CN108824182A - 一种frp约束型盆式橡胶支座 - Google Patents

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Abstract

一种FRP约束型盆式橡胶支座，包括复合上座板、减摩衬板、复合中间板、加强橡胶层和复合底盆，复合上座板、复合中间板和复合底盆均由一层以上FRP片材包裹层和钢上座板、钢中间板和钢底盆粘结复合而成，复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，加强橡胶层由一个以上FRP柱形网格和橡胶层完全硫化而成。本发明利用FRP柱形网格有效地约束了内部橡胶层的横向膨胀，提高了支座的承载能力和内部阻尼耗能能力；利用FRP片材固有的耐疲劳、耐腐蚀、抗蠕变等特性，在盆式橡胶支座外围提供了一个防护；复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，FRP约束条带能够更加有效约束钢盆的变形。

Description

一种FRP约束型盆式橡胶支座
技术领域
本发明涉及一种桥梁支座，具体涉及一种FRP约束型盆式橡胶支座，属于桥梁支座技术领域。
背景技术
桥梁支座作为连接桥梁上下部结构的重要构件，在桥梁荷载作用下应具有竖向承压、转动变形、剪切变形或滑动的能力，但是，在过去的很多工程中，因支座的结构形式简单、造价低等原因，其重要性常被设计人员和研究者忽视。
随着桥梁建设的迅猛发展，城市桥梁、公路桥梁、铁路桥梁中国开始大量地使用盆式橡胶支座，其承载力、滑动性能和转角方面的优异性能都得到了研究者认可，但是，由于近年来国内桥梁超载、地震灾害频发，桥梁支座是桥梁结构中最容易失效的部分，盆式橡胶支座破坏形式主要有钢盆内橡胶被挤出；钢盆开裂；偏压过大导致上压板倾斜角过大；上压板、钢盆及钢盆底板由于桥台渗水被锈蚀；滑移过大等，支座破坏后导致上部结构整体产生过大的位移，甚至侧翻坍塌，因此，支座的承载能力、耐久性能引起了越来越多的重视。
当前，盆式橡胶支座缺乏有效的耐久性防护措施，常规措施依靠外涂油漆防护，难免使用过程中发生锈蚀。盆式橡胶支座的橡胶层仅仅依靠钢盆提供环向约束，橡胶层内部缺乏有效约束，荷载作用下横向变形大，使得钢盆的壁厚很大，且使用中仍然经常发生过大横向变形引起钢盆受拉断裂破坏的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种FRP约束型盆式橡胶支座，盆式橡胶支座中的加强橡胶层由FRP柱形网格和橡胶层硫化而成，FRP柱形网格约束内部橡胶层的横向膨胀，较传统的橡胶层，极大地提高了盆式橡胶支座的承载能力和刚度，加强橡胶层的竖向刚度提高，且具有更好的自作恢复能力；复合上座板、复合中间板和复合底盆均由一层以上FRP片材包裹层和钢上座板、钢中间板和钢底盆粘结复合而成，利用FRP材料轻质、高强和耐腐蚀等特性，作为盆式橡胶支座的防护，防止钢材的锈蚀；复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，FRP约束条带能够更加有效约束钢盆的变形，防止钢盆由于质量缺陷和内部橡胶层膨胀导致的开裂。
本发明的技术方案为：一种FRP约束型盆式橡胶支座，由上向下依次为复合上座板、减摩衬板、复合中间板、加强橡胶层和复合底盆，其特征在于，复合上座板、复合中间板和复合底盆均由一层以上FRP片材包裹层和钢上座板、钢中间板和钢底盆粘结复合而成，FRP片材包裹层完全覆盖包裹钢上座板、钢中间板和钢底盆的外表面，复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，加强橡胶层由一个以上FRP柱形网格和橡胶层硫化形成整体，两两FRP柱形网格之间通过若干缀条沿着径向相互连接，FRP柱形网格完全被包裹在橡胶层之内，最外层FRP柱形网格四周外边缘距离橡胶层的外边缘不小于5mm，FRP柱形网格的轴线方向与加强橡胶层的竖向一致，加强橡胶层完全嵌置于复合底盆的盆腔内部，复合中间板的下侧面设置环向一周的向下凸起的环形凸起，环形凸起嵌入于复合钢盆盆腔内，覆盖于加强橡胶层的上表面，并在环形凸起和复合钢盆配合的部位设有密封圈，减摩衬板设置于复合上座板和复合中间板之间。
所述的FRP片材包裹层、FRP柱形网格和FRP约束条带的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和混杂纤维中的一种或多种。
所述的FRP片材包裹层通过环氧树脂胶粘贴包裹于钢上座板、钢中间板和钢底盆的外表面。
所述的FRP柱形网格由两条以上环向FRP条和若干条纵向FRP条粘结制成，其高度小于橡胶层的高度。
所述的减摩衬板优选为聚四氟乙烯板。
本发明结构中，不改变市场上盆式橡胶支座所用材料，使用FRP柱形网格和橡胶层硫化成的加强橡胶层替换传统的普通橡胶层，通过橡胶的弹性、滞回性能来消耗震动能，FRP柱形网格在约束内部橡胶层的横向变形的同时还保证了橡胶层的连续性，增加了橡胶层的整体性，极大地提高了整体盆式橡胶支座的承载能力，提高了橡胶层的刚度及整体的恢复能力；盆式橡胶支座的复合上座板、复合中间板和复合底盆均由一层以上FRP片材包裹层和钢上座板、钢中间板和钢底盆粘结复合而成，利用FRP片材固有的耐疲劳、耐腐蚀、抗蠕变等特性，在盆式橡胶支座外围提供了一个防护，延长了盆式橡胶支座的使用寿命；复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，FRP约束条带能够更加有效约束钢盆的变形，防止钢盆由于质量缺陷和内部橡胶层膨胀导致的开裂。
本发明优点显著，具有以下有益效果：
(1)加强橡胶层通过FRP柱形网格约束内部橡胶层，缀条使得FRP柱形网格连为整体，共同工作，可以有效地约束内部橡胶层的横向变形，使橡胶层具有更强的恢复能力，提高了内在阻尼，提高了阻尼耗能能力，更有效消耗震动产生的能量。
(2)FRP柱形网格与橡胶层硫化成整体时，网孔的存在使得橡胶层的横向连续面积大幅度增大，大大增加了橡胶层之间的整体性，提高了橡胶层与FRP柱形网格的整体工作性能。
(3)采用FRP片材包裹层完全覆盖包裹在钢上座板、钢中间板和钢底盆的外表面，形成复合上座板、复合中间板和复合底盆，FRP片材包裹层的轻质、高强、耐高温、耐腐蚀等特性，为盆式橡胶支座提供了有效防护，防止了钢板的锈蚀，延长了盆式橡胶支座的使用寿命。
(4)复合底盆的盆壁四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带，FRP约束条带能够更加有效约束钢盆的变形，防止钢盆由于质量缺陷和内部橡胶层膨胀导致的开裂，提高了承载力。
附图说明：
图1是一种FRP约束型盆式橡胶支座的横桥向半剖面与半立面示意图；
图2是一种FRP约束型盆式橡胶支座的结构立体分解示意图；
图3是一种FRP约束型盆式橡胶支座的加强橡胶层的结构分解示意图；
图4是一种FRP约束型盆式橡胶支座的加强橡胶层的平截面示意图；
图5是一种FRP约束型盆式橡胶支座的加强橡胶层的横截面示意图；
图6是一种FRP约束型盆式橡胶支座的FRP柱形网格立体结构示意图；
图7是一种FRP约束型盆式橡胶支座的复合上座板结构分解示意图；
图8是一种FRP约束型盆式橡胶支座的复合中间板结构分解示意图；
图9是一种FRP约束型盆式橡胶支座的复合底盆结构分解示意图；
在附图中，1为复合上座板；11为钢上座板；12为减摩衬板；2为复合中间板；21为钢中间板；201为环形凸起；3为加强橡胶层；31为FRP柱形网格；32为橡胶层；33为缀条；311为环向FRP条；312为纵向FRP条；4为复合底盆；41为钢底盆；42为盆壁；43为FRP约束带；5为FRP片材包裹层；6为密封圈。
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FRP约束型盆式橡胶支座，由上向下依次为复合上座板1、减摩衬板12、复合中间板2、加强橡胶层3和复合底盆4，其特征在于，复合上座板1、复合中间板2和复合底盆4均由一层以上FRP片材包裹层5和钢上座板11、钢中间板21和钢底盆41粘结复合而成，FRP片材包裹层5完全覆盖包裹钢上座板11、钢中间板21和钢底盆41的外表面，复合底盆4的盆壁42四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带43，加强橡胶层3由一个以上FRP柱形网格31和橡胶层32硫化形成整体，两两FRP柱形网格31之间通过若干缀条33沿着径向相互连接，FRP柱形网格31完全被包裹在橡胶层32之内，最外层FRP柱形网格31四周外边缘距离橡胶层32的外边缘不小于5mm，FRP柱形网格31的轴线方向与加强橡胶层3的竖向一致，加强橡胶层3完全嵌置于复合底盆4的盆腔内部，复合中间板2的下侧面设置环向一周的向下凸起的环形凸起201，环形凸起201嵌入于复合钢盆4盆腔内，覆盖于加强橡胶层3的上表面，并在环形凸起201和复合钢盆4配合的部位设有密封圈6，减摩衬板12设置于复合上座板1和复合中间板2之间。
所述的FRP片材包裹层5、FRP柱形网格31和FRP约束条带43的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和混杂纤维中的一种或多种。
所述的FRP片材包裹层5通过环氧树脂胶粘贴包裹于钢上座板11、钢中间板21和钢底盆41的外表面。
所述的FRP柱形网格31由两条以上环向FRP条311和若干条纵向FRP条312粘结制成，其高度小于橡胶层32的高度。
所述的减摩衬板12优选为聚四氟乙烯板。
实施例：
如附图所示，一种FRP约束型盆式橡胶支座，将一层以上FRP片材包裹层5通过浸胶分别包裹粘结在钢上座板11、钢中间板21和钢底盆41上，形成复合上座板1、复合中间板2和复合底盆4，FRP柱形网格31通过缀条33连接成整体，并与橡胶层32完全硫化成一体，形成加强橡胶层3，将加强橡胶层3置于复合底盆4内，加强橡胶层3的高度小于复合底盆4的腔体高度，复合中间板2的环形凸起201嵌入复合底盆4，位于加强橡胶层3上部，并在环形凸起201和复合钢盆4配合的部位设置密封圈6，再将减摩衬板12嵌入复合中间板2的顶部，其轴线与复合中间板2的中心线一致，最后盖上复合上座板1，形成一种FRP约束型盆式橡胶支座。

Claims (5)

1.一种FRP约束型盆式橡胶支座，由上向下依次为复合上座板(1)、减摩衬板(12)、复合中间板(2)、加强橡胶层(3)和复合底盆(4)，其特征在于，复合上座板(1)、复合中间板(2)和复合底盆(4)均由一层以上FRP片材包裹层(5)和钢上座板(11)、钢中间板(21)和钢底盆(41)粘结复合而成，FRP片材包裹层(5)完全覆盖包裹钢上座板(11)、钢中间板(21)和钢底盆(41)的外表面，复合底盆(4)的盆壁(42)四周外侧面额外环向缠绕粘结FRP约束条带(43)，加强橡胶层(3)由一个以上FRP柱形网格(31)和橡胶层(32)硫化形成整体，两两FRP柱形网格(31)之间通过若干缀条(33)沿着径向相互连接，FRP柱形网格(31)完全被包裹在橡胶层(32)之内，最外层FRP柱形网格(31)四周外边缘距离橡胶层(32)的外边缘不小于5mm，FRP柱形网格(31)的轴线方向与加强橡胶层(3)的竖向一致，加强橡胶层(3)完全嵌置于复合底盆(4)的盆腔内部，复合中间板(2)的下侧面设置环向一周的向下凸起的环形凸起(201)，环形凸起(201)嵌入于复合钢盆(4)盆腔内，覆盖于加强橡胶层(3)的上表面，并在环形凸起(201)和复合钢盆(4)配合的部位设有密封圈(6)，减摩衬板(12)设置于复合上座板(1)和复合中间板(2)之间。
2.如权利要求1所述的一种FRP约束型盆式橡胶支座，其特征在于所述的FRP片材包裹层(5)、FRP柱形网格(31)和FRP约束条带(43)的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和混杂纤维中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种FRP约束型盆式橡胶支座，其特征在于所述的FRP片材包裹层(5)通过环氧树脂胶粘贴包裹于钢上座板(11)、钢中间板(21)和钢底盆(41)的外表面。
4.如权利要求1所述的一种FRP约束型盆式橡胶支座，其特征在于所述的FRP柱形网格(31)由两条以上环向FRP条(311)和若干条纵向FRP条(312)粘结制成，其高度小于橡胶层(32)的高度。
5.如权利要求1所述的一种FRP约束型盆式橡胶支座，其特征在于所述的减摩衬板(12)优选为聚四氟乙烯板。
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