CN109056514B - 一种芯体约束型橡胶支座 - Google Patents

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Abstract

一种芯体约束型橡胶支座，包括纤维网格芯柱、开孔钢芯管和橡胶层，纤维网格芯柱由两条以上环向纤维条和若干纵向纤维条交织成网格柱体，开孔钢芯管侧壁离散分布设置若干不连续的孔洞，若干开孔钢芯管、纤维网格芯柱和橡胶层共同完全硫化为一体，橡胶层填充于各个纤维网格芯柱的内、外部，若干开孔钢芯管离散分布于橡胶层的内部。本发明纤维网格芯柱可以有效地约束内部橡胶层的横向变形，提高橡胶支座的竖向承载力，开孔钢芯管在约束内部橡胶层的同时提高了橡胶支座的竖向刚度和内部阻尼耗能能力，橡胶层贯穿填充在纤维网格芯柱和开孔钢芯管的内外部，增加了橡胶层的整体性。

Description

一种芯体约束型橡胶支座
技术领域
本发明涉及一种支座，具体涉及一种芯体约束型橡胶支座，属于桥梁支座技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市现代化建设速度逐渐加快，桥梁工程建设成为交通网络建设的重要组成部分，在桥梁工程建设过程中，桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，位于桥梁和垫石之间，它能将桥梁上部结构承受的荷载和变形可靠的传递给桥梁下部结构，是桥梁的重要传力装置，其承载与安全性能直接关系到桥梁整体安全、稳定。
由于桥梁支座位置较为特殊，在后期运营养护过程中容易被忽略，传统橡胶支座在使用过程中，常见的病害形式有整体刚度不足、剪切变形过大、整体横向变形过大、橡胶破损等，因此很多研究人员也针对这些病害提出一些措施和改进，如中国专利CN203065958U公开了一种“纤维布约束式橡胶支座”，包括具有上下端安装用钢板，钢板上设置安装用螺孔，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，该专利通过纤维布约束了橡胶层的横向膨胀，虽然提高了承载力，有较好的阻尼耗能能力，可以消耗地震能量，但是纤维布仅仅在四周包裹，难以与橡胶层充分融合，钢板对橡胶层形成了事实的分割，支座组成整体性差，橡胶支座容易产生病害。
基于上述橡胶支座常见的病害形式以及现有技术的不足，本发明提供一种芯体约束型橡胶支座，通过约束内部橡胶的横向变形，在提高橡胶支座整体承载力的同时提升了橡胶支座的整体刚度，避免了剪切变形过大导致的病害，同时，橡胶支座具有较好的整体性，极大地发挥其工作性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种芯体约束型橡胶支座，利用纤维网格的轻质、高强、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、抗蠕变等特性，通过若干纤维网格芯柱分散于橡胶层内部约束内部橡胶层，限制其横向膨胀，同时纤维网格芯柱网孔的存在，使其与橡胶层硫化过程中，两者能够更好地融合为一体，在提高承载力的同时提升了整体性，开孔钢芯管的设置，进一步提供了橡胶支座的整体竖向刚度，开孔钢芯管为其内部橡胶层提供强大的环向约束，使得整个支座具有更强的自我恢复能力；同时开孔钢芯管的孔洞的存在，使得橡胶层连续为整体，增大了橡胶层的连续面积，增加了橡胶层的整体性，且孔洞提供了开孔钢芯管的竖向变形空间，适应支座的竖向变形。
本发明的技术方案为：一种芯体约束型橡胶支座，包括纤维网格芯柱、开孔钢芯管和橡胶层，其特征在于，纤维网格芯柱由两条以上环向纤维条和若干纵向纤维条交织成网格柱体，两个以上纤维网格芯柱之间通过若干缀条沿着径向搭接相连，最外层的纤维网格芯柱的四周各面距离橡胶层的外边缘不小于5mm，开孔钢芯管侧壁离散分布设置若干不连续的孔洞，若干开孔钢芯管、纤维网格芯柱和橡胶层共同完全硫化为一体，橡胶层填充于各个纤维网格芯柱的内、外部，若干开孔钢芯管离散分布于橡胶层的内部，开孔钢芯管及纤维网格芯柱的轴向与橡胶层的竖向平行一致。
所述的芯体约束型橡胶支座的平面形状为圆形或矩形；所述的纤维网格芯柱和开孔钢芯管的平面横截面形状为圆形或矩形。
所述的纤维网格芯柱和开孔钢芯管，分别单独或混合与橡胶层硫化为一体形成芯体约束型橡胶支座。
所述的开孔钢芯管的孔洞为圆形、矩形、椭圆形、边数大于4的多边形和条状的一种，孔洞离散分布在钢管侧壁且在横向及竖向不连续，开孔钢芯管的高度与纤维网格芯柱的高度一致。
所述的纤维网格芯柱和缀条的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和混杂纤维中的一种。
所述的纤维网格芯柱设置1个，且不设置缀条。
本发明结构中，仍然选用橡胶作为基体填充材料，利用橡胶良好的弹性、滞回性能来消耗震动能量，取消了传统橡胶支座的加劲钢板，采用纤维网格芯柱和开孔钢芯管替代，在荷载作用下，两者能够更好地约束内部橡胶层的横向变形，使得整个支座具有更强的自我恢复能力；纤维网格芯柱的网孔和开孔钢芯管的孔洞使得橡胶层连续的面积增大，提升了整个橡胶支座的整体性和良好的共同工作性能，同时开孔钢芯管的设置也能很大程度上提高整个橡胶支座的刚度，避免其由于剪切变形过大而破坏；孔洞提供了开孔钢芯管的竖向变形空间，保障了支座的弹性。
本发明相对于现有技术，克服了普通橡胶支座的内部橡胶层被层间钢板分割的缺陷，提高了橡胶支座的整体性，有效约束了内部橡胶的横向变形，通过开孔钢芯管提供了可灵活设计的竖向刚度，避免了剪切变形过大导致的病害，延长了橡胶支座的寿命，具有以下有益效果：
(1)纤维网格具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、抗蠕变等特性，纤维网格芯柱可以有效地约束内部橡胶层的横向变形，提高了整体橡胶支座的承载能力，在荷载作用下，使橡胶支座具有更强的自我恢复能力，延长了橡胶支座的使用寿命。
(2)开孔钢芯管进一步对核心区域的区部橡胶层分区域进行横向约束，增强了其核心区域橡胶层的承载力和变形能力，提高了整体橡胶支座的刚度，避免橡胶支座由于剪切变形过大引起的病害。
(3)纤维网格芯柱的网孔和开孔钢芯管的孔洞大大增加了橡胶层的连续面积，增大了橡胶支座的整体性，使纤维网格芯柱、开孔钢芯管和橡胶层能够共同工作，有效地消耗震动产生的能量。
(4)开孔钢芯管的孔洞提供了开孔钢芯管的竖向变形空间，保障了支座的弹性，适应支座的竖向变形。
附图说明：
图1是一种芯体约束型橡胶支座结构分解示意图；
图2是一种芯体约束型橡胶支座的纤维网格芯柱与开孔钢芯管布置的立体示意图；
图3是一种芯体约束型橡胶支座的纤维网格芯柱连接的结构示意图；
图4是一种芯体约束型橡胶支座的水平横断面示意图；
图5是一种芯体约束型橡胶支座的竖直纵断面示意图；
图6是一种芯体约束型橡胶支座的开孔钢芯管(条状孔洞)结构示意图；
图7是一种芯体约束型橡胶支座的开孔钢芯管(圆形孔洞)结构示意图。
在附图中，1为纤维网格芯柱；11为环向纤维条；12为纵向纤维条；2为缀条；3为开孔钢芯管；31为孔洞；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。本发明提供一种芯体约束型橡胶支座，包括纤维网格芯柱1、开孔钢芯管3和橡胶层4，其特征在于，纤维网格芯柱1由两条以上环向纤维条11和若干纵向纤维条12交织成网格柱体，两个以上纤维网格芯柱1之间通过若干缀条2沿着径向搭接相连，最外层的纤维网格芯柱1的四周各面距离橡胶层4的外边缘不小于5mm，开孔钢芯管3侧壁离散分布设置若干不连续的孔洞31，若干开孔钢芯管3、纤维网格芯柱1和橡胶层4共同完全硫化为一体，橡胶层4填充于各个纤维网格芯柱1的内、外部，若干开孔钢芯管3离散分布于橡胶层4的内部，开孔钢芯管3及纤维网格芯柱1的轴向与橡胶层4的竖向平行一致。
所述的芯体约束型橡胶支座的平面形状为圆形或矩形；所述的纤维网格芯柱1和开孔钢芯管3的平面横截面形状为圆形或矩形。
所述的纤维网格芯柱1和开孔钢芯管3，分别单独或混合与橡胶层4硫化为一体形成芯体约束型橡胶支座。
所述的开孔钢芯管3的孔洞31为圆形、矩形、椭圆形、边数大于4的多边形和条状的一种，孔洞31离散分布在钢管侧壁且在横向及竖向不连续，开孔钢芯管3的高度与纤维网格芯柱1的高度一致。
所述的纤维网格芯柱1和缀条2的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和混杂纤维中的一种。
所述的纤维网格芯柱1设置1个，且不设置缀条2。

Claims (5)

1.一种芯体约束型橡胶支座，包括纤维网格芯柱(1)、开孔钢芯管(3)和橡胶层(4)，其特征在于，纤维网格芯柱(1)由两条以上环向纤维条(11)和若干纵向纤维条(12)交织成网格柱体，两个以上纤维网格芯柱(1)之间通过若干缀条(2)沿着径向搭接相连，最外层的纤维网格芯柱(1)的四周各面距离橡胶层(4)的外边缘不小于5mm，开孔钢芯管(3)侧壁离散分布设置若干不连续的孔洞(31)，若干开孔钢芯管(3)、纤维网格芯柱(1)和橡胶层(4)共同完全硫化为一体，橡胶层(4)填充于各个纤维网格芯柱(1)的内、外部，若干开孔钢芯管(3)离散分布于橡胶层(4)的内部，开孔钢芯管(3)及纤维网格芯柱(1)的轴向与橡胶层(4)的竖向平行一致。
2.如权利要求1所述的一种芯体约束型橡胶支座，其特征在于所述的芯体约束型橡胶支座的平面形状为圆形；所述的纤维网格芯柱(1)和开孔钢芯管(3)的平面横截面形状为圆形。
3.如权利要求1所述的一种芯体约束型橡胶支座，其特征在于所述的纤维网格芯柱(1)和开孔钢芯管(3)，分别单独或混合与橡胶层(4)硫化为一体形成芯体约束型橡胶支座。
4.如权利要求1所述的一种芯体约束型橡胶支座，其特征在于所述的开孔钢芯管(3)的孔洞(31)为圆形、矩形、椭圆形、边数大于4的多边形和条状的一种，孔洞(31)离散分布在钢管侧壁且在横向及竖向不连续，开孔钢芯管(3)的高度与纤维网格芯柱(1)的高度一致。
5.如权利要求1所述的一种芯体约束型橡胶支座，其特征在于所述的纤维网格芯柱(1)和缀条(2)的材料是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和混杂纤维中的一种。
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