CN204570460U - 阻尼隔震橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阻尼隔震橡胶支座，包括：顶板、底板、橡胶构件和复数个阻尼器，阻尼器位于顶板和底板之间，顶板的至少一个边缘部的内表面开设有若干个与阻尼器一一对应的孔槽，阻尼器的自由端不接触地嵌入孔槽内并且其结合端固定在底板的内表面上；本实用新型的阻尼隔震橡胶支座能够在桥梁受到强烈地震作用时耗散地震能量并同时防止由于橡胶构件的实际形变量大于设计形变量而导致的阻尼隔震橡胶支座的自身结构被破坏的现象，有利于保证桥梁结构在强烈地震作用下的安全性。

Description

阻尼隔震橡胶支座

技术领域

本实用新型属于桥梁结构工程领域，涉及一种阻尼隔震橡胶支座。

背景技术

在地震作用下桥梁上部结构发生落梁是桥梁倒塌的主要原因之一。为了保障桥梁上部结构在地震作用下的安全性，在桥梁的上部结构和下部结构之间设置减隔震支座是最简单、最直接和最经济的措施。

当前最常用的减隔震支座为铅芯橡胶支座。在地震作用下，铅芯橡胶支座的铅芯屈服，以耗散地震能量。但是该铅芯橡胶支座在地震作用下橡胶易开裂，导致铅芯外露，从而污染环境，不符合环保的要求，并且治理污染的成本也较高。另外，若不采用铅芯橡胶支座，也可以直接采用具有较好阻尼特性的橡胶来制作橡胶支座，以提高普通橡胶支座的阻尼特性，但是制作成本较高。然而，在强烈地震作用下，上述两种橡胶支座均可能发生因橡胶层过度变形而导致的自身结构被破坏的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种阻尼隔震橡胶支座，用于解决目前的橡胶支座在地震作用下由于橡胶层的过度变形而导致自身结构被破坏的现象。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种阻尼隔震橡胶支座，包括：顶板、底板、位于顶板和底板之间的橡胶构件和复数个设置在顶板和底板之间的阻尼器，顶板的边缘部的内表面开设有若干个与阻尼器一一对应的孔槽，阻尼器的自由端不接触地嵌入孔槽内并且其结合端固定于底板的内表面。

在本实用新型的优选实施例中，若干个孔槽均匀分布在边缘部的内表面上。进一步地，孔槽的横截面为圆形、椭圆形或矩形。

在本实用新型的优选实施例中，阻尼器包括悬臂棒、锚固螺栓和锚固垫板，悬臂棒通过锚固螺栓和锚固垫板锚固在底板的内表面上。进一步地，悬臂棒由钢或软钢制成。

在本实用新型的优选实施例中，橡胶构件包括：与顶板的内表面中央区域固定连接的上连接板、与底板的内表面中央区域固定连接的下连接板、若干块加劲板以及若干块橡胶层，加劲板和橡胶层在上连接板和下连接板之间呈交错排列。进一步地，橡胶构件还包括设置在顶板和底板之间的橡胶保护层，橡胶保护层环绕上连接板、加劲板、橡胶层和下连接板的外周设置以对上连接板、加劲板、橡胶层和下连接板进行包裹。

在本实用新型的优选实施例中，上连接板、加劲板、橡胶层和下连接板为矩形板件、圆形板件或菱形板件。

在本实用新型的优选实施例中，加劲板由钢材料制成。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

首先，本实用新型的阻尼隔震橡胶支座在顶板和底板之间设置了复数个阻尼器，并且在顶板的边缘部的内表面开设了与这些阻尼器一一对应的若干个孔槽，阻尼器的自由端不接触地嵌入与之相对应的孔槽内，阻尼器的结合端固定在底板的内表面上。因为阻尼器的自由端与对应的孔槽的内侧壁和底面具有一定间隙，所以当桥梁在正常使用情况下或者受到轻微地震作用时(即阻尼隔震橡胶支座的橡胶构件的实际形变量小于设计形变量)，阻尼器的自由端能够随着橡胶构件的形变方向在孔槽内以较小的位移量进行移动并且保持与孔槽的不接触状态，从而满足阻尼隔震橡胶支座在静力下的使用需求。

其次，本实用新型的阻尼隔震橡胶支座的阻尼器由钢材料制成，具有一定的屈曲耗能性能，当桥梁受到强烈的地震作用时，若阻尼隔震橡胶支座的橡胶构件的实际形变量达到其设计形变量，则阻尼器的自由端会滑移至与对应的孔槽的内侧壁和/或底面相接触；一方面，孔槽对阻尼器的自由端的限制作用和阻尼器的支撑作用会限制阻尼隔震橡胶支座的橡胶构件的进一步形变，从而防止橡胶构件可能出现的自身结构损坏的现象；另一方面，孔槽对阻尼器的自由端的限制作用和阻尼器的屈曲耗能性能会使阻尼器在阻尼隔震橡胶支座的顶板的挤压作用下发生塑性变形，从而耗散掉部分地震能量，满足桥梁的一定程度的减震耗能需求。

总之，本实用新型的阻尼隔震橡胶支座不仅在正常使用状态时能够满足一定的形变需求，而且在地震作用下既能够通过橡胶构件的形变耗能，又能够通过阻尼器的塑性变形耗能，同时还能防止橡胶构件发生过大的形变，增加了桥梁的阻尼，减少了桥梁结构在地震下的响应，耗散了部分地震能量，并在一定程度上防止橡胶构件结构被破坏的现象，使桥梁获得良好的抗震结构安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的阻尼隔震橡胶支座的立面图。

图2为图1的阻尼隔震橡胶支座的俯视图。

图3为图1的阻尼隔震橡胶支座的A-A剖视图。

图4为本实用新型实施例二的阻尼隔震橡胶支座的剖视图。

附图标记：

顶板1、连接螺栓 2、悬臂棒 3、锚固螺栓 4、锚固垫板 5、上连接板 6、下连接板 7、底板 8、加劲板 9、橡胶层 10、孔槽 11、橡胶保护层 12。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

本实施例的阻尼隔震橡胶支座安装在桥梁的梁体和墩台之间，用于为桥梁提供减震限位支撑，并在一定程度上防止自身结构在大地震作用下可能发生的橡胶层被破坏的现象。

如图1至图4所示，本实施例中的阻尼隔震橡胶支座包括：顶板1、橡胶构件、底板8和多个阻尼器。

其中，顶板1的上表面与桥梁的梁体相连并且其下表面中间区域与橡胶构件的上表面相连。顶板1为矩形板件，其至少一个边缘部的内表面开设有若干个与阻尼器一一对应的孔槽。本实施例中，顶板1的四个边缘部的内表面均开设有孔槽11，这些孔槽11均匀分布在四个边缘部的内表面上。孔槽11的截面形状没有特殊的要求，只要其截面面积大于阻尼器相对应一端的最大截面面积即可，如，孔槽11可以是截面为矩形的条形槽，也可以是截面为圆形的圆形槽，还可以是截面为椭圆形的椭圆形槽，本实施例中优选截面为圆形的圆形槽。

底板8的上表面与橡胶构件的下表面相连并且其下表面与桥梁的墩台相连。

橡胶构件设置在顶板1和底板8之间，其包括上连接板6、下连接板7、若干块加劲板9、若干块橡胶层10和橡胶保护层12。

上连接板6的上表面与顶板1的下表面固定连接。本实施例中，采用连接螺栓2将上连接板6、顶板1和桥梁的梁体锚固在一起。下连接板7的下表面与底板8的上表面固定连接。本实施例中，采用连接螺栓也将下连接板7、底板8和桥梁的墩台锚固在一起。由此，通过上连接板6和下连接板7的连接将阻尼隔震橡胶支座和桥梁连在一起并形成完整的传力路径。上述连接螺栓还可以采用高强螺栓。

实际上，上连接板6和下连接板7还可以采用其它连接方式与桥梁的梁体或墩台相连。例如，可以在上连接板6和下连接板7上设置连接装置，在桥梁的梁体和墩台上预先设置连接孔位，通过连接装置与对应的连接孔位进行连接；也可以在上连接板6和下连接板7上设置连接孔位，在桥梁的梁体和墩台上预先设置连接钢筋，通过连接钢筋与对应的连接孔位进行连接。

加劲板9和橡胶层10设置在上连接板6和下连接板7之间，通过硫化工序连接在一起，形成相互交错排列的结构。本实施例中，橡胶层10有八层，加劲板9有七层。加劲板9优选为由钢材料制成。

橡胶保护层12竖直设置在上连接板6和下连接板7之间，从上连接板6、加劲板9、橡胶层10和下连接板7的外围完全包裹住上连接板6、加劲板9、橡胶层10和下连接板7，起到保护其结构的作用。橡胶保护层12的厚度根据环境温度和使用需求确定。

所有的阻尼器均设于顶板1和底板8之间，并且与孔槽11一一对应设置。阻尼器的自由端不接触地嵌入孔槽11内并且其结合端固定在底板8的内表面上。因为阻尼器的自由端与孔槽11的内侧壁和/或底部并不接触，所以阻尼器并不承受竖向的载荷，而是加劲板9和橡胶层10来承受竖向的载荷，故所承受的竖向载荷决定了加劲板9和橡胶层10的层数。本实施例中的阻尼器包括悬臂棒3、锚固螺栓4和锚固垫板5。

悬臂棒3由钢材料制成，既可以采用普通的钢材料，也可采用耗能较好的软钢材料。悬臂棒3包括头部(即阻尼器的自由端)和杆部。头部的外形为曲面，其能够嵌入孔槽11内但在正常情况下并不与孔槽11的内侧壁和底面相接触。本实施例中，悬臂棒3的头部的横截面优选为圆形。悬臂棒3的杆部的横截面可以优选为圆形、矩形或其他形状，本实施例中优选为圆形。悬臂棒3的杆部的底端(即阻尼器的结合端)通过锚固垫板5和锚固螺栓4被锚固在底板8的上表面，以便使悬臂棒3容易地更换。

悬臂棒3的排列数量和头部曲面形状可以根据阻尼隔震橡胶支座的设计载荷通过计算确定。根据材料力学知识通过推导计算得到，悬臂棒的截面半径为时截面耗能效果最好，其中r₀为悬臂棒底部截面的半径，H₁为悬臂棒的高度，x为悬臂棒顶部到计算截面的距离，通过各个截面的r来确定悬臂棒的外形；同样可以得到悬臂棒的水平推力其中E为钢材的弹性模量，I₀为底部截面的惯性矩，ε_max为钢材的屈服应变，这样得到悬臂棒的屈服力。通过设计总的屈服力除以单个悬臂棒的屈服力得到悬臂棒的数量。顶板1上开设的孔槽11的尺寸也根据阻尼隔震橡胶支座的设计位移量和悬臂棒3的头部尺寸通过计算确定，设计位移量根据实际桥梁设计中支座的允许位移量确定。

如图2所示，悬臂棒3的头部的最大横截面半径R₁应小于孔槽11的半径R₂，以便在正常情况下(非大地震的作用下)悬臂棒3的头部与孔槽11的内侧壁不相接触。这样，当悬臂棒3的头部嵌入孔槽11后，其头部与孔槽11的内侧壁具有一定间隙，以保证阻尼隔震橡胶支座在正常使用情况下的水平位移。

如图1所示，悬臂棒3的高度H₁应该大于顶板1和底板8的间距H₂，以使悬臂棒3的头部能够嵌入孔槽11内，同时悬臂棒3的高度H₁应该小于孔槽11的底面和底板8的间距H₃，以使悬臂棒3的头部在正常情况下不与孔槽11的底面相接触。

本实施例的阻尼隔震橡胶支座的工作原理如下：

在桥梁正常使用的情况下或桥梁受到轻微地震的作用时，悬臂棒3的头部在孔槽11以很小的位移量进行滑移并且不与孔槽11的内侧壁相接触。

当桥梁受到强烈地震的作用时，若阻尼隔震橡胶支座中橡胶构件的形变量到达设计形变量时，悬臂棒3的头部会滑移至与孔槽11的内侧壁和/或底面相接触。孔槽11对悬臂棒3的头部的限位作用和悬臂棒3的支撑作用会限制橡胶构件的继续形变，使得阻尼隔震橡胶支座的形变量不再继续增大，同时悬臂棒3在顶板1的挤压作用下发生屈曲和塑性变形，以耗散地震能量，从而防止阻尼隔震橡胶支座的橡胶构件因发生实际形变量大于设计形变量而导致的阻尼隔震橡胶支座的自身结构被破坏的现象，有利于保证桥梁结构在强烈地震作用下的安全性。

实施例二

实施例一中的阻尼隔震橡胶支座的上连接板6、加劲板9、底板8和下连接板7均为矩形构件。然而，如图4所示，上连接板6、加劲板9、底板8和下连接板7还可以均为圆形板件。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻尼隔震橡胶支座，包括：顶板、底板和位于所述顶板和所述底板之间的橡胶构件，其特征在于：还包括复数个设置在所述顶板和所述底板之间的阻尼器，所述顶板的边缘部的内表面开设有若干个与所述阻尼器一一对应的孔槽，所述阻尼器的自由端不接触地嵌入所述孔槽内并且其结合端固定于所述底板的内表面。

2.根据权利要求1所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：若干个所述孔槽均匀分布在所述边缘部的内表面上。

3.根据权利要求2所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述孔槽的横截面为圆形、椭圆形或矩形。

4.根据权利要求1所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述阻尼器包括悬臂棒、锚固螺栓和锚固垫板，所述悬臂棒通过所述锚固螺栓和所述锚固垫板锚固在所述底板的内表面上。

5.根据权利要求4所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述悬臂棒由钢或软钢制成。

6.根据权利要求1至5中任一所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述橡胶构件包括：与所述顶板的内表面中央区域固定连接的上连接板、与所述底板的内表面中央区域固定连接的下连接板、若干块加劲板以及若干块橡胶层，所述加劲板和所述橡胶层在所述上连接板和所述下连接板之间呈交错排列。

7.根据权利要求6所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述橡胶构件还包括设置在所述顶板和所述底板之间的橡胶保护层，所述橡胶保护层环绕所述上连接板、所述加劲板、所述橡胶层和所述下连接板的外周设置以对所述上连接板、所述加劲板、所述橡胶层和所述下连接板进行包裹。

8.根据权利要求6所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述上连接板、所述加劲板、所述橡胶层和所述下连接板为矩形板件或圆形板件。

9.根据权利要求6所述的阻尼隔震橡胶支座，其特征在于：所述加劲板由钢材料制成。