CN208328669U - 弹性互动摩擦芯橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弹性互动摩擦芯橡胶支座。由加劲钢板、橡胶层和混合摩擦芯组成，其中混合摩擦芯包括上封板、上盖板、受拉弹簧、摩擦颗粒、下封板、纤维布，可作为独立元件嵌于支座主体内部，并为橡胶支座提供摩擦耗能能力。混合摩擦芯中上盖板、下封板和纤维布共同组成封闭腔体，腔体内部充满摩擦颗粒，受拉弹簧两端分别以锚固的方式固定于上盖板和下封板，上盖板位于纤维布围成的筒中并且可以在其内部上下滑动。本实用新型解决了传统铅芯橡胶支座污染环境、耐热及耐久性能差等问题，提出了一种可以独立生产并直接使用的混合摩擦芯，并通过在内部埋入混合摩擦芯，使橡胶支座具有摩擦耗能能力，提高了橡胶支座的减震性能。

Description

弹性互动摩擦芯橡胶支座

技术领域

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种具有摩擦耗能能力的弹性互动摩擦芯橡胶支座。

背景技术

板式橡胶支座因其构造简单、造价低、安装方便等特点，获得了越来越多的重视。但是板式橡胶支座因其耗能能力低下，导致其减隔震性能有限。因此需要对其进行性能上的优化，特别是提高阻尼性能，增强耗能能力。

目前对于传统板式橡胶支座的性能优化方案有很多，其中铅芯橡胶支座是目前工程中应用最为广泛的一种。铅芯橡胶支座是在普通橡胶支座的基础上，在内部加入一根或多根铅棒，并依靠铅芯较强的塑性变形能力，改善橡胶支座的阻尼性能。该支座具有良好的力学性能，靠支座内铅芯的屈服变形来吸收和消耗地震能量，同时可延长结构周期，减隔震效果较好。

然而铅是一种有毒的金属物质，不但在生产过程中容易对人身造成伤害，在使用过程中也容易对环境造成污染。同时，铅芯橡胶支座在吸收地震能量后铅芯温度会升高，造成铅芯力学性能发生弱化及阻尼比降低。此外，铅材料还具有耐久性差等特点，增加了维护成本。在人们节能环保意识逐渐加强并普遍追求低碳环保、经济合理、维养方便的新型减隔震技术的今天，铅芯橡胶支座已经无法适应新时代的发展理念。

因此有必要提出新的支座性能优化设计方案，在采用环保、耐热、耐久材料的前提下，提升橡胶支座的抗震性能，特别是大幅度提高支座的耗能能力。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提出在现有高阻尼细密钢丝网橡胶支座的基础上埋入一种由弹簧-摩擦颗粒组成的混合摩擦耗能元件，提供一种具有摩擦耗能能力的弹性互动摩擦芯橡胶支座。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：弹性互动摩擦芯橡胶支座，由加劲钢板、橡胶层和混合摩擦芯组成，加劲钢板和橡胶层自上而下交替分布叠放，经充分粘合，硫化，形成支座主体，所述支座主体中部开有孔道，所述孔道为非贯穿孔道，所述混合摩擦芯嵌于支座主体的孔道内；混合摩擦芯由上封板、上盖板、受拉弹簧、摩擦颗粒、下封板和纤维布组成，受拉弹簧的两端分别固定于上盖板和下封板之间，上封板位于上盖板上方，上封板的四周和下封板的四周通过纤维布连接，使所述上封板、下封板和纤维布共同组成封闭腔体，所述上盖板能在该封闭腔体内上下滑动；所述上盖板、下封板和纤维布围成的空间内充满摩擦颗粒。

本实用新型中，受拉弹簧两端分别通过锚固方式固定于上盖板和上封板上。

本实用新型中，通过调整受拉弹簧参数，改变混合摩擦芯内部摩擦颗粒间的挤压力，使得支座橡胶无需较大的轴压力，便可稳定工作。

本实用新型中，上封板与下封板的材质为钢板。与橡胶层通过硫化形成可靠粘结，使得其可以随周围的橡胶层共同移动，参与支座主体剪切变形。

本实用新型中，混合摩擦芯中的填充材料采用多级配摩擦颗粒，其目的是在支座发生剪切变形的过程中可以发生摩擦颗粒间的相对位移，同时由于摩擦颗粒具有稳定摩擦性能及高摩擦系数的特点，可以大大提高支座的摩擦耗能能力。

本实用新型中，摩擦颗粒由上盖板、下封板和纤维布所组成腔体包裹，其中上盖板位于纤维布围成的筒中并且可以上下滑动，其目的是封闭腔体内摩擦颗粒，同时有利于对封闭腔体内摩擦颗粒间的挤压力进行调整。

本实用新型中，上盖板和下封板之间使用受拉弹簧进行连接，一方面有利于通过受拉弹簧受拉使上盖板对封闭腔体内摩擦颗粒进行挤压，增加摩擦颗粒间的压力，提高摩擦颗粒间滑动摩擦时产生的摩擦耗能；另一方面，受拉弹簧在随支座位移发生变形的过程中，受拉弹簧与摩擦颗粒间也将产生滑动摩擦，提供摩擦耗能能力；此外，受拉弹簧在发生受拉弹性变形的过程中可以对其周围的摩擦颗粒进行挤压，增大摩擦颗粒间的正压力，从而进一步增加颗粒间的相互摩擦，提高摩擦耗能能力。受拉弹簧、摩擦颗粒两者相互作用，形成弹性互动的工作机制。

本实用新型中，混合摩擦芯的外部包裹采用纤维布，一方面起到封闭摩擦颗粒的作用，另一方面由于其为柔性材料，使得摩擦芯整体可以随支座位移而发生变形，同时不改变支座的整体水平刚度。

本实用新型中，受拉弹簧的刚度、数量、分布、尺寸等可根据尺寸及设计需要进行调整。

本实用新型的工作原理为：在地震荷载作用下，当支座发生水平变形时，由弹簧、摩擦颗粒组合而成的混合摩擦芯随其周围橡胶共同移动，在此过程中混合摩擦芯发生变形，而摩擦芯在变形的过程中可以在内部产生摩擦耗能，从而使橡胶支座具有摩擦耗能能力。其中混合摩擦芯内部包括两种不同形式的滑动摩擦耗能：一方面由于上盖板通过弹簧弹性受拉对摩擦颗粒进行挤压，摩擦颗粒在发生相对位移的过程中会发生摩擦颗粒间的滑动摩擦耗能；另一方面由于弹簧会随支座位移而发生变形，在变形的过程中会与其周围的摩擦颗粒发生相对位移，从而弹簧与摩擦颗粒间将产生摩擦耗能；此外，在弹簧发生弹性变形的过程中会对其周围的摩擦颗粒进行挤压，进一步增加摩擦颗粒间的相互摩擦，提高支座的摩擦耗能能力，两者相互作用，形成弹性互动的工作机制。

本实用新型主要提供了如下的优点：

1)本实用新型所提供的弹性互动摩擦芯橡胶支座通过在内部埋入混合摩擦芯的方法，使得支座具有摩擦耗能能力，并提高了支座的阻尼性能，使其可以满足大部分工程对于阻尼的需求，无需配置如阻尼器等其他辅助设备，可以大大降低工程成本投入，降低设计及施工难度。

2)本实用新型提出了一种可以独立制作生产并直接埋于橡胶支座内部的摩擦耗能元件，具有生产工艺简单、使用方便等特点。

3)本实用新型全部采用环保、耐热、耐用材料，解决了制约橡胶支座发展的一大问题，实现可持续发展。

4)本实用新型所提供的装置内部所嵌入的所有材料均为软性材料，有利于随支座发生变形，产生摩擦耗能，提高阻尼性能。

5)本实用新型提供的装置充分贯彻减隔震理念，不需要通过上下板分别固定于主梁及桥墩，可以充分地延长结构周期，降低结构响应，并提高结构位移容许值。

6)本实用新型提供的弹性互动摩擦芯橡胶支座中混合摩擦芯内部可以通过调整弹簧竖向刚度来改变摩擦颗粒间的挤压力，因此支座不需要较大的轴压力就可以实现较强摩擦耗能能力。

7)本实用新型所提供的装置简单易用，不包含复杂的加工技术，几何尺寸灵活可控，各部分均采用常见的工程材料，有利于控制工程成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体剖视图。

图2为本实用新型的侧视图。

图中标号：1为加劲钢板、2为橡胶层、3为上封板、4为上盖板、5为受拉弹簧、6为摩擦颗粒、7为下封板、8为纤维布。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明。

实施例1：请见图1和图2，一种高性能混合摩擦芯橡胶支座，内部由加劲钢板1、橡胶层2、上封板3、上盖板4、受拉弹簧5、摩擦颗粒6、下封板7、纤维布8组成；其中，上封板3、上盖板4、受拉弹簧5、摩擦颗粒6、下封板7、纤维布8共同组成混合摩擦芯。其中，加劲钢板1和橡胶层2交替分布叠放，经充分粘合，硫化形成可靠粘结的支座主体，所述支座主体的中部开有孔道，所述孔道为非贯穿孔道，所述混合摩擦芯嵌于支座主体的孔道内；所述混合摩擦芯中上盖板4、下封板7和纤维布共同组成封闭腔体，腔体内部充满摩擦颗粒，受拉弹簧5两端分别以锚固的方式固定于上盖板4和下封板7，上盖板位于纤维布8围成的筒中并且可以在其内部上下滑动。

作为本实用新型的技术要点之一的混合摩擦芯内部采用摩擦颗粒6作为填充料，其具有较大的摩擦系数，可以提高摩擦效率，提供稳定的摩擦耗能能力。

作为本实用新型的技术要点之一的上盖板4与下封板7之间采用受拉弹簧5进行连接，既可以通过上盖板4为其内部的摩擦颗粒6提供压力，提高摩擦颗粒间的摩擦耗能能力；也可以在受拉弹簧5随支座位移发生弹性变形的过程中与其周围摩擦颗粒6发生相对位移，从而产生摩擦耗能；同时，在这一过程中弹簧也对其周围摩擦颗粒6进行挤压，进一步提高摩擦颗粒6间的正压力，从而提高摩擦颗粒间摩擦耗能能力。弹簧、摩擦颗粒两者相互作用，形成弹性互动的工作机制。

作为本实用新型的技术要点之一的上盖板4位于纤维布8围成的筒中并且可以在其内部上下滑动，其目的是可以通过受拉弹簧5的拉力对摩擦颗粒6进行挤压，调整摩擦芯内部的颗粒间压力。

作为本实用新型的技术要点之一的混合摩擦芯外部竖向采用纤维布8包裹，其目的是使混合摩擦芯可以随周围橡胶而发生变形，保障摩擦耗能的产生。

作为本实用新型实施例的又一种变换，所述在橡胶层２中埋入的混合摩擦芯可以为一个或多个，并呈对称布置。

作为本实用新型实施例的又一种变换，摩擦颗粒6可以为其他稳定且摩擦系数高的材料。

作为本实用新型实施例的又一种变换，受拉弹簧5的数量、分布、尺寸等可根据设计需要进行调整。

上述的对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，因此，本实用新型的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.弹性互动摩擦芯橡胶支座，由加劲钢板、橡胶层和混合摩擦芯组成，其特征在于：加劲钢板和橡胶层自上而下交替分布叠放，经充分粘合，硫化，形成支座主体，所述支座主体中部开有孔道，所述孔道为非贯穿孔道，所述混合摩擦芯嵌于支座主体的孔道内；混合摩擦芯由上封板、上盖板、受拉弹簧、摩擦颗粒、下封板和纤维布组成，受拉弹簧的两端分别固定于上盖板和下封板之间，上封板位于上盖板上方，上封板的四周和下封板的四周通过纤维布连接，使所述上封板、下封板和纤维布共同组成封闭腔体，所述上盖板能在该封闭腔体内上下滑动；所述上盖板、下封板和纤维布围成的空间内充满摩擦颗粒。

2.根据权利要求1所述的弹性互动摩擦芯橡胶支座，其特征在于受拉弹簧两端分别通过锚固方式固定于上盖板和上封板上。

3.根据权利要求1所述的弹性互动摩擦芯橡胶支座，其特征在于通过调整受拉弹簧参数，改变混合摩擦芯内部摩擦颗粒间的挤压力，使得支座橡胶无需较大的轴压力，便可稳定工作。

4.根据权利要求1所述的弹性互动摩擦芯橡胶支座，其特征在于上封板与下封板的材质为钢板。

5.根据权利要求1所述的弹性互动摩擦芯橡胶支座，其特征在于混合摩擦芯中的填充材料采用多级配摩擦颗粒。