CN110453596A - 单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开设计一种单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，安装在伸缩量≥1000mm的桥梁中，包括：固连在梁端的左右位移箱、铰链、位移箱梁、横梁和左、中、右三块梳齿板、二组铰链；左右梳齿板通过高强螺栓分别固连左右位移箱梁上，各位移箱梁分别固连在左右梁端，中梳齿板固连在横梁上，横梁设置在位移箱梁上，左、中、右三块梳齿板下分别设置有至少一组减隔震支座；铰链的两端分别与左右位移箱铰接，铰链的中部通过铰销与横梁固连，各梳齿板的上表面，沿横向加工有呈正弦曲线状防滑沟槽，桥梁伸缩时，中梳齿板相对左右梳齿板等分位移。采用本装置有利于抗干扰且安全无噪音，安装过程方便、省时、精准。
Description
技术领域
本发明涉及一种单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，属桥梁工程技术领域。
背景技术
桥梁伸缩装置是公路、铁路桥梁梁端桥台之间的重要连接部件，对桥梁端桥台部伸缩以及防水、防尘、防震等性能起着重要的作用，其质量和性能将直接影响整座桥梁的耐久性，是公、铁路桥梁建设中的重要部分。由于桥梁伸缩装置设置在梁端桥台桥面薄弱部分，又一直承受着各种自然环境浸蚀影响，使用过程中将出现冷热伸缩、纵向摇摆翘动、横向摇摆相对扭动等多向变位（亦即三向位移、伸缩和转动）等问题，特别是超大跨距桥梁，因为需要足够长度（伸缩量≥1000mm）的伸缩装置，因此该伸缩装置经常会发生各种程度的损坏，且不易修复，从而影响桥梁整体的耐久性能，缩短了桥梁的正常运行时间，另一方面，现场施工时，由于需要处理一系列伸缩缝预留槽口缺陷，存在复杂烦多的施工过程，因此大大影响到施工周期的缩短问题。
现有技术中，用于大跨径桥梁的梳齿状伸缩装置往往存在多方面难于解决的问题，主要包括：
1、大位移量梳齿形桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于齿侧间隙有限，大位移量桥梁在水平转动时存在相互干扰的力学矛盾；
2、大位移量桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于长度过长，在竖向转动时存在翘齿的行车安全问题；
3、现有的梳齿形结构的伸缩缝，左右两段梳齿分别交错安装在左右端桥梁上，当冬天收缩量较大时，位于左右两端梳齿之间的凹陷区则比较长，这种现象带来的不利后果是：当非机动车行驶到该处时轮胎会陷进凹陷区，存在一定的安全隐患。
4、大位移量梳齿形桥梁伸缩装置隔震存在缺陷，车辆反复冲击时产生噪音，装置容易疲劳。
5、梳齿形桥梁伸缩装置采用螺栓锚固工艺，螺杆没有合理的抗剪切疲劳的保护构造。
6、梳齿状伸缩装置伸缩面板上采用直条型防滑槽，在满足防滑要求的同时，行车过程中会产生过渡性冲击噪音。
发明内容
本发明的目的是克服背景技术所述不足，设计一种单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，是一种针对大跨径（伸缩量≥1000mm）桥梁的梳齿状伸缩装置，包括：固连在梁端的左右位移箱、铰链、位移箱梁、横梁和左、中、右三块梳齿板；左右梳齿板通过高强螺栓分别固连左右位移箱梁上，各位移箱梁分别固连在左右梁端，中梳齿板固连在横梁上，所述横梁设置在位移箱梁上，左、右梳齿板下横向分别设置有至少一组减隔震支座；桥梁伸缩时，中梳齿板相对左右梳齿板等分位移。该种结构可有效解决：
A、大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于齿侧间隙有限在水平转动时存在相互干扰的力学矛盾；
B、大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于长度过长在竖向转动时存在翘齿的行车安全问题；
C、大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于有效伸缩距离自然存在的齿端凹陷区的非机动车的安全隐患；
D、大位移量梳齿形桥梁伸缩装置隔震存在缺陷，车辆反复冲击时产生噪音，装置容易疲劳；
E、梳齿状伸缩装置伸缩面板上采用直条型防滑槽，在满足防滑要求的同时，行车过程中会产生过渡性冲击噪音。
F、现场安装时，只需沥青摊铺之前采取提前装配预埋，沥青摊铺之后进行二次装配即可放行，施工装配过程简单方便。由于沥青摊铺之前采取提前装配预埋，可利用桥梁大量闲置的工期，精细化处理前期伸缩缝槽口缺陷，充分保证预埋装配施工的精度和强度，在沥青摊铺之后进行二次装配施工，基本可以实现装配施工过程中同步开发交通，大大缩短了施工周期，较少项目建设成本，提高项目建设效益。
本发明的技术方案是：单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，呈单元式结构，每一单元包括：呈镜像分布的左梳齿板1和右梳齿板2、左位移箱4、右位移箱5，还包括：位移箱梁6、横梁7、至少二组铰链10；所述左位移箱4与右位移箱5的内侧之间设置有呈镜像相向分布的梳齿，左位移箱4或右位移箱的外侧分别设置有锚固构件，所述锚固构件的下部用于在现场安装时与桥梁端部设置的既有预埋件固连，锚固构件的上部均匀分布有直立的长孔螺母，所述长孔螺母用于通过高强螺栓与左梳齿板1或右梳齿板2固连；每一组铰链10呈平行四边形结构，铰链10的两端分别与左位移箱4和右位移箱5铰接；设定沿桥梁上车辆行驶方向为纵向；其特征在于：
所述左梳齿板1和右梳齿板2之间，设置有中梳齿板3、所述中梳齿板3的左右侧设置有分别与左梳齿板1和右梳齿板2的梳齿之间交叉配合且向外伸出的梳齿；
所述中梳齿板3下部设置有防尘板，所述防尘板与位于下方的横梁7固连，所述横梁7包括至少三根沿横向平行分布的左横梁、中横梁和右横梁；三根横梁之下固连有背板7.1，所述背板7.1又与位移箱梁6固连，所述位移箱梁6有至少三根，各位移箱梁6沿纵向平行分布；三根横梁上也设置有均匀分布的直立长孔螺母，所述中梳齿板3与三根横梁之间通过高强螺栓固连；
呈平行四边形结构的铰链10中间位置铰接处设置有中铰轴10.3，所述中铰轴10.3的上端固连在中横梁下部。其有益效果是：当两端的位移箱随着桥梁主体一起伸缩时，中铰轴10.3的起到了可确保位移箱梁的两端在左右位移箱中等距移动，同时保证了中梳齿板3的梳齿相对于左右梳齿板的梳齿等距移动；
所述左位移箱4或右位移箱5上各设置有沿横向并列分布且固连为一体的三个箱体，所述箱体用于承载各位移箱梁的两端，并容置位移箱梁的两端沿纵向在箱体内伸缩；
所述左梳齿板1、右梳齿板2和中梳齿板3的上表面，沿横向加工有至少一条呈正弦曲线状的防滑沟槽。其有益效果是：在满足防滑要求的同时，极大的减少了行车过程中因过渡性冲击产生的噪音。
优选地，所述箱体承载各位移箱梁的位置，设置有呈四方块状的减隔震支座二4.2。其有益效果是：所述减隔震支座二4.2起到弹性支撑作用，可消除或减小噪音，提升伸缩装置减隔震能力。
优选地，所述左位移箱4或右位移箱5的箱体上部，设置有一块承重钢板，所述承重钢板的上部设置有至少一根呈横向分布的长条状的减隔震支座一4.1，所述减隔震支座一4.1用于承载位于该减隔震支座一4.1上部的梳齿。其有益效果是：可消除或减小噪音，提升伸缩装置减隔震能力。
优选地，所述减隔震支座二4.2或减隔震支座一4.1的左右侧各设置有限位块，减隔震支座一4.1的底部及背板7.1与中梳齿板3之间设置有高性能标高调节填充料，所述高性能标高调节填充料用于现场安装时调整减隔震支座一4.1及中梳齿板3的标高。其有益效果是：有利于调控左、中、右梳齿板水平安装标高，最终有利于灵活调整路面上的左、中、右梳齿板安装标高与路面沥青相一致。
优选地，所述减隔震支座二（4.2）和减隔震支座一（4.1）的主体材质是硫化橡胶，主体材质的内部，包覆了至少一层水平放置的钢板，各钢板沿垂直向均匀分布。其有益效果是：减隔震支座具有消能、吸音、减震、降噪等性能。
进一步地，所述减隔震支座二（4.2）和减隔震支座一（4.1）的主体材质或者是三元乙丙橡胶、天然橡胶、合成橡胶中的一种。
本发明的有益效果是：
⑴ 本发明采用三分式梳齿板结构，将伸缩梳齿设置成三组四段结构，可有效解决大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩梳齿因齿侧间隙有限在水平转动时存在相互干扰的力学矛盾。
⑵本发明技术方案有效解决了大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于长度过长在竖向转动时存在翘齿的行车安全问题。
⑶本发明技术方案采用波浪形防滑槽，在满足防滑要求的同时极大的减少了行车过程中因过渡性冲击产生的噪音。
⑷本发明技术方案采用减隔震支座，其材质是橡胶类减隔震材料，具有消能、吸音、减震、降噪等功效。
⑸利用本发明伸缩装置在现场施工时，清理、平整等过程简单方便，施工过程基本可与路面划线工序同步进行，施工完即可放行，大大缩短了施工周期。
⑹采用单元积木式悬臂梳齿板支撑单体，既可在现场逐一拼装，也可以在工厂内预先组装并定位后，再运输至现场整体安装，全部固化后再拆除工装工具，可确保桥梁伸缩装置安装过程方便、省时、精准。
附图说明
图1是本发明“单元装置式等分位移梳齿桥梁伸缩装置”总体结构爆炸示意图；
图2是本发明“单元装置式等分位移梳齿桥梁伸缩装置”俯视图；
图3是图2沿A—A向剖视示意图；
图4是是本发明“单元装置式等分位移梳齿桥梁伸缩装置”仰视图；
图5是图2之俯视条件下，内部结构分布情况示意图；
图6是在桥梁两端安装位移箱梁后的俯视图；
图7是在图6基础上安装二组铰链及减隔震支座二后的俯视图；
图8是在图7基础上，安装完三根横梁和三根位移箱梁，以及减隔震支座一后的俯视图。
图中标记说明：
1—左梳齿板，1.1—左防滑槽，1.2—右防滑槽，2—右梳齿板，3—中梳齿板，4—左位移箱，4.1—减隔震支座一，4.2—减隔震支座二，4.3—立板，5—右位移箱，6—位移箱梁，7—横梁，7.1—背板，8—左锚固构件，8.1—直立锚固筋，8.2—斜支撑，8.3—纵筋，8.4—横筋，9—右锚固构件，10—铰链，10.1—左铰轴，10.2—右铰轴，10.3—中铰轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。
如图1～8所示，为本发明单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，是一种针对大跨径桥梁（伸缩量≥1000mm）的梳齿状伸缩装置。包括：固连在梁端的左右位移箱、铰链、位移箱梁、横梁和左、中、右三块梳齿板；左右梳齿板通过高强螺栓分别固连左右位移箱梁上，各位移箱梁分别固连在左右梁端，中梳齿板固连在横梁上，所述横梁设置有在位移箱梁上，左、右梳齿板下方，根据伸缩量大小横向分别设置有至少一组减隔震支座（本发明实施例中，左、右梳齿板下方设置了沿横向分布的三组减隔震支座）；桥梁伸缩时，中梳齿板相对左右梳齿板等分位移。
为一便于解释各附图中的构件、各构件之间的位置及连接关系，设定沿桥梁上车辆行驶的左右向为纵向，透过附图页面方向为横向，沿页面上下为垂直向。
参考图1~图5，图1为一组单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置的总体结构爆炸视图，根据路面宽度，可设置多组相同结构的伸缩装置横向并列分布在桥梁伸缩缝两端。每一单元包括：呈镜像分布的左梳齿板1和右梳齿板2、呈镜像分布的左位移箱4和右位移箱5；还包括：位移箱梁6、横梁7、二组铰链10；由图1或图3可看出，所述左位移箱4左侧及右位移箱5的右侧分别设置有左锚固构件8和右锚固构件9，以左锚固构件8为例，该锚固构件的右侧设置有立板4.3，立板4.3的上部并列的焊接有沿纵向分布的8根纵筋8.3，每根纵筋的下部与立板4.3之间设置有斜支撑8.2，纵筋8.3的下部另设置有直立锚固筋8.1，该直立锚固筋8.1主要用于与桥梁端部的预埋件焊接固连，各纵筋8.3之间，还焊接有起横向固定作用的横筋8.4，每根纵筋8.3的上部均匀设置有三个直立长孔螺母，该长孔螺母用于通过高强螺栓与位于其上部的左梳齿板1固连；所述右位移箱5右侧的右锚固构件9与左锚固构件8结构相同且如上所述呈镜像分布，但右锚固构件9之每根纵筋上的长孔螺母用于通过高强度的螺栓固连位于其上部的右梳齿板2固连。
由图1可知，左梳齿板1和右梳齿板2之间，设置有中梳齿板3、所述中梳齿板3的左右侧设置有分别与左梳齿板1和右梳齿板2交叉配合的向外伸出的梳齿。左梳齿板1右侧及右梳齿板2的左侧分别设置有延伸至与中梳齿板3的左右侧梳齿之间交错排列的梳齿。
所述中梳齿板3下部设置有防尘板、所述防尘板之下是与防尘板固连的横梁7，所述横梁7包括三根沿横向平行分布的左横梁、中横梁和右横梁；三根横梁之下固连有背板7.1，所述背板7.1又与位移箱梁6固连，本发明实施例中，所述位移箱梁6有三根，各位移箱梁6沿纵向平行分布；三根横梁上也设置有均匀分布的直立长孔螺母，所述中梳齿板3与三根横梁之间通过高强螺栓固连。
每一组铰链10呈平行四边形结构，铰链10的两端通过左铰轴10.1和右铰轴10.2分别与左位移箱4和右位移箱5铰接，设置在所述铰链10中间铰接处的中铰轴10.3的上端固连在中横梁下部。这样一来，当两端的位移箱随着桥梁主体一起伸缩时，铰轴的作用起到了通过铰链10确保位移箱梁的两端在各位移箱中等距移动的作用，同时保证了中梳齿板3的梳齿相对于左右梳齿板的梳齿等距移动。
所述左位移箱4或右位移箱5上各设置有沿横向并列分布且固连为一体的三个箱体，所述箱体用于承载各位移箱梁的两端，并容置位移箱梁的两端沿纵向在箱体内伸缩。
由图1或图3可知，所述箱体承载各位移箱梁的位置，设置有呈四方块状的减隔震支座二4.2，所述减隔震支座二4.2起到弹性支撑作用，既可消除或减小噪音，又提升了位移箱梁的使用寿命，全面提升伸缩装置减隔震能力。
所述左位移箱4或右位移箱5的箱体上部，设置有一块承重钢板，所述承重钢板的上部设置有一整根呈长条状的减隔震支座一4.1，所述减隔震支座一4.1用于承载位于该减隔震支座一4.1上部的梳齿，可消除或减小噪音，提升伸缩装置减隔震能力。
所述减隔震支座二4.2或减隔震支座一4.1的左右侧各设置有限位块，减隔震支座一4.1的底部及背板7.1与中梳齿板3之间设置有高性能标高调节填充料，所述高性能标高调节填充料用于现场安装时调整减隔震支座一4.1及中梳齿板3的标高。本发明实施例中，所述高性能标高调节填充料是指现场搅拌的高性能混凝土，利用该高性能标高调节填充料，最终有利于灵活调整路面上的左、中、右梳齿板安装标高与路面沥青相一致。
本发明实施例中，所述减隔震支座二4.2或减隔震支座一4.1的主体材质是三元乙丙橡胶。也可以选取天然橡胶或合成橡胶，所述三元乙丙橡胶构成的主体材质内部，包覆了三层水平放置的钢板，各钢板沿垂直向均匀分布。由于所设置的各减隔震支座具有消能、吸音、减震、降噪等性能，因此可全面提升伸缩装置减隔震能力。
所述左梳齿板1、右梳齿板2和中梳齿板3的上表面，沿横向加工有一条呈正弦曲线状的防滑沟槽（本实施例中，中梳齿板3上的防滑沟槽未画出）。在满足防滑要求的同时，极大的减少了行车过程中因过渡性冲击产生的噪音。
需要说明的是：本发明单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，是以横向约2000mm宽为一组的单元结构件，一般情况下，路面宽度大于此宽度值，因此，可一次将多个单元结构件沿路面横向并列安装。
进上步需要说明的是：本发明单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，也需要在伸缩缝处的下部设置防水组件，由于防水组件采用现有技术设置，因此在本说明书中没有另加描述，只需要注意的是，防水组件的横向之间，可采用搭接方式组合，让流水只能向路边方向流动，以免向下漏水。
采用本发明单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，可取得如下诸多有益效果：
⑴ 本发明单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，本发明采用三分式梳齿板结构，将伸缩梳齿设置成三组四段结构，可有效解决大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩梳齿因齿侧间隙有限在水平转动时存在相互干扰的力学矛盾。
⑵ 本发明技术方案有效解决了大跨径桥梁伸缩装置相互交叉的伸缩齿由于长度过长在竖向转动时存在翘齿的行车安全问题。
⑶ 本发明技术方案采用波浪形防滑槽，在满足防滑要求的同时极大的减少了行车过程中因过渡性冲击产生的噪音。
⑷ 本发明技术方案采用减隔震支座，其材质是橡胶类减隔震材料，具有消能、吸音、减震、降噪等功效。
⑸ 利用本发明伸缩装置在现场施工时，清理、平整等过程简单方便，施工过程基本可与路面划线工序同步进行，施工完即可放行，大大缩短了施工周期。
⑹采用单元积木式悬臂梳齿板支撑单体，既可在现场逐一拼装，也可以在工厂内预先组装并定位后，再运输至现场整体安装，全部固化后再拆除工装工具，可确保桥梁伸缩装置安装过程方便、省时、精准。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电焊连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通或两个构件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
Claims (6)
1.单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，呈单元式结构，每一单元包括：呈镜像分布的左梳齿板（1）和右梳齿板（2）、左位移箱（4）、右位移箱（5），还包括：位移箱梁（6）、横梁（7）、至少二组铰链（10）；所述左位移箱（4）与右位移箱（5）的内侧之间设置有呈镜像相向分布的梳齿，左位移箱（4）或右位移箱的外侧分别设置有锚固构件，所述锚固构件的下部用于在现场安装时与桥梁端部设置的既有预埋件固连，锚固构件的上部均匀分布有直立的长孔螺母，所述长孔螺母用于通过高强螺栓与左梳齿板（1）或右梳齿板（2）固连；每一组铰链（10）呈平行四边形结构，铰链（10）的两端分别与左位移箱（4）和右位移箱（5）铰接；设定沿桥梁上车辆行驶方向为纵向；其特征在于：
所述左梳齿板（1）和右梳齿板（2）之间，设置有中梳齿板（3）、所述中梳齿板（3）的左右侧设置有分别与左梳齿板（1）和右梳齿板（2）的梳齿之间交叉配合且向外伸出的梳齿；
所述中梳齿板（3）下部设置有防尘板，所述防尘板与位于下方的横梁（7）固连，所述横梁（7）包括至少三根沿横向平行分布的左横梁、中横梁和右横梁；三根横梁之下固连有背板（7.1，）所述背板（7.1）又与位移箱梁（6）固连，所述位移箱梁（6）有至少三根，各位移箱梁（6）沿纵向平行分布；三根横梁上也设置有均匀分布的直立长孔螺母，所述中梳齿板（3）与三根横梁之间通过高强螺栓固连；
呈平行四边形结构的铰链（10）中间位置铰接处设置有中铰轴（10.3），所述中铰轴（10.3）的上端固连在中横梁下部；
所述左位移箱（4）或右位移箱（5）上各设置有沿横向并列分布且固连为一体的三个箱体，所述箱体用于承载各位移箱梁的两端，并容置位移箱梁的两端沿纵向在箱体内伸缩；
所述左梳齿板（1）、右梳齿板（2）和中梳齿板（3）的上表面，沿横向加工有至少一条呈正弦曲线状的防滑沟槽。
2.如权利要求1所述单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，其特征在于：所述箱体承载各位移箱梁的位置，设置有呈四方块状的减隔震支座二（4.2）。
3.如权利要求1所述单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，其特征在于：所述左位移箱（4）或右位移箱（5）的箱体上部，设置有一块承重钢板，所述承重钢板的上部设置有至少一根呈横向分布的长条状的减隔震支座一（4.1），所述减隔震支座一（4.1）用于承载位于该减隔震支座一（4.1）上部的梳齿。
4.如权利要求2或3所述单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，其特征在于：所述减隔震支座二（4.2）或减隔震支座一（4.1）的左右侧各设置有限位块，减隔震支座一（4.1）的底部以及背板（7.1）与中梳齿板（3）之间，设置有高性能标高调节填充料，所述高性能标高调节填充料高性能标高调节填充料是指现场搅拌的高性能混凝土，高性能标高调节填充料用于现场安装时调整减隔震支座一（4.1）及中梳齿板（3）的标高。
5.如权利要求2或3或4所述单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，其特征在于：所述减隔震支座二（4.2）和减隔震支座一（4.1）的主体材质是硫化橡胶，主体材质内部，包覆了至少一层水平放置的钢板，各钢板沿垂直向均匀分布。
6.如权利要求2或3或4或5中所述单元装配式等分位移梳齿桥梁伸缩装置，其特征在于：所述减隔震支座二（4.2）和减隔震支座一（4.1）的主体材质或者是三元乙丙橡胶、天然橡胶、合成橡胶中的一种。
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