CN211848872U - 非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，由上下封板、叠层区、滑动区组成，其中叠层区由橡胶层和加劲钢板叠合而成，滑动区具有若干摩擦层，摩擦层由滑动钢板、滑板和加劲钢板组成。其特征是，不改变竖向承载能力，摩擦层可以发生滑动位移，减小支座水平刚度，同时叠层区和滑动区共用加劲钢板，进一步提高支座位移能力，适应正常使用状态和小震作用下更大的位移；延长周期达到减隔震的目的，大震作用下支座整体滑动进一步减小结构动力响应；滑动面具有一定的耗能能力；在地震作用过后，支座具有一定的自恢复性，也可以迅速维修替换。在正常使用状态也可以调节不同刚度墩台所受到的水平力与弯矩。

Description

非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座

技术领域

本实用新型属于桥梁工程、抗震领域，具体涉及到一种具有组合截面、地震作用下支座局部可以发生滑动、从而可以减小刚度并增大耗能能力的非锚固式橡胶支座。

背景技术

作为救灾生命线的桥梁，人们对其抗震能力的重视程度越来越高。目前中小跨径桥梁常用的板式橡胶支座剪切刚度过大，支座易发生整体剪切滑动，水平变形能力及耗能能力过低，以及滑动板式支座虽然能有较大的水平位移，但固定墩要承担较大的地震作用，因此两者均不宜直接用于抗震工作，需要对其进行改进。

现在工程中应用广泛的减隔震支座为铅芯橡胶支座：在叠层橡胶支座的基础上，在内部加入一根或多根铅棒，利用铅棒受剪塑性变形，减小刚度延长结构周期，同时具有较好的耗能效果。

然而，铅芯支座的温度敏感性较大，在低温环境中使用需要慎重考虑；此外铅芯支座在制造、使用、维修的过程中容易对环境造成污染，支座更换后的废弃铅芯处理也是不容小觑的环境问题。

因此需要对板式橡胶支座提出新的改善方案，在保留板式橡胶支座原有优点的前提下，提升支座的减隔震性能和耗能能力。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型在现有的板式橡胶支座基础上，在若干层加劲钢板上放置一定面积的滑板和滑动钢板形成滑动区，滑板和滑动钢板之间可以发生相对滑动，滑动区周围橡胶层与加劲钢板叠层粘结形成叠层区，从而形成一种非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座。支座水平变形由局部的滑动摩擦变形和层间橡胶剪切变形共同提供，通过让滑动区和叠层区共用加劲钢板来协调这两种变形，这种构造形式，使得支座的位移适应能力得到提高，且支座的整体滑动的初始位移有效增大。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，在水平面内可分为叠层区(9)和滑动区(10)；叠层区(9)的竖向结构由橡胶层(7)和加劲钢板(6)叠合而成，两者硫化粘结；滑动区(10)具有若干摩擦层(3)，单个摩擦层沿厚度方向由滑动钢板(4)、滑板(5)、加劲钢板(6)组成，滑板(5)与加劲钢板(6)可靠粘结，与滑动钢板之间可发生相对滑动。

所述的非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，还包括上封板(1)、下封板(2)，采用钢板制作，分别位于支座的顶部、底部；还包括橡胶保护层(8)，围绕在支座的外部。

所述的非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，所述叠层区(9)、滑动区(10)在每一层中共用同一块加劲钢板(6)。

所述的滑板(5)，可以选择四氟滑板，或者其它各类耐磨材料滑板替代，例如超高分子量聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯等其它耐磨材料。耐磨材料本身不是本实用新型的创新点。

本实用新型支座可直接放置于梁底和墩顶之间，不需要上、下顶板进行锚固。

本实用新型中，所述加劲钢板6为整体，为叠层区和滑动区所共用，保证支座位移协调性。

本实用新型中，所述滑动钢板可以选择任一能与滑板发生相对滑动的材料。

本实用新型中，所述摩擦层3作为功能层既可以通过选择滑板5和滑动钢板4之间的接触面作为滑动摩擦面来实现，也可以通过选择滑板5与加劲钢板6的接触面作为滑动摩擦面来实现。

本实用新型中，滑动区的滑板5尺寸与滑动钢板4尺寸一致，叠层区和滑动区的形状和尺寸可以根据设计需要进行调整。

本实用新型中，滑动区内单层摩擦层沿厚度方向的细化分层包括滑动钢板和滑板的厚度和位置，可以根据设计需要进行调整；

本实用新型中，所述滑动区中摩擦层3的层数可以根据设计需要进行调整。

本实用新型的工作原理为：

非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座的结构与板式橡胶支座相似，并没有改变支座的竖向承载能力；

水平方向上，非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座的滑动区内具有摩擦层，即该层可以发生相对滑动，支座的水平变形可以由橡胶的剪切变形和滑动区内摩擦层相对滑动共同提供，由于叠层区与滑动区使用同一块加劲钢板，因此上述两种变形能够具有较好的协调性，支座的整体性和位移适应能力也得到提高，在正常使用状态和小震作用下，不易发生支座整体的滑动，避免梁***移过大。支座的抗剪刚度减小，地震作用时桥梁周期延长，结构动力响应减小，达到减隔震效果，且该效果可以通过调整滑动区的尺寸和摩擦层数量来进行调整；

在地震作用下，多个摩擦层可以同时滑动，受到叠层区橡胶层的约束而不至于层间位移过大失稳，在往复水平力作用下具有一定的耗能能力；

在地震作用过后，橡胶具有弹性恢复力，易恢复到初始状态，保证桥梁作为抗震救灾抢修要道的功能。

支座内部摩擦层的设置，提高了支座整体滑动的初始位移，保证了支座传力的可靠性。

在正常工作状态下可以通过调节滑动区的尺寸来调节墩台所受的内力，并且适应由于温度作用等引起的上部结构较大的位移。

本实用新型主要提供如下优点：

1、本实用新型所提供的非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座通过在板式橡胶支座的若干层加劲钢板上放置滑板和滑动钢板，使得支座具有滑动能力，并被叠层区橡胶层约束而不会导致层间位移过大失稳。由于滑动区和叠层区共用加劲钢板，滑动变形和橡胶剪切变形能够协调，进一步提高支座位移适应能力。

2、本实用新型提供的装置充分体现了减隔震的原理，即体现“力与位移”的平衡关系，通过引入支座局部滑动摩擦变形，减小支座水平刚度，在小震作用和正常使用状态下，与板式橡胶支座相比更不易发生支座整体滑动，适应更大的位移，充分延长结构周期，从而降低桥梁地震响应，并在震后可以依靠橡胶的弹性恢复力对自身相对变形进行复位；由于不采用锚固安装，支座在大震作用下可以整体与梁底和墩台顶部发生相对滑动，进一步减小下部结构地震响应。

3、本实用新型提供的装置制造过程与板式橡胶支座相似，而且不需要锚固装置，具有生产工艺简单、使用方便、造价较低等特点。

4、本实用新型提供的装置作为对板式橡胶支座的改进，并未造成竖向承载能力的削弱，且尺寸可以根据设计需要进行调整，可以在连续梁桥中调整滑动区的面积大小，从而调整正常使用、地震作用下的荷载分配，适应不同状况下的位移。

5、本实用新型所提供的装置全部采用环保、耐久材料，避免了像铅芯支座对环境的污染，有利于可持续发展。

综上所述，本实用新型能够提高在不削弱竖向承载能力的同时，引入滑动面的滑动摩擦变形，并通过共用加劲钢板提高滑动摩擦变形和橡胶剪切变形之间的协调性，提高支座位移能力，从而减小支座的水平刚度，适应正常使用状态下和小震作用下更大的上部结构位移，并延长结构周期，减小结构所受地震作用；本装置可以在多个滑动面上发生摩擦滑动，地震时在具有一定的耗能能力；在大震作用下，支座可以整体滑动进一步减少地震响应；本装置具有弹性恢复力，震后支座自身相对变形可以复位。

可以综合考虑地震作用和正常使用状态的刚度需求、位移需求，以及根据墩台内力分配要求进行本实用新型装置的尺寸调整。

附图说明：

附图为本实用新型的实施例，其中：

图1非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座剖视图

图2非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座平面图

图3非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座立面图

图中标号：上封板1、下封板2、摩擦层3、滑动钢板4、滑板5、加劲钢板6、橡胶层7、橡胶保护层8、叠层区9、滑动区10。

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，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

实施例1：请见图1-图3，是非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，内部由上封板1、下封板2、叠层区9、滑动区10组成；其中叠层区9由橡胶层7和加劲钢板6叠合而成，滑动区10具有若干个摩擦层3，每个摩擦层又由滑动钢板4、滑板5和加劲钢板6组成；橡胶保护层8围绕在加劲钢板6和封板的外部。

所述上封板1、下封板2分别位于支座的顶、底部，采用钢板制作。上封板1、下封板2构成了所述封板。

所述滑板5与加劲钢板6粘结，与滑动钢板4可发生相对滑动。

所述叠层区9、滑动区10在每一层中共用同一块加劲钢板6。

所述滑动钢板4在生产过程中，与滑板5接触面处需打磨光滑且不涂抹粘结剂，与加劲钢板6的接触面处需要打毛并涂抹粘结剂，进行整体硫化粘结。

所述加劲钢板6在生产过程中，与橡胶层7、滑板5的接触面处需进行打毛并涂抹粘结剂，进行整体硫化粘结。

所述实用新型装置可直接放置于墩、台上，不与梁体和墩台进行锚固。

叠层区和滑动区形成组合截面，共同使用同一块加劲钢板，叠层区和滑动区可以整体发生变形，具有协调性；此外支座可以整体加工，不需要锚固装置，制作简单方便，可以降低工程成本投入和设计施工难度，尤其适用于中小跨径的公路连续梁桥。

作为本实用新型实施例的又一种变换，每层摩擦层的滑板也可以换成其他有利于滑动摩擦的材料。

作为本实用新型实施例的又一种变换，滑动区内摩擦层可以为一个或多个，与叠层区形成组合截面。

作为本实用新型实施例的又一种变换，可以改变滑动钢板与滑板的位置、厚度和尺寸。

作为本实用新型实施例的又一种变换，可以将摩擦滑动面从滑板与滑动钢板的接触面，替换为滑板与加劲钢板的接触面，滑动面处需打磨光滑且不能涂抹粘结剂，非滑动面处需进行打毛并涂抹粘结剂。

作为本实用新型实施例的又一种变换，可以将滑动钢板替换成其他便于滑板发生滑动的材料。

作为本实用新型实施例的又一种变换，可以改变加劲钢板与橡胶层和滑板之间的粘结方式。

本实用新型以最简单的公路梁桥的支座例来设计时，先根据支座正常使用状态下的竖向反力，确定支座面积，利用有限元软件，在满足正常使用状态中支座允许位移和保证地震作用下能发挥足够的减隔震效果的前提下，确定支座的水平刚度、支座厚度，进而确定滑动区的尺寸；同时可以通过调节滑动区的尺寸，来调整不同刚度的墩台内力，使得墩台内力在正常使用或者地震作用状况下尽可能均匀。

本实用新型即非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座有五个作用：

①减小水平刚度，在正常使用状态和小震作用下，支座整体更不易与梁和墩之间发生相对滑动，具有较大的位移适应能力；

②延长结构周期，能够错开场地卓越周期，达到减隔震效果；

③滑动区可以通过摩擦滑动在一定程度上消耗地震能量，在大震作用下支座整体可以与梁、墩发生相对滑动，进一步减小地震能量输入。

④地震作用过后，支座自身可以依靠橡胶的弹性恢复力，恢复支座自身相对变形。

⑤可以按照正常使用的刚度需求、上部结构在温度等作用下的位移需求、墩台内力分配需求，调整内部滑动区的尺寸。

此外，本实用新型施工工艺简单，由于不需要采用如上、下顶板与梁、墩台进行锚固，因此经济性大幅提高，而且与板式橡胶支座一样便于更换维护，对环境无污染，具有可持续性和可发展性。

滑动区的摩擦层尺寸、数量、选用材料以及形状都可以按照具体情况进行调整，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

在保证支座竖向承载力的前提下，允许滑动区内摩擦层发生相对滑动，支座位移由橡胶剪切变形和摩擦层滑动变形共同提供，从而减小支座水平刚度，可以适应正常使用状态和小震作用下结构更大的变形，支座整体更不易发生滑动；地震作用下可以延长结构周期，并在受约束状态下发生滑动摩擦，具有一定的耗能能力，从而减小结构动力响应，达到减隔震效果；大震作用下支座整体与梁、墩台发生相对滑动，进一步减小地震能量输入；震后支座具有自恢复性。进一步地，可以通过调整滑动区的尺寸和数量，调整支座的水平刚度，可以使得下部结构内力尽可能均匀。

Claims (3)

1.一种非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，在水平面内可分为叠层区(9)和滑动区(10)；叠层区(9)的竖向结构由橡胶层(7)和加劲钢板(6)叠合而成，两者硫化粘结；滑动区(10)具有若干摩擦层(3)，单个摩擦层沿厚度方向由滑动钢板(4)、滑板(5)、加劲钢板(6)组成，滑板(5)与加劲钢板(6)可靠粘结，与滑动钢板之间可发生相对滑动。

2.如权利要求1所述的非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，

还包括上封板(1)、下封板(2)，采用钢板制作，分别位于支座的顶部、底部；

还包括橡胶保护层(8)，围绕在支座的外部。

3.如权利要求1所述的非锚固式刚度差异组合橡胶减震支座，其特征在于，所述叠层区(9)、滑动区(10)在每一层中共用同一块加劲钢板(6)。

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