CN220318350U - 一种减隔震耗能橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减隔震耗能橡胶支座，属于梁桥工程的技术领域。橡胶支座包括：支座本体、限位组件、剪力开关和摩擦组件。所述摩擦组件用于减震、隔震；正常状态下，剪力开关水平向将支座本体限位于滑动区域内；反之，剪力开关对支座本体无限定，支座本体于滑动区域内滑移。本实用新型大大提升了橡胶支座本体的安全性和减隔震性能，具有结构稳定且滑移可控、易于更换、调高的优势，与现有减隔震支座相比具有更高的性价比，应用范围更广，除可替代减隔震体系桥梁的减隔震支座外，也可广泛用于中小跨径梁式桥。

Description

一种减隔震耗能橡胶支座

技术领域

本实用新型属于梁桥工程的技术领域，特别是涉及一种减隔震耗能橡胶支座。

背景技术

橡胶支座是桥梁工程中应用最为广泛的支座形式，在我国中小跨径桥梁中应用的比例高达80％以上。其具有良好的经济性以及正常使用性能，可以有效传递上部结构的竖向作用与水平作用，也可以适应上部结构的水平变位与转动。然而，每当地震发生时，采用普通板式橡胶支座的桥梁安全面临重大考验。这种采用板式橡胶支座的桥梁，梁体直接置于支座之上，支座橡胶层与梁体或墩顶之间仅依靠摩擦提供水平约束。大震作用下，当上部结构传递给支座的地震水平力大于其所能提供的最大摩擦力时，梁体与支座之间就会产生滑动，虽然具有一定的隔震作用，但该滑动可能发生在支座上表面，亦可能发生在支座下表面，甚至上下表面均发生滑动，滑动行为难以预测，且滑动过程中，支座会发生倾斜、卡压、翻滚致使传递给墩柱的水平力具有一定的随机性，滑动的不可控甚至发生落梁，为桥梁结构的进行准确的抗震设计带来很大挑战。现有研究表明，支座的平稳滑动具有较好的隔震作用，但当支座发生倾斜、卡压、翻滚时，其隔震能力将无法正常发挥，反而使桥梁的受力更为复杂。因此，如何使支座水平方向在小位移工况下实现平稳传力和适应变形，在大震工况下能够自由、平稳、顺畅的滑动隔震，确保起滑力和滑动过程可控，从而保证橡胶支座本体的隔震稳定性，同时又不失经济性，成为当前橡胶支座及其桥梁抗震设计迫切需要解决的问题。同时，目前桥梁常用的减隔震橡胶支座如天然橡胶支座(LNR)、铅芯橡胶支座(LRB)及高阻尼橡胶支座(HDR)，虽然有较好的减隔震能力，但其与墩梁之间的连接构造复杂(大量预埋及现浇结构)、成本较高且更换困难，且无法调高，也影响了其应用范围，降低了桥梁的可维护性。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种减隔震耗能橡胶支座。

本实用新型采用以下技术方案：一种减隔震耗能橡胶支座，设于基石和被承载结构物之间；橡胶支座包括：

支座本体，其上表面内嵌有上钢板；

限位组件，设于所述基石上且分布在所述支座本体的周边；所述限位组件分隔出支座本体的滑动区域；

剪力开关，沿竖向设于上钢板和被承载结构物之间；

摩擦组件，沿横向设于上钢板和被承载结构物的连接处；所述摩擦组件用于减震、隔震；

正常状态下，剪力开关水平向将支座本体限位于滑动区域内；反之，剪力开关对支座本体无限定，支座本体于滑动区域内滑移。

在进一步的实施例中，所述限位组件包括：至少一组可拆挡件和若干组固定挡件，分别布设于所述支座本体的四周；所述可拆挡件、固定挡件的内壁与支座本体的对应侧面之间留有预定距离Δd，形成可操作空间。

在进一步的实施例中，所述可拆挡件包括：预埋钢块，预埋于所述基石内；所述预埋钢块的上表面具有凹槽结构；

活动挡块，嵌入在所述凹槽结构内；

所述固定挡件包括一体成型的安装部和止挡部；其中，所述安装部预埋在垫石中，所述止挡部暴露于所述垫石。

通过采用上述技术方案，方便支座本体的移出或移入。

在进一步的实施例中，所述上钢板的上表面自上向下凹陷预定深度形成平面凹槽；所述摩擦组件包括：

摩擦板，内嵌于所述上钢板的平面凹槽；所述摩擦板的厚度大于平面凹槽的深度；

预埋板，连接在所述被承载结构物的底面；所述摩擦板和预埋板之间构成摩擦副。

在进一步的实施例中，所述剪力开关包括：

下定位孔，开设于所述平面凹槽的指定位置处；

抗剪块，固定于所述预埋板的指定位置处；所述抗剪块内设有贯穿其轴向的上定位孔；

剪力销，同时贯穿于上定位孔和下定位孔；所述剪力销的外边缘指定位置处沿周向开设有剪力销缺口。

在进一步的实施例中，所述支座本体的下表面内嵌有下钢板；所述上钢板和/或下钢板的边缘设置为倒角或者圆角。

在进一步的实施例中，所述预埋板的边缘处设置有凹凸结构。

在进一步的实施例中，所述摩擦板采用超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、不锈钢、铸铁、半金属摩擦材料、或尼龙中的一种制备而成；

所述支座本体的外壁包裹有橡胶圈。

在进一步的实施例中，所述剪力开关还包括：

导线管，设于所述预埋板的上表面；

拉线，其一端连接于所述抗剪块，另一端穿过所述导线管并暴露于被承载结构物；

接头，设于所述拉线的另一端。

本实用新型的有益效果：本实用新型在座本体底部四周设置固定挡件及可拆挡件来限制支座下部的大幅水平滑动，再通过在支座本体的上钢板与梁体间设置剪力开关，可形成结构稳定且滑移可控的橡胶支座结构，使用过程中可以有效防止滑板橡胶支座受偏载脱离安装位置。支座在小位移工况下可实现平稳传力和适应变形，在大震作用下，剪力开关打开，通过支座的弹性变形及滑动变位降低桥梁的地震响应，并可通过调整剪力开关的位置及剪断力大小、摩擦组件的摩擦系数及摩擦区域，来限制主梁与桥墩、桥台间发生过大的地震位移，这不仅能够保护支座，而且大大降低了落梁风险，保证了桥梁的地震安全性，实现了抗震的分级设防。

支座下部设置可拆挡件实现灵活拆装，设置剪力销提升机构来实现剪力开关的状态控制，采用内嵌摩擦板结构实现摩擦副，易于对摩擦材料进行后期更换，使支座具有更好的安装和更换便捷性。通过在支座本体下方放置调高垫板实现对支座的高度调整，能大大缓解支座安装及运营期间发生支座脱空的病害情况。

橡胶支座不仅具有常规板式橡胶支座造价低廉、经济性好、结构简单等优点，而且具备当前常用隔震橡胶支座(LNR、LRB及HDR)的隔震功能，解决了当前常用隔震橡胶支座与墩梁之间的连接构造复杂(大量预埋及现浇结构)、成本较高、更换困难、无法调高等问题，从而形成当前经济性好、减隔震效果好、易于更换及调高的减隔震耗能橡胶支座结构，具有重大的工程实用意义及经济效益。

附图说明

图1为实施例1的减隔震耗能橡胶支座的结构示意图。

图2为实施例1的减隔震耗能橡胶支座的剖视图。

图3为实施例1的固定挡件和可拆挡件的结构示意图。

图4为实施例1的支座本体的结构示意图。

图5为实施例1的剪力开关的结构示意图。

图6为实施例1的摩擦组件的结构示意图。

图7为实施例1的橡胶支座更换过程中拆除一侧挡的示意图。

图8为实施例1的橡胶支座完成调高后结构示意图。

图9为实施例2的减隔震耗能橡胶支座的结构示意图。

图1至图9中的各标注为：固定挡件1、可拆挡件2、支座本体3、剪力开关4、摩擦组件5、垫石6、梁体7、调高垫板8、活动挡块21、预埋钢块22、下钢板31、上钢板32、橡胶圈33、平面凹槽321、下定位孔322、剪力销41、剪力销缺口411、抗剪块42、上定位孔421、拉线43、接头431、导管44、摩擦板51、预埋板52、凹凸结构522。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种减隔震耗能橡胶支座，设于基石和被承载结构物之间；本实施例中，基石为垫石6，被承载结构物可以是支撑桥梁或其他建筑结构，在下文中以梁体7为例。需要说明的是，支座本体3为具备主体支座供的结构，其外侧壁包裹有橡胶圈33。

如图1至图3所示，橡胶支座包括：支座本体3、限位组件、剪力开关4和摩擦组件5。其中，限位组件分隔出支座本体3的滑动区域。包括：至少一组可拆挡件2和若干组固定挡件1，本实施例以一组可拆挡件2和三组固定挡件1为例，分别布设于所述支座本体3的四周。

结合图示，可拆挡件2包括：预埋于所述基石内的预埋钢块22，其中，预埋钢块22的上表面具有凹槽结构；还包括：嵌入在凹槽结构内的活动挡块21。在本实施例中，预埋钢块22预埋在垫石6中且焊有加强筋以提升锚固强度。

对应的，固定挡件1包括：一体成型的安装部和止挡部；其中，所述安装部预埋在垫石6中，所述止挡部暴露于所述垫石6。在本实施例中，安装部预埋在垫石6中焊有加强锚筋以提升锚固强度。支座本体3处于工作时，活动挡块21嵌入在预埋钢块22的凹槽结构内，并与止档部相配合，用于限制支座本体3下部在滑动区域内移动。

结合图1、图2和图4，支座本体3的上表面和下表面分别内嵌有上钢板32和下钢板31，用以提升支座本体3的抗翻滚能力以及水平剪切应力。其中，上钢板32和/或下钢板31的边缘设置为倒角或者圆角。

再次结合图4和图6，上钢板32的上表面自上向下凹陷预定深度形成平面凹槽321。且摩擦组件5包括：嵌套在上钢板32内的平面凹槽321中的摩擦板51，并使用粘结剂使两者表面粘连。其中，摩擦板51的厚度大于平面凹槽321的深度，深度一般为0.5～2mm。确保摩擦板51上表面全部承压。所述摩擦板51的材料可采用超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、不锈钢、铸铁、半金属摩擦材料、尼龙等。

摩擦组件5还包括：连接在所述被承载结构物的底面的预埋板52。支座本体3设计时根据所需摩擦系数选用对应的材料。所述的摩擦板51与预埋板52形成摩擦副。所述预埋板52下表面根据设计需求进行局部粗糙处理，如在预埋板52边缘设计凹凸结构522，增加摩擦板51滑至该处时的摩擦阻力。

再次结合图5和图7，剪力开关4包括：开设于所述平面凹槽321的指定位置处的下定位孔322。本实施例中的指定位置为中心位置。对应的，还包括：焊接固定在预埋板52的中心位置处的抗剪块42，抗剪块42内设有贯穿其轴向的上定位孔421，以及同时贯穿于上定位孔421和下定位孔322之间的剪力销41。需要说明的是，实际工程应用中，剪力开关4中的上定位孔421与支座本体3中的下定位孔322水平位置可能会存在偏差，为保证两者能对齐并使剪力销41能顺利装入，可拆挡件2及固定挡件1内侧与支座本体3四周留有一定调整间距Δd形成可操作空间，Δd一般取2mm以上。

在进一步的实施例中，剪力销41的外边缘指定位置处沿周向开设有剪力销41缺口，剪力销41缺口为半圆形或V形。

在另一个实施例中，剪力开关4还包括：设于所述预埋板52的上表面的导线管，一端连接于所述抗剪块42，另一端穿过所述导线管并暴露于被承载结构物的拉线43，以及固定在拉线43的另一端的接头431。通过拉拽拉线43的接头431可提升剪力销41，方便支座本体3在安装或更换过程中的移入或移出。

结合图7，本实施例的工作原理如下：在温度变形、小震等小位移作用下，可拆挡件2与固定挡件1组合布置于支座本体3的四周，至少一侧布置可拆挡件2，支座本体3下部被水平限位。剪力销41的一端伸入上钢板32的下定位孔322中，另一端伸入抗剪块42的上定位孔421中，支座本体3上部被剪力开关4限位。支座本体3通过弹性体的变形适应梁体7位移，保证桥梁在正常运营阶段及小震作用下满足受力要求。大震作用下，水平力使剪力销41缺口处剪断，水平限位剪力开关4打开，支座本体3发生剪切变形的同时与梁体7发生摩擦滑移，发挥减隔震性能；当支座本体3上的摩擦板51滑动至设计有凹凸结构522的预埋板52边缘时，摩擦阻力大大增加，防止落梁的发生。通过调整剪力开关4的位置及剪断力大小、摩擦组件5的摩擦系数及摩擦区域等，实现了支座不同的减隔震耗能性能，实现了抗震的分级设防。

当需要对支座本体3进行更换时，至少将一侧可拆挡件2的活动挡块21从预埋钢块22内取出，并通过拉拽拉线43的接头431提升剪力销41使其脱离支座本体3，小幅度顶升梁体7并从取出活动挡块21的一侧移出支座本体3，如图7所示。之后放入新的支座本体3，放松拉线43并使剪力销41落入上钢板32的下定位孔322中。定位后落梁，将取出的活动挡块21放回预埋钢块22中，完成支座的更换。

结合图8，当需要对支座本体3进行调高时，至少将一侧可拆挡件2的活动挡块21从预埋钢块22内取出，并通过拉拽拉线43的接头431提升剪力销41使其脱离支座本体3，小幅度顶升梁体7并从取出活动挡块21的一侧移出支座本体3，之后放入调高垫板8及支座本体3，放松拉线43并使剪力销41落入上钢板32的下定位孔322中。定位后落梁，将取出的活动挡块21放回预埋钢块22中，完成支座的调高过程。

实施例2

在本实施例中，所述剪力开关4中的抗剪块42焊接于预埋板52中心，其他的实施例中，如图9所示，可以将剪力开关4布置于支座本体3上方四周，实现同等的支座的抗震分级设防功能，此类实施例中可不设置由拉线43和导管44组成的剪力销41提升机构。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，保证桥梁在正常运营阶段及小震作用下满足受力要求，在大震作用下通过支座的弹性变形及可控滑动变位降低桥梁的地震响应，用于不同设防烈度区桥梁的抗震分级设防，实现了支座易于更换和调高的功能，同时构造简单、经济性好。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种减隔震耗能橡胶支座，设于基石和被承载结构物之间；其特征在于，橡胶支座包括：

支座本体，其上表面内嵌有上钢板；

限位组件，设于所述基石上且分布在所述支座本体的周边；所述限位组件分隔出支座本体的滑动区域；

剪力开关，沿竖向设于上钢板和被承载结构物之间；

摩擦组件，沿横向设于上钢板和被承载结构物的连接处；所述摩擦组件用于减震、隔震；

正常状态下，剪力开关水平向将支座本体限位于滑动区域内；反之，剪力开关对支座本体无限定，支座本体于滑动区域内滑移。

2.根据权利要求1所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述限位组件包括：至少一组可拆挡件和若干组固定挡件，分别布设于所述支座本体的四周；所述可拆挡件、固定挡件的内壁与支座本体的对应侧面之间留有预定距离Δd，形成可操作空间。

3.根据权利要求2所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述可拆挡件包括：预埋钢块，预埋于所述基石内；所述预埋钢块的上表面具有凹槽结构；

活动挡块，嵌入在所述凹槽结构内；

所述固定挡件包括一体成型的安装部和止挡部；其中，所述安装部预埋在垫石中，所述止挡部暴露于所述垫石。

4.根据权利要求1所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述上钢板的上表面自上向下凹陷预定深度形成平面凹槽；所述摩擦组件包括：

摩擦板，内嵌于所述上钢板的平面凹槽；所述摩擦板的厚度大于平面凹槽的深度；

预埋板，连接在所述被承载结构物的底面；所述摩擦板和预埋板之间构成摩擦副。

5.根据权利要求4所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述剪力开关包括：

下定位孔，开设于所述平面凹槽的指定位置处；

抗剪块，固定于所述预埋板的指定位置处；所述抗剪块内设有贯穿其轴向的上定位孔；

剪力销，同时贯穿于上定位孔和下定位孔；所述剪力销的外边缘指定位置处沿周向开设有剪力销缺口。

6.根据权利要求4所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述支座本体的下表面内嵌有下钢板；所述上钢板和/或下钢板的边缘设置为倒角或者圆角。

7.根据权利要求4所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述预埋板的边缘处设置有凹凸结构。

8.根据权利要求4所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述摩擦板采用超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、不锈钢、铸铁、半金属摩擦材料、或尼龙中的一种制备而成；

所述支座本体的外壁包裹有橡胶圈。

9.根据权利要求5所述的一种减隔震耗能橡胶支座，其特征在于，所述剪力开关还包括：

导线管，设于所述预埋板的上表面；

拉线，其一端连接于所述抗剪块，另一端穿过所述导线管并暴露于被承载结构物；

接头，设于所述拉线的另一端。