CN220598137U - 一种防落梁高强高阻尼橡胶支座 - Google Patents

Abstract

一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，包括上支座钢板（1）和下支座钢板（2），上支座钢板（1）与下支座钢板（2）之间设置有支座本体，支座本体的两端设置有橡胶支座封板（3），其特征在于：所述上、下橡胶支座封板（3）之间且位于橡胶支座本体靠近环形表面的内侧设置有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器包括一层呈环状结构的钢丝绳网（7）或者多层呈环状结构的钢丝绳网（7）套叠构成，钢丝绳网（7）由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构，钢丝绳网（7）呈环形布置在橡胶支座本体的内侧，本申请结构合理，能够提供非常强大的侧向约束力，并且能够显著增强阻尼效果，同时还具有很好的“防落梁”功能，能够适应各种不同烈度的地震。

Description

一种防落梁高强高阻尼橡胶支座

技术领域

本申请涉及一种桥梁橡胶支座，尤其涉及一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，属于桥梁减隔震技术领域。

背景技术

地震是频发的自然灾害之一，长期以来，人类在这一自然灾害面前“无能为力”。地震造成生命和财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏和倒塌。自二十世纪以来，人类对建筑物的抗震、消能、减震的结构控制技术进行不断的探索，先后发明和创造了相应的产品和技术。

桥梁支座对桥梁的减隔震意义重大，桥梁橡胶支座应用广泛，现有的桥梁橡胶支座主要有以下结构形式：普通橡胶支座、铅芯橡胶支座、带有加劲钢板的橡胶座。其中，普通橡胶支座由橡胶制成，其承载能力和阻尼一般；铅芯橡胶支座在橡胶支座的中心部位设置有金属铅芯，通过铅芯和橡胶的剪切变形吸收和耗散地震能量，承载能力和阻尼比普通橡胶支座要好，但是由于铅属于重金属，对环境会有一定的污染，使用受到了限制，有些国家和地区甚至禁止使用；带有加劲钢板的橡胶支座是在橡胶支座本体的内部叠放有多块钢板，钢板与钢板之间通过橡胶隔开，并硫化为形成整体结构，该结构的竖向承载能力得到了较大提高，但是橡胶支座的抗拉强度有限，在受到较大拉力时无法避免“落梁”事故的发生，桥梁会发生严重损坏。

现有技术中普通橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等各类橡胶支座都存在一定的技术弊端和使用局限性，侧向约束较弱，阻尼性能不佳，抗疲劳性能差，且不具有“防落梁”功能。长期以来，上述技术问题没有能够得到有效解决，一直是桥梁工程界存在的技术难题。

发明内容

本申请的目的是针对现有的各类橡胶支座侧向约束较弱，阻尼性能有限，且不具有“防落梁”功能，都存在一定的技术弊端和使用局限性的缺陷，现提供一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，该支座很好的解决了现有橡胶支座存在的不足，结构合理，能够提供非常强大的侧向约束力，并且能够显著增强阻尼效果，同时还具有很好的“防落梁”功能，能够适应各种不同烈度的地震。

为实现上述申请的目的，本申请的技术解决方案是：一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，包括上支座钢板和下支座钢板，上支座钢板与下支座钢板之间设置有支座本体，所述上、下橡胶支座封板之间且位于橡胶支座本体靠近环形表面的内侧设置有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器包括一层呈环状结构的钢丝绳网或者多层呈环状结构的钢丝绳网套叠构成，钢丝绳网由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构，钢丝绳网呈环形布置在橡胶支座本体的内侧。

进一步的，所述钢丝绳网阻尼器包括钢丝绳网、锚固节点以及中间节点，钢丝绳网的上端通过锚固节点固定在上橡胶支座封板上，钢丝绳网的下端通过锚固节点固定在下橡胶支座封板上，交汇部位的相邻两排钢丝绳通过中间节点连接在一起。

进一步的，所述钢丝绳网阻尼器由多层呈环状结构的钢丝绳网套叠构成，相邻的两层钢丝绳网之间通过锚固节点和中间节点相连，各层钢丝绳网上端通过锚固节点固定在上橡胶支座封板上，各层钢丝绳网的下端通过锚固节点固定在下橡胶支座封板上。

进一步的，所述橡胶支座本体包括橡胶支座封板、橡胶层、侧面橡胶保护层以及加劲钢板，上支座钢板的下底面以及下支座钢板的上表面分别设置有橡胶支座封板，上下两块橡胶支座封板之间设置有橡胶层和多层加劲钢板，相邻加劲钢板之间相互平行且留有一定间隙，相邻加劲钢板之间设置有橡胶层，加劲钢板的外周设置有侧面橡胶保护层。

进一步的，所述钢丝绳网由一根或多根钢丝绳在锚固节点和中间节点处交织连接而成，锚固节点位于钢丝绳网的最上端和最下端，其余的钢丝绳交织连接部位设置有连接相邻两排钢丝绳的中间节点。

进一步的，所述钢丝绳网、锚固节点以及中间节点或者钢丝绳网、锚固节点、中间节点以及螺栓硫化在橡胶保护层的内部。

进一步的，所述钢丝绳网、锚固节点、中间节点以及螺栓与侧面橡胶保护层及支座本体硫化为一体。

进一步的，所述锚固节点为锚固件，锚固件的一端为用于夹紧固定钢丝绳的腔体构造，锚固件的另一端为连接板，连接板上开设有安装孔，安装孔内安装有与上橡胶支座封板或下橡胶支座封板相连接的螺栓。

进一步的，所述中间节点的位置随着钢丝绳网的变位可发生相对移动，锚固节点的位置相对固定，锚固节点只能随着橡胶支座封板的移动而整体移动。

进一步的，所述中间节点采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

本申请的有益效果是：

1．本申请在普通高阻尼橡胶支座的基础上安装有钢丝绳网阻尼器，并硫化成整体，钢丝绳网阻尼器对橡胶支座本体提供了侧向约束，使核心橡胶支座本体的抗压强度和抗剪强度得到提高，在剪切变形过程中，钢丝绳网阻尼器的直径有缩小的趋势，使得侧向约束加强，从而橡胶支座本体的强度得到进一步提高。

2．本申请在普通高阻尼橡胶支座的基础上安装有钢丝绳网阻尼器，并硫化成整体，钢丝绳网阻尼器在受拉状态或受剪状态产生变形，在变形后期有刚度硬化作用，因此本支座具有“防落梁”功能。

3．本申请中的钢丝绳网阻尼器和核心橡胶支座本体在力学上是并联关系，刚度增加，阻尼相互叠加，因此耗能能力增强。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图2是本申请钢丝绳网阻尼器的结构示意图。

图3是本申请钢丝绳网的结构示意图。

图4是本申请钢丝绳网受力后的状态图。

图5是本申请钢丝绳网锚固节点和中间节点第一种实施方式的结构示意图。

图6是本申请钢丝绳网锚固节点和中间节点第二种实施方式的结构示意图。

图中：上支座钢板1，下支座钢板2，橡胶支座封板3，橡胶层4，侧面橡胶保护层5，加劲钢板6，钢丝绳网7，锚固节点8，中间节点9，螺栓10。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本申请作进一步的详细描述。

参见图1至图6，本申请的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，包括上支座钢板1和下支座钢板2，上支座钢板1与下支座钢板2之间设置有橡胶支座本体，橡胶支座本体包括上、下橡胶支座封板3，其特征在于：所述上、下橡胶支座封板3之间且位于橡胶支座本体靠近环形表面的内侧设置有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器包括一层呈环状结构的钢丝绳网7或者多层呈环状结构的钢丝绳网7套叠构成，钢丝绳网7由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构，钢丝绳网7呈环形布置在橡胶支座本体的内侧。

所述钢丝绳网阻尼器包括钢丝绳网7、锚固节点8以及中间节点9，钢丝绳网7的上端通过锚固节点8固定在上橡胶支座封板3上，钢丝绳网7的下端通过锚固节点8固定在下橡胶支座封板3上，交汇部位的相邻两排钢丝绳通过中间节点9连接在一起。

所述钢丝绳网阻尼器由多层呈环状结构的钢丝绳网7套叠构成，相邻两层钢丝绳网7之间通过锚固节点8和中间节点9相连，各层钢丝绳网7上端通过锚固节点8固定在上橡胶支座封板3上，各层钢丝绳网7的下端通过锚固节点8固定在下橡胶支座封板3上。

所述橡胶支座本体包括橡胶支座封板3、橡胶层4、侧面橡胶保护层5以及加劲钢板6，上支座钢板1的下底面以及下支座钢板2的上表面分别设置有橡胶支座封板3，上下两块橡胶支座封板3之间设置有橡胶层4和多层加劲钢板6，相邻加劲钢板6之间相互平行且留有一定间隙，相邻加劲钢板6之间设置有橡胶层4，加劲钢板6的外周设置有侧面橡胶保护层5。

所述钢丝绳网7由一根或多根钢丝绳在锚固节点8和中间节点9处交织连接而成，锚固节点8位于钢丝绳网7的最上端和最下端，其余的钢丝绳交织连接部位设置有连接相邻两排钢丝绳的中间节点9。

所述钢丝绳网7、锚固节点8以及中间节点9或者钢丝绳网7、锚固节点8、中间节点9以及螺栓10硫化在侧面橡胶保护层5的内部。

所述钢丝绳网7、锚固节点8、中间节点9以及螺栓10与侧面橡胶保护层5及支座本体硫化为一体。

所述锚固节点8为锚固件，锚固件的一端为用于夹紧固定钢丝绳的腔体构造，锚固件的另一端为连接板，连接板上开设有安装孔，安装孔内安装有与上、下橡胶支座封板3相连接的螺栓10。

所述中间节点9的位置随着钢丝绳网7的变位可发生相对移动，锚固节点8的位置相对固定，锚固节点8只能随着橡胶支座封板3的移动而整体移动。

所述中间节点9采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

如附图1、图2所示，本申请所采用的上支座钢板1、下支座钢板2与现有技术的结构相同，与现有技术不同的是，本申请在现有橡胶支座封板3之间、支座本体的外周内侧橡胶保护层5内部安装了钢丝绳网阻尼器，并与橡胶支座本体硫化成一整体结构，钢丝绳网阻尼器提供了核心橡胶支座的侧向约束，增强了抗压强度和抗剪强度，在受力变形过程中，钢丝绳网阻尼器的直径有进一步缩小的趋势，这样更增强了核心橡胶支座本体的侧向约束，使支座强度进一步提升。同时钢丝绳阻尼器在受拉状态下，在变形后期有刚度硬化特征，因此使普通的橡胶支座或高阻尼橡胶支座具有“防落梁”功能。再次，钢丝绳网阻尼器本身具有刚度和阻尼，在力学上，与硫化前的橡胶支座是并联关系，整体支座的刚度和阻尼是二者刚度和阻尼的叠加，因此整体支座的耗能能力大幅增加。具体结构如下：

橡胶支座本体与现有技术相同，橡胶支座本体设置在上支座钢板1与下支座钢板2之间。橡胶支座本体包括橡胶支座封板3、橡胶层4、侧面橡胶保护层5以及加劲钢板6，上支座钢板1的下底面以及下支座钢板2的上表面分别设置有橡胶支座封板3，上下两块橡胶支座封板3之间设置有橡胶层4和多层加劲钢板6，相邻加劲钢板6之间相互平行且留有一定间隙，相邻加劲钢板6之间设置有橡胶层4，加劲钢板6的外侧四周设置有侧面橡胶保护层5，橡胶层4、侧面橡胶保护层5以及加劲钢板6硫化为整体式结构。

本申请在现有橡胶支座的基础上，在橡胶支座保护层5的内部设置有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器主要包括钢丝绳网7、锚固节点8以及中间节点9，钢丝绳网7由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构。在空间上来看，钢丝绳网7为圆筒形的网状结构，钢丝绳网7的上下两端为开口状，钢丝绳网7上端通过锚固节点8固定在上橡胶支座封板3上，钢丝绳网7的下端通过锚固节点8固定在下橡胶支座封板3上。

另外，本申请的钢丝绳网阻尼器除了采用单层环状结构的钢丝绳网7之外，还可以根据实际工程需要将环状结构的钢丝绳网7套叠，形成多层钢丝绳网7结构，相邻的两层钢丝绳网7之间通过锚固节点8和中间节点9相连，各层钢丝绳网7上端通过锚固节点8固定在上橡胶支座封板3上，各层钢丝绳网7的下端通过锚固节点8固定在下橡胶支座封板3上。

锚固节点8为锚固件，锚固件的一端为用于夹紧固定钢丝绳的腔体构造，锚固件的另一端为连接板，连接板上开设有安装孔，安装孔内安装有与上橡胶支座封板3或下橡胶支座封板3相连接的螺栓10，锚固节点8与橡胶支座封板3也可以直接焊接。

钢丝绳网7上除了安装有锚固节点8之外，其它的交汇在一起的相邻两排钢丝绳通过中间节点9连接，中间节点9的位置随钢丝绳网的变形发生相对移动。中间节点9采用双套管结构或其它固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。

钢丝绳网7的结构形式有多种，主要采用以下结构形式：

钢丝绳网7由一根钢丝绳螺旋型排列、并通过锚固节点8和中间节点9连接而成，锚固节点8和中间节点9呈梅花形布置，锚固节点8位于钢丝绳网7最上端或最下端，锚固节点8用来连接固定钢丝绳网7和橡胶支座封板3，中间节点9连接其它交汇的相邻两排钢丝绳。

以上实施例以及其它实施例中，钢丝绳网7需要与橡胶支座封板3连接固定，钢丝绳网7的上端通过锚固节点8与上橡胶支座封板3连接固定，钢丝绳网7的下端通过锚固节点8与下橡胶支座封板3连接固定。中间节点9的位置可发生相对移动，锚固节点8的位置相对固定，锚固节点8只能随着支座钢板的移动而整体移动。

除此之外，本申请还能通过增加或减少锚固节点8和/或中间节点9的数量，调节锚固节点8和中间节点9的密度，进而来调节本申请钢丝绳网阻尼器的刚度和阻尼，从而来满足不同的技术要求。

本申请的工作原理和过程如下：在地震等外力作用下，桥梁支座产生剪切变形，上支座钢板1与下支座钢板2之间产生相对位移，阻尼橡胶支座本体会产生剪切变形，同时耗散地震能量，与此同时，钢丝绳网阻尼器会被拉伸，锚固节点8与中间节点9之间以及相邻两个中间节点9之间的钢丝绳段产生扭转、伸长和剪切变形，相互缠绕的钢丝之间产生干摩擦，从而也部分耗散地震能量，达到阻尼减震效果。在此过程中，钢丝绳网阻尼器提供了核心橡胶支座本体的侧向约束作用，提高了核心橡胶支座的强度，另外，钢丝绳网阻尼器具有刚度硬化特征，使整体支座具有“防落梁”功能，避免桥梁落梁事故的发生。

以下为本申请高阻尼橡胶支座与普通橡胶支座、带钢板的橡胶支座的力学性能对比图表：

	普通橡胶支座	高阻尼橡胶支座	本申请橡胶支座
				最大允许压应力(MPa)	10	12	20
侧向径向压应力(MPa)	0	0	3～5
				阻尼比(%)	≤5%	12%～15%	18%～20%

以上内容是结合具体实施方式对本申请所做的进一步详细说明，不能认为本申请的具体实施只局限于这些说明，对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，本申请还会有各种简单替换、改进和变化，所做出的各种简单替换、改进和变化，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，包括上支座钢板（1）和下支座钢板（2），上支座钢板（1）与下支座钢板（2）之间设置有支座本体，支座本体的两端设置有橡胶支座封板（3），其特征在于：所述上、下橡胶支座封板（3）之间且位于橡胶支座本体靠近环形表面的内侧设置有钢丝绳网阻尼器，钢丝绳网阻尼器包括一层呈环状结构的钢丝绳网（7）或者多层呈环状结构的钢丝绳网（7）套叠构成，钢丝绳网（7）由一根或多根钢丝绳交织连接形成的网状结构，钢丝绳网（7）呈环形布置在橡胶支座本体的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述钢丝绳网阻尼器包括钢丝绳网（7）、锚固节点（8）以及中间节点（9），钢丝绳网（7）的上端通过锚固节点（8）固定在橡胶支座封板（3）上，钢丝绳网（7）的下端通过锚固节点（8）固定在橡胶支座封板（3）上，交汇部位的相邻两排钢丝绳通过中间节点（9）连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述钢丝绳网阻尼器由多层呈环状结构的钢丝绳网（7）套叠构成，相邻的两层钢丝绳网（7）之间通过锚固节点（8）和中间节点（9）相连，各层钢丝绳网（7）上端通过锚固节点（8）固定在橡胶支座封板（3）上，各层钢丝绳网（7）的下端通过锚固节点（8）固定在橡胶支座封板（3）上。

4.根据权利要求1所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述橡胶支座本体包括橡胶支座封板（3）、橡胶层（4）、侧面橡胶保护层（5）以及加劲钢板（6），上支座钢板（1）的下底面以及下支座钢板（2）的上表面分别设置有橡胶支座封板（3），上下两块橡胶支座封板（3）之间设置有橡胶层（4）和多层加劲钢板（6），相邻加劲钢板（6）之间相互平行且留有一定间隙，相邻加劲钢板（6）之间设置有橡胶层（4），加劲钢板（6）的外侧四周设置有侧面橡胶保护层（5）。

5.根据权利要求1所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述钢丝绳网（7）由一根或多根钢丝绳在锚固节点（8）和中间节点（9）处交织连接而成，锚固节点（8）位于钢丝绳网（7）的最上端和最下端，其余的钢丝绳交织连接部位设置有连接相邻两排钢丝绳的中间节点（9）。

6.根据权利要求1所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述钢丝绳网（7）、锚固节点（8）以及中间节点（9）或者钢丝绳网（7）、锚固节点（8）、中间节点（9）以及螺栓（10）硫化在侧面橡胶保护层（5）的内部。

7.根据权利要求1、2、3或5所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述钢丝绳网（7）、锚固节点（8）、中间节点（9）以及螺栓（10）与侧面橡胶保护层（5）及支座本体硫化为一体。

8.根据权利要求2或3所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述锚固节点（8）为锚固件，锚固件的一端为用于夹紧固定钢丝绳的腔体构造，锚固件的另一端为连接板，连接板上开设有安装孔，安装孔内安装有与橡胶支座封板（3）相连接的螺栓（10）。

9.根据权利要求2或3所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述中间节点（9）的位置随着钢丝绳网（7）的变位可发生相对移动，锚固节点（8）的位置相对固定，锚固节点（8）只能随着橡胶支座封板（3）的移动而整体移动。

10.根据权利要求2或3所述的一种防落梁高强高阻尼橡胶支座，其特征在于：所述中间节点（9）采用双套管结构或固定扣件，双套管结构为两个固定在一起的套管结构或一体化设置的双套管结构。