CN1287586A - 用于支承高荷载的弹性支座 - Google Patents

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Abstract

一种弹性支座,其设置于桥梁的上段,或建筑结构的顶部与底部之间的中间部,以便支承荷载,该支座包括顶板(20),底板(30),以及弹性垫(10),该弹性垫的顶面上设置有滑动板(13a,13b),该弹性垫设置于顶板和底板(20,30)之间,该弹性垫(10)包括缸体部件(11),其上开设有多个圆柱形空腔(11a,11b);弹性部件(15a,15b),其分别与上述缸体部件(11)中的圆柱形空腔(11a,11b)固定;多个活塞(14a,14b),其用于将弹性部件(15a,15b)密封;弹性增强部件(16),其接纳缸体部件(11)和上述多个活塞(14a,14b),与后两者整体成形,从而可防止膨胀现象,仅仅在桥梁纵向产生弯曲,安全地支承较大的荷载,具有较广的应用性,使施工成本降低。

Description

用于支承高荷载的弹性支座
发明领域
本发明涉及设置于桥梁的顶梁处，或设置于建筑物的顶部与底部之间的弹性支座，其用于以稳定的方式支承荷载，本发明特别是涉及下述支承高荷载用的弹性支座，其可提高稳定性，同时支承较高的荷载，并且可通过减少本身的宽度而降低施工成本。
背景技术
图7所示的普通弹性支座100包括顶板200，底板300，位于这两者之间的弹性垫110。该弹性垫110包括由橡胶形成的主体111，多个增强板112，该板112嵌入主体111中，与水平方向保持平行。
弹性垫110是直接作为单个部件而设置的，以便在支承梁或建筑物的顶部荷载同时，允许产生压曲或滑动。作为替换方式，有时，为了按照预定方向，或以预定角度，对弹性垫110的压曲或滑动进行控制，最好采用通过顶板200和底板300增强的弹性支座100。在这里，通过在顶板200和底板300处相对应地设置止动件、导向件、夹持件或类似部件，对弹性垫110的运动方向进行控制，从而抑制上述弹性垫110的压曲或滑动。该技术为公知技术，故不对其进行具体描述。
由于弹性垫110中的主体111由橡胶制成，这样因橡胶的物理性质，在弹性垫110的内部，沿作用荷载的方向，按照预定的角度，产生压曲或滑动。此外，由于弹性垫110包括多个增强板112，这样可防止受压而产生的过度变形。还有，如果在地震的情况下，作用有过大的水平荷载，则作业能量便转变为橡胶主体111的变形能量，由此减小水平荷载造成的冲击。于是，弹性垫110必须是这样设计的，使得在橡胶的极限强度下，仍可进行正常动作。再有，该弹性垫110必须能承受大于设计荷载的临时超载或变形而不会被破坏。
如果荷载作用于普通的弹性垫110上，带有增强板112的主体111的变形(膨胀)在一定程度上受到抑制。但是，增强板112之间的主体111会向四周产生膨胀，也就是说，容易产生变形，由此耐久性和支承荷载应力降低。于是，在支承较大的荷载时，提高安全性的方面受到限制。另外，由于弹性垫的高度与桥梁的顶板的移动距离是成比例的，这样必须根据各种桥梁的顶板的移动距离，制造各种弹性垫。
因此，人们提出并采用图8所示的弹性支座(或弹性盆)。按照该弹性支座，弹性支座100包括顶板200，具有圆柱形空腔310的底板300，以及弹性垫120。该弹性垫120包括由橡胶制成的弹性部件121，该弹性部件121压靠于底板300的圆柱形空腔310中；活塞122，其嵌入上述圆柱形空腔310中，以便由弹性部件121弹性向上支承；滑动板123，其固定于该活塞122的顶面上，以便使顶板220顺利实现滑动；密封装置，其与活塞122固定，以便对压靠于圆柱形空腔310中的弹性部件121进行密封。在这里，滑动板123一般由聚四氟乙烯(PTFE)树脂形成。
从结构上讲，上述弹性垫120不能用作单独部件，其必须用于通过顶板200和底板300增强的弹性支座100。
如果需要，上述弹性支座100可形成各种形式。例如，图8表示可万向移动的弹性支座。在全方位固定的弹性支座的场合，去掉滑动板123，整体形成弹性垫120的活塞122和顶板200，由此借助嵌入到圆柱形空腔310中的活塞122，便防止顶板200向四周产生滑动。另外，在可单向移动的弹性支座的场合，在顶板200和/或活塞122处，沿一个方向形成有导向槽，单独的导向销嵌入到该导向槽中，或导向销设置于位于与导向槽相对应的位置的活塞122或顶板200处，由此使顶板200沿导向槽，按照一个方向滑动。
当在具有弹性垫120的弹性支座100上作用有竖向荷载时，活塞122向四周摆动，从而象图7所示的弹性支座100那样，其向四周压曲。
在图8所示的弹性支座100中，由于弹性部件121密封于底板300的圆柱形空腔310上，这样竖向荷载作用于弹性支座100上，从而即使在弹性部件121受压的情况下，仍不会产生膨胀。于是，图8所示的弹性支座100比图7所示的，具有弹性垫110的弹性支座100更安全，同时支承更高的荷载。
在图8所示的弹性支座100中，由于就力学结构来说，圆柱形空腔310，弹性部件121和活塞122为圆形，这样在增加弹性支座100的尺寸以便支承较高荷载的场合，根据本领域公知的Hoop公式，圆柱形空腔310的直径和深度，以及具有圆柱形空腔310的底板300的宽度增加预定值。
梁或构成梁的桁架的长度因其自重、外部力或温度的变化而伸缩。于是，为了支承梁或构成梁的桁架，考虑到安全性，要求适合的边缘距离。
在采用弹性支座支承梁或构成梁的桁架的场合，此时弹性支座固定于桥墩的顶面上，以便确保适合的边缘距离，则要求弹性支座具有预定的宽度。另外，为了安全地支承桥墩和弹性支座，也要求桥墩的顶面宽度具有规定的长度。如果无需增加用于确保边缘距离的弹性支座的宽度，以及用于支承弹性支座的桥墩的顶面宽度，则桥墩的整体宽度大于设计值，这会大大增加施工成本。于是，必须确定弹性支座的适合宽度，以及桥墩的顶表面的适合宽度，以便确保边缘距离，保证安全性。
发明概述
由于在采用图8所示的弹性支座100支承构成混凝土梁的梁或桁架的场合，必须使弹性支座100的尺寸增加到一定程度，以便支承足够高的荷载，这样只能使用于安全地支承弹性支座(100)的边缘距离增加。于是，由于只能使桥墩的整体宽度增加到设计值以上，这样会产生下述问题，即造成施工成本的浪费，会对使用造成限制。
再有，在车辆用桥梁的场合，特别是在铁道车辆用桥梁的场合，在桥梁中的梁上作用有动荷载。在这里，从安全的观点来说，支承动荷载用的弹性支座最好按照下述方式形成，该方式为：沿桥梁的轴向产生压曲，同时沿与纵向相垂直的方向，抑制压曲的发生，即抑制梁的扭曲。但是，由于图7所示的弹性垫110和图8所示的弹性支座100的结构允许向四周产生压曲，因此不能避免安全问题。
为了解决上述问题，本发明的目的在于通过在受压过程中限制膨胀的方式，提供一种支承高荷载用的弹性支座，从而由于单方向的压曲，提高了安全性，降低施工成本。
附图简述
通过参照附图的本发明的优选实施例的具体描述，更加容易得出本发明的上述目的和优点，其中；
图1为主要部件的分解透视图，其表示本发明的作为实例的弹性支座；
图2A～2C为本发明的第1实施例的，图1所示的弹性垫的图，其中图2A为弹性垫的平面图，图2B为图2A的正面剖视图，图2C为图2A的侧面剖视图；
图3A为表示下述状态的图，在该状态，在图2A所示的弹性垫上作用有偏心竖向荷载，该竖向荷载基本上沿与纵向相垂直的方向，另外图3B为表示在图2A所示的弹性垫上作用有基本上沿纵向的偏心竖向荷载的状态的图；
图4A为表示下述状态的图，在该状态，在图2A所示的弹性垫上作用有偏心水平荷载，该水平荷载基本上沿与纵向相垂直的方向，另外图4B为表示在图2A所示的弹性垫上作用有基本上沿纵向的偏心水平荷载的状态的图；
图5A和5B为本发明的第2实施例的，图1所示的弹性垫的图，其中图5A为该弹性垫的平面图，图5B为图5A的正面剖视图；
图6A和6B为本发明的第3实施例的，图1所示的弹性垫的图，其中图6A为该弹性垫的平面图，图6B为图6A的正面剖视图；
图7为表示普通的弹性支座的正面剖视图；
图8为表示另一种普通的弹性支座的正面剖视图。
优选实施例
为了实现上述目的，本发明提供一种用于支承高荷载的弹性支座，其包括顶板，底板，以及弹性垫，该弹性垫的顶面上具有一对滑动板，该弹性垫设置于上述顶板和底板之间，其中上述弹性垫包括：缸体部件，其包括多个圆柱形空腔；弹性部件，其压靠于上述缸体部件中的相应圆柱形空腔上；多个活塞，其嵌入上述缸体部件中的相应圆柱形空腔中，以便将压靠于其上的弹性部件密封；以及弹性增强部件，其与上述缸体部件和多个活塞整体成形，以便接纳该缸体部件和多个活塞，上述缸体部件包括板状体和多个缸体，该多个缸体内部形成有圆柱形空腔，该多个缸体从上述板状体底部伸出。
下面对本发明的优选实施例进行具体描述。
图1为主要部件的分解透视图，其表示本发明的作为实例的弹性支座。参照图1，本发明的弹性支座包括顶板20，底板30，以及弹性垫10，该弹性垫10的顶面设置有滑动板13a和13b(如图2a所示)，该弹性垫10设置于顶板20和底板30之间。上述顶板20和底板30的结构使得可对弹性垫10的运动方向进行任意控制。
首先，参照图1，对弹性支座中的各个部分的装配步骤进行描述。滑动板13a和13b安装于底板30的锁定部30b之间，顶板20的主体20a安装于滑动板13a和13b上。在这里，在主体20a的两侧伸出的板部20b中的槽口20c基本上与锁定部30b相对应，呈“”形状的固定部件40嵌入到放置于锁定部30b的台阶部30c上的顶板20的槽口20c中。在该状态，螺栓50以固定方式嵌入锁定部30b的锁定孔30d和固定部件40的锁定孔40a中，上述锁定孔30d与锁定孔40a连通，从而上述顶板20，弹性垫10和底板30以可相互保持联动的方式连接。
图1所示的顶板20和底板30的动作是公知的，下面简要地对其进行描述。对顶板20和底板30沿纵向的动作是通过下述方式控制的，该方式为：调节顶板20中的槽口20c的桥梁纵向的长度，以及固定部件40的桥梁纵向的长度。对顶板20和底板30沿与纵向相垂直的方向的动作是通过下述方式控制的，该方式为：调节上述槽口20c的宽度，以及固定部件40的向上伸出的长度。
图2A为本发明的第1实施例的弹性垫的平面图。图2B为图2A的正面剖视图，图2C为图2A的侧面剖视图，参照这些附图，本发明的第1实施例的弹性垫包括具有多个圆柱形空腔11a和11b的缸体部件11；压靠于缸体部件11中的相应圆柱形空腔11a和11b上的弹性部件15a和15b；多个活塞14a和14b，它们分别嵌入到缸体部件11中的相应圆柱形空腔11a和11b中，以便将压靠于其上的弹性部件15a和15b进行密封；以及弹性增强部件16，其与缸体部件11和多个活塞14a和14b整体成形，以便接纳该缸体部件11和多个活塞14a和14b。在这里，缸体部件11包括板状体12，具有圆柱形空腔11a和11b的多个缸体12a和12b，该多个缸体12a和12b从板状体12的底部伸出。
图3A为表示下述状态的图，在该状态，在图2A所示的弹性垫上作用有偏心竖向荷载，该竖向荷载基本上沿与纵向相垂直的方向，另外图3B为表示在图2A所示的弹性垫上作用有基本上沿纵向的偏心竖向荷载的状态的图。如图3A所示，即使在基本上沿与纵向相垂直的方向，即沿箭头所示的方向的偏心竖向荷载作用于弹性垫10上的情况下，仍不会将该弹性垫10压曲。另外，如图3B所示，如果基本上沿纵向的偏心竖向荷载作用于弹性垫10上，同时作用有竖向荷载的一侧的弹性增强部件16受压，另一侧的弹性增强部件16受拉，缸体部件11朝向作用有竖向荷载的一侧，倾斜预定角度，由此产生压曲。
图4A为表示下述状态的图，在该状态，在图2A所示的弹性垫上作用有偏心水平荷载，该水平荷载基本上沿与纵向相垂直的方向，另外图4B为表示在图2A所示的弹性垫上作用有基本上沿纵向的偏心水平荷载的状态的图。参照图4A和4B，顶板20刚好放置于固定在弹性垫10的顶面上的滑动板13a和13b上。因此，即使在沿任何一侧，即纵向或与纵向相垂直的方向作用有水平荷载的情况下，顶板20仍可在弹性垫10停止的状态下，以滑动的方式作相对自由运动。
图5A为本发明的第2实施例的，图1所示的弹性垫的平面图，图5B为图5A的正面剖视图。参照图5A和5B，增强部件16围绕缸体部件11的外表面，多个活塞14a和14b与该增强部件16整体成形，以便形成防腐部16a。如上所述，可通过将多个活塞14a和14b和缸体部件11的外表面包住的方式，防止由金属形成的相应部件产生腐蚀，由此延长产品的使用期限。
图6A为本发明的第3实施例的，图1所示的弹性垫的图，图6B为图6A的正面剖视图。参照图6A和6B，本发明的第3实施例的弹性垫10包括缸体部件11，其具有多个圆柱形空腔11a和11b；弹性部件15a和15b，其压靠于上述缸体部件11中的相应圆柱形空腔11a和11b上；多个活塞14a和14b，其嵌入缸体部件11中的相应圆柱形空腔11a和11b中，以便将压靠于其上的弹性部件15a和15b密封；弹性增强部件16，其与缸体部件11和多个活塞14a和14b整体成形，以便接纳该缸体部件11和多个活塞14a和14b。在这里，上述腔体部件11包括多个缸12a’和12b’，其内形成有圆柱形空腔11a和11b。
本发明的第3实施例的弹性垫10的优点在于与本发明的第1实施例的弹性垫10相比较，其具有较小的自重。但是，就更广泛地应用弹性增强部件16方面来说，最好选用第1实施例的弹性垫。比如，在第1实施例的弹性垫10中，由于缸体部件11中的板状体12通过弹性增强部件16支承，这样与第3实施例的弹性垫10相比较，可支承更高的竖向荷载。
在本发明的弹性垫10中，如参照图3A和3B所描述的那样，沿纵向顺利地发生压曲，沿与纵向相垂直的方向不发生压曲，这是本发明的特征，而已有技术是无法获得的。本发明的特点使本发明的弹性垫10用作支承车辆，特别是铁路车辆用桥梁中的梁体的装置。在此场合，预计会大大提高安全性。另外，如通过本发明实施例所描述的那样，与普通的弹性垫110或120不同，如果需要，可减小弹性垫10的宽度。还有，在相同支承面积的情况下，本发明的弹性垫10可支承高于普通的弹性垫110或120的荷载。
如上所述，按照本发明，与普通的弹性支座相比较，可支承较高的荷载。另外，在施工过程中，可通过下述效果，提高桥梁的安全性，该效果为：防止与纵向相垂直的方向的压曲。另外，如果需要，可以很容易地调节弹性支座的宽度，因此使施工成本降低。另外，本发明的弹性支座可按照提高商业价值的各种改进形式实施。
按照本发明，由于弹性增强部件接纳缸体部件和多个缸体，这样尢需单独的密封机构，同时使密封效果进一步提高。
本发明不限于具有一对圆柱形空腔的上述实施例，在后面所附的权利要求所定义的本发明的请求保护范围和实质内，容易得出各种变换和改进形式。

Claims (3)

1．一种用于支承高荷载的弹性支座，其包括顶板(20)，底板(30)，以及弹性垫(10)，该弹性垫(10)的顶面上具有一对滑动板(13a，13b)，该弹性垫(10)设置于上述顶板(20)和底板(30)之间，其特征在于上述弹性垫(10)包括：
缸体部件(11)，其内部形成有多个圆柱形空腔(11a，11b)弹性部件(15a，15b)，其压靠于上述缸体部件(11)中的相应圆柱形空腔(11a，11b)上；多个活塞(14a，14b)，其嵌入上述缸体部件(11)中的相应圆柱形空腔(11a，11b)中，以便将压靠于其上的弹性部件密封；以及弹性增强部件(16)，其与上述缸体部件(11)和多个活塞(14a，14b)整体成形，以便接纳该缸体部件(11)和多个活塞(14a，14b)，上述缸体部件(11)由板状体(12)和多个缸体(12a，12b)形成，该多个缸体(12a，12b)的内部分别形成有圆柱形空腔(11a，11b)，该缸体(12a，12b)相对该板状体(12)的底面伸出。
2．根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于上述缸体部件(11)包括多个缸体(12a’，12b’)，该缸体内部分别形成有圆柱形空腔(11a，11b)。
3．根据权利要求1或2所述的弹性支座，其特征在于围绕上述多个活塞(14a，14b)和上述缸体部件(11)的外表面的弹性增强部件(16)与该缸体部件和活塞整体成形，以便形成防腐部(16a)。
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