强钢套，具有较强的复原和减震效果，但是也存在不足，相邻水平钢板将橡胶层几乎完全分割，橡胶层整体性差，且支座的刚度得不到有效提高，外围的钢套裸露在空气中，在长期使用中存在腐蚀的问题，影响支座的整体寿命；再如中国专利CN203065958U公开了一种“纤维布约束式橡胶支座”，即在上下端钢板之间的空腔内充满采用镂空形式纤维布包裹的橡胶层，并在整体支座的外侧包裹设计需要的一层或若干层纤维布，可提高支座的承载力，但不足是纤维布的弹性模量低，支座的整体竖向刚度不足。
基于以上橡胶支座技术方案中的不足，本发明提供一种约束增强型橡胶支座，提升橡胶支座的整体刚度，避免其剪切变形过大问题，约束其横向变形，且为支座橡胶老化、损伤提供防护。
发明内容
本发明的目的是提供一种约束增强型橡胶支座，支座中的开孔钢板约束内部橡胶层的横向膨胀，支座外包裹的约束纤维布限制了整个橡胶支座的横向变形，使得橡胶层处于三向受压状态，从而大大提高了支座整体的承载力，开孔钢板上的刻痕，使得开孔钢板与橡胶层更加贴合的硫化在一起，增加了两者的咬合力，开孔钢板的孔洞大大增加了各层橡胶层的整体性，开孔钢板的孔洞内设置的增强元件，进一步提供了支座的竖向刚度，使得整个橡胶支座具有更好的自我恢复能力。
本发明的技术方案为：一种约束增强型橡胶支座，包括约束纤维布、增强元件、开孔钢板和橡胶层，其特征在于，开孔钢板的顶底两面均设置刻痕构造，两层以上开孔钢板层叠放置在橡胶层之间，每一层开孔钢板设有一个以上孔洞，各层开孔钢板的孔洞上下对齐，并在对齐的孔洞内设有增强元件，各个增强元件的轴线与对应孔洞的中心线一致，开孔钢板的四周侧面距离橡胶层的外边缘不小于5mm，开孔钢板、增强元件和橡胶层完全硫化在一起，橡胶层填充开孔钢板的孔洞和增强元件的内外部，并在整体的外侧环向包覆若干层约束纤维布。
所述的约束增强型橡胶支座的平面形状为圆形或倒圆角矩形。
所述的约束纤维布是碳纤维布、玄武岩纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布和混杂纤维布中的一种。
所述的增强元件采用螺旋形弹簧元件，增强元件的平截面尺寸≤开孔钢板的孔洞截面尺寸，螺旋形弹簧元件为其核心区域橡胶层提供进一步的横向约束。
所述的开孔钢板上下面的刻痕构造的刻痕深度不小于0.5mm，上下面呈正交布置，开孔钢板的平面形状为圆形或倒圆角矩形，设有一个以上孔洞，孔洞的形状为圆形或倒圆角矩形。
所述的开孔钢板上下面的刻痕构造优选为双向刻痕、凹坑或浮点形式。
所述的增强元件优选为聚氨酯弹性体元件。
本发明结构中，不改变市场上橡胶支座所用材料，依然采用橡胶作为填充材料，利用橡胶的弹性、滞回性能来消耗震动能，在普通加劲钢板基础上开孔并增加刻痕，增强了对内部橡胶层的变形的横向约束能力，同时增加了孔洞，孔洞使得橡胶层在竖向连续的面积大幅增大，大大增加了各层橡胶层的整体性，孔洞内增设了增强元件，增强了橡胶层的刚度及整体的恢复能力，螺旋形弹簧元件为其核心区域橡胶层提供进一步的横向约束，孔洞的存在也从内部约束了核心区域橡胶层，整体的外侧采用约束纤维布环向包覆限制了支座的横向膨胀，提高了承载力，同时利用了约束纤维布的轻质、高强、耐高温、耐腐蚀等特性，为支座橡胶老化、损伤提供了有效防护，延长了橡胶支座的使用寿命。
本发明优点显著，具有以下有益效果：
(1)橡胶层内部设置增强元件，在强震的作用下，可以有效地吸收变形，提高内在阻尼，并提高了橡胶层的刚度，使橡胶支座具有更强的自我恢复能力。
(2)采用带有刻痕的开孔钢板，刻痕有效地增加了开孔钢板与橡胶层之间的胶合力，使两者能更好地融为一体，增强了对内部橡胶层的变形的横向约束能力。
(3)开孔钢板的孔洞不仅大大增加了各层橡胶层的整体性，且为增强元件的设置提供了空间，而且可以约束内部橡胶层，提高内在阻尼，消耗震动产生的能量。
(4)螺旋形弹簧元件为其核心区域橡胶层提供进一步的横向约束，增强其核心区域橡胶层的承载力与变形能力。
(5)采用约束纤维布包裹在橡胶层外围，一方面约束了橡胶支座的横向变形，提高了承载力和阻尼耗能能力，另一方面约束纤维布的轻质、高强、耐高温、耐腐蚀等特性，为支座橡胶老化、损伤提供了有效防护，防止橡胶层裸露在空气中老化，延长了橡胶支座的使用寿命。
附图说明：
图1是一种约束增强型橡胶支座的结构示意图；
图2是一种约束增强型橡胶支座的螺旋形弹簧元件示意图；
图3是一种约束增强型橡胶支座的圆形开圆孔钢板示意图；
图4是一种约束增强型橡胶支座的倒圆角矩形开设圆形孔钢板示意图；
图5是一种约束增强型橡胶支座的倒圆角矩形开设倒圆角矩形孔钢板示意图；
在附图1～附图5中，1为约束纤维布；2为增强元件；3为开孔钢板；31为孔洞；32为刻痕构造；4为橡胶层。
具体实施方式：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种约束增强型橡胶支座，包括约束纤维布1、增强元件2、开孔钢板3和橡胶层4，其特征在于，开孔钢板3的顶底两面均设置刻痕构造32，两层以上开孔钢板3层叠放置在橡胶层4之间，每一层开孔钢板3设有一个以上孔洞31，各层开孔钢板3的孔洞31上下对齐，并在对齐的孔洞31内设有增强元件2，各个增强元件2的轴线与对应孔洞31的中心线一致，开孔钢板3的四周侧面距离橡胶层4的外边缘不小于5mm，开孔钢板3、增强元件2和橡胶层4完全硫化在一起，橡胶层4填充开孔钢板3的孔洞31和增强元件2的内外部，并在整体的外侧环向包覆若干层约束纤维布1。
所述的约束增强型橡胶支座的平面形状为圆形或倒圆角矩形。
所述的约束纤维布1是碳纤维布、玄武岩纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布和混杂纤维布中的一种。
所述的增强元件2采用螺旋形弹簧元件，增强元件2的平截面尺寸≤开孔钢板3的孔洞31截面尺寸，螺旋形弹簧元件为其核心区域橡胶层提供进一步的横向约束。
所述的开孔钢板3上下面的刻痕构造32的刻痕深度不小于0.5mm，上下面呈正交布置，开孔钢板3的平面形状为圆形或倒圆角矩形，设有一个以上孔洞31，孔洞31的形状为圆形或倒圆角矩形。
所述的开孔钢板3上下面的刻痕构造32优选为双向刻痕、凹坑或浮点形式。
所述的增强元件2优选为聚氨酯弹性体元件。
实施例：
如附图所示，一种约束增强型橡胶支座，橡胶层4和开孔钢板3、增强元件2完全硫化在一起，开孔钢板3的平面形状为圆形或倒圆角矩形，孔洞31平面形状为圆形或倒圆角矩形，开孔钢板3截面形式和孔洞31截面形式可根据约束要求自由组合，开孔钢板3上具有刻痕构造32，上下面刻痕方向呈正交布置形式，选择相同规格的开孔钢板3层叠布置，且孔洞31上下对齐，示例所示的增强元件2为螺旋形弹簧元件，布置在开孔钢板3对齐的孔洞31内，约束纤维布1包裹在整个橡胶支座的外围，形成一种约束增强型橡胶支座。

Claims (7)

1.一种约束增强型橡胶支座，包括约束纤维布(1)、增强元件(2)、开孔钢板(3)和橡胶层(4)，其特征在于，开孔钢板(3)的顶底两面均设置刻痕构造(32)，两层以上开孔钢板(3)层叠放置在橡胶层(4)之间，每一层开孔钢板(3)设有一个以上孔洞(31)，各层开孔钢板(3)的孔洞(31)上下对齐，并在对齐的孔洞(31)内设有增强元件(2)，各个增强元件(2)的轴线与对应孔洞(31)的中心线一致，开孔钢板(3)的四周侧面距离橡胶层(4)的外边缘不小于5mm，开孔钢板(3)、增强元件(2)和橡胶层(4)完全硫化在一起，橡胶层(4)填充开孔钢板(3)的孔洞(31)和增强元件(2)的内外部，并在整体的外侧环向包覆若干层约束纤维布(1)。
2.如权利要求1所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的约束增强型橡胶支座的平面形状为圆形或倒圆角矩形。
3.如权利要求1所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的约束纤维布(1)是碳纤维布、玄武岩纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布和混杂纤维布中的一种。
4.如权利要求1所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的增强元件(2)采用螺旋形弹簧元件，增强元件(2)的平截面尺寸≤开孔钢板(3)的孔洞(31)截面尺寸。
5.如权利要求1所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的开孔钢板(3)上下面的刻痕构造(32)的刻痕深度不小于0.5mm，上下面呈正交布置，开孔钢板(3)的平面形状为圆形或倒圆角矩形，设有一个以上孔洞(31)，孔洞(31)的形状为圆形或倒圆角矩形。
6.如权利要求5所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的开孔钢板(3)上下面的刻痕构造(32)优选为双向刻痕、凹坑或浮点形式。
7.如权利要求1所述的一种约束增强型橡胶支座，其特征在于所述的增强元件(2)优选为聚氨酯弹性体元件。
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