用於支承高荷載的彈性墊的製作方法
2023-04-27 05:18:46
專利名稱：用於支承高荷載的彈性墊的製作方法
技術領域：
本發明涉及設置於橋梁的頂梁處，或設置於建築物的頂部與底部之間的彈性墊，其用於以穩定的方式支承荷載，本發明特別是涉及下述支承高荷載用的彈性墊，其可通過下述方式，提高安全性，該方式為在滑動過程中，因對膨脹進行限制，同時，產生荷載衰減，因而能支承較高的荷載，該彈性墊能降低施工成本，同時具有廣泛的應用性。
背景技術：
圖9所示的普通彈性墊110包括由橡膠製成的主體111，以及多個增強板112，該增強板嵌入到該主體111中，與水平方向保持平行。也就是說，上述彈性墊110直接作為單獨的部件設置，從而允許產生壓曲或滑動，同時支承梁或建築物的頂部荷載。但是，有時，最好採用通過頂板200和底板300增強的彈性支座100，以便對彈性墊110按照預定方向，或預定角度的壓曲或滑動進行限制。在這裡，通過在頂板200和底板300處相對應地設置止動件、導向件、夾持件或類似部件，對頂板200和底板300的運動方向進行控制，從而抑制壓曲或滑動。該技術為公知技術，故不對其進行具體描述。
由於彈性墊110中的主體111由橡膠製成，這樣因橡膠的物理性質，在彈性墊110的內部，沿作用荷載的方向，按照預定的角度，產生壓曲或滑動。此外，由於彈性墊110包括多個增強板112，這樣可防止受壓而產生的過度變形。還有，如果在地震的情況下，作用有過大的水平荷載，則作業能量便轉變為橡膠主體111的變形能量，由此減小水平荷載造成的衝擊。於是，彈性墊110必須是這樣設計的，在橡膠的極限強度下，仍可進行正常工作。再有，該彈性墊110必須能承受大於設計荷載的臨時超載或變形而不會被破壞。
如果荷載作用於帶有增強板112的普通彈性墊110上，則上述主體111的變形膨脹在一定程度上受到抑制。但是，增強板112之間的主體111會向四周產生膨脹，也就是說，容易產生變形，由此耐久性和支承荷載應力降低。於是，在支承較大的荷載的同時，提高安全性的方面受到限制。因此，人們提出並採用
圖10所示的彈性支座。按照該彈性支座，彈性支座100包括頂板200，具有圓柱形空腔310的底板300，彈性墊120。該彈性墊120包括由橡膠製成的彈性部件121，該彈性部件121壓靠於底板300的圓柱形空腔310中；活塞122，其嵌入上述圓柱形空腔310中，以便由彈性部件121彈性向上支承；滑動板123，其固定於該活塞122的頂面上，以便使頂板220順利實現滑動；以及密封裝置，其與活塞122固定，以便對壓靠於圓柱形空腔310中的彈性部件121進行密封。在這裡，滑動板123一般由聚四氟乙烯(PTFE)樹脂形成。
從結構上講，上述彈性墊120不能用作單獨部件，其必須用作通過頂板200和底板300增強的彈性支座100。
如果需要，上述彈性支座100可形成各種形式。比如，圖10表示可萬向移動的彈性支座。在全方位固定的彈性支座的場合，去掉滑動板123，整體成形彈性墊120的活塞122和頂板200，由此藉助嵌入到圓柱形空腔310中的活塞122，便防止頂板200向四周產生滑動。另外，在可單向移動的彈性支座的場合，在頂板200和/或活塞122處，沿一個方向形成有導向槽，單獨的導向銷嵌入到該導向槽中，或導向銷設置於位於與導向槽相對應的位置的活塞122或頂板200處，由此使頂板200沿導向槽，按照一個方向滑動。
當在具有彈性墊120的彈性支座100上作用有豎向荷載時，活塞122向四周擺動，從而象圖9所示的彈性支座100那樣，其向四周壓曲。
在圖10所示的彈性支座100中，由於彈性部件121密封於底板300的圓柱形空腔310上，這樣豎向荷載作用於彈性支座100上，從而即使在彈性墊121受壓的情況下，仍不會產生膨脹。於是，圖10所示的彈性支座100比圖9所示的，具有彈性墊110的彈性支座100更安全，同時支承更高的荷載。但是，當由於地震，作用有來自外部的水平荷載而引起滑動時，不會產生阻尼，由此使安全性降低。
在圖10所示的彈性支座100中，由於就力學結構來說，圓柱形空腔310，彈性部件121和活塞122為圓形，這樣在增加彈性支座100的尺寸以便支承較高荷載的場合，根據本領域公知的Hoop公式，圓柱形空腔310的直徑和深度，以及具有圓柱形空腔310的底板300的寬度增加預定值。
梁或構成梁的桁架的長度因其自重，外部力或溫度的變化而伸縮。於是，為了支承梁或構成梁的桁架，考慮到安全性，要求適合的邊緣距離。
在採用彈性支座支承梁或構成梁的桁架的場合，此時彈性支座固定於橋墩的頂面上，為了確保適合的邊緣距離，要求彈性支座具有預定的寬度。另外，為了安全地支承橋墩和彈性支座，也要求橋墩的頂面具有規定的寬度。如果不必要地增加用於確保邊緣距離的彈性支座的寬度，以及用於支承彈性支座的橋墩的頂面寬度，則橋墩的整體寬度大於設計值，這會大大增加施工成本。於是，必須確定彈性支座的適合寬度，以及橋墩的頂表面的適合寬度，以便確保邊緣距離，保證安全性。
發明概述在採用圖10所示的彈性支座100支承構成混凝土梁的梁或桁架的場合，要求規定尺寸的彈性支座100，以便支承足夠高的荷載，但是，如上所述，由於在增加彈性支座100的尺寸的場合，其寬度必須增加到一定程度，這樣不得不通過使彈性支座100的寬度大於確保邊緣距離的適合的尺寸，使橋墩的整體寬度增加到設計值以上，這樣會產生下述問題，即造成施工成本的浪費，會對使用造成限制。
再有，在車輛用橋梁的場合，特別是在鐵道車輛用橋梁的場合，在橋梁中的梁上作用有動荷載。在這裡，從安全的觀點來說，支承動荷載用的彈性支座最好按照下述方式形成，該方式為沿縱向產生壓曲，同時沿與縱向相垂直的方向，儘量抑制壓曲的發生，即抑制梁的扭曲。但是，由於圖9所示的彈性墊110和圖10所示的彈性支座100為這樣的結構，從而允許向四周產生壓曲，這樣不能避免安全問題。
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種支承高荷載用的彈性墊，其可通過下述方式，提高安全性，該方式為在滑動過程中，因對膨脹進行限制，同時產生荷載衰減，從而能支承較高的荷載，此外該彈性墊可降低施工成本，同時具有更廣泛的應用性。
附圖簡述通過參照附圖具體描述本發明的優選實施例，更加容易得出本發明的上述目的和優點，其中圖1A～1C為本發明的第1實施例的彈性墊的圖，其中圖1A為彈性墊的平面圖或底視圖，圖1B為圖1A的正面剖視圖，圖1C為圖1A的側面剖視圖；圖2A為表示下述狀態的圖，在該狀態，在圖1A所示的彈性墊上作用有偏心豎向荷載，該豎向荷載基本上沿與縱向相垂直的方向，另外圖2B為表示在圖1A所示的彈性墊上作用有基本上沿縱向的偏心豎向荷載的狀態的圖；圖3A為表示下述狀態的圖，在該狀態，在圖1A所示的彈性墊上作用有偏心水平荷載，該水平荷載基本上沿與縱向相垂直的方向，另外圖3B為表示在圖1A所示的彈性墊上作用有基本上沿縱向的偏心水平荷載的狀態的圖；圖4A和4B為本發明的第2實施例的彈性墊的圖，其中圖4A為該彈性墊的平面圖或底視圖，圖4B為圖4A的正面剖視圖；圖5A和5B為本發明的第3實施例的彈性墊的圖，其中圖5A為該彈性墊的平面圖或底視圖，圖5B為圖5A的正面剖視圖；圖6A和6B為本發明的第4實施例的彈性墊的圖，其中圖6A為該彈性墊的平面圖或底視圖，圖6B為圖6A的正面剖視圖；圖7A和7B為本發明的第5實施例的彈性墊的圖，其中圖7A為該彈性墊的平面圖，圖7B為圖7A的正面剖視圖；圖8為本發明的，具有彈性墊的彈性支座的正面剖視圖；圖9為表示具有普通的彈性墊的彈性支座的正面剖視圖；圖10為表示具有另一種普通的彈性墊的彈性支座的正面剖視圖。
優選實施例為了實現上述目的，本發明提供一種用於支承高荷載的彈性墊，其包括頂板；底板；缸體部件，其內貫穿有多個圓柱形空腔；多個彈性部件，其壓靠於相應的圓柱形空腔上；頂部活塞和底部活塞，它們分別嵌入圓柱形空腔的兩側，以便將彈性部件密封；以及彈性增強部件，其整體成形於頂板與缸體部件之間，以及底板與缸體部件之間，以便接納頂部和底部活塞。
下面對本發明的優選實施例進行具體描述。
圖1A為本發明的第1實施例的彈性墊的平面圖或底視圖，圖1B為圖1A的正面剖視圖，圖1C為圖1A的側視圖。參照圖1A～1C，本發明的彈性墊10包括頂板11；底板12；缸體部件13，其內貫穿有多個圓柱形空腔13a和13b；彈性部件19a和19b，其壓靠於相應的圓柱形空腔13a和13b上；頂部活塞15和16，以及底部活塞17和18，它們分別嵌入兩個圓柱形空腔13a和13b中，以便將彈性部件19a和19b密封；彈性增強部件20，其整體成形於頂板11與缸體部件13之間，以及底板12和缸體部件13之間，以便接納頂部和底部活塞15，16，17和18。按照本實施例，缸體部件13包括一對缸體14』和14」，該缸體分別呈圓筒狀，上述圓柱形空腔13a和13b穿過該缸體。
圖2A為表示下述狀態的圖，在該狀態，在本發明的第1實施例的彈性墊上作用有偏心豎向荷載，該豎向荷載基本上沿與縱向相垂直的方向，另外圖2B為表示在本發明的第1實施例的彈性墊上作用有基本上沿縱向的偏心豎向荷載的狀態的圖。如圖2A所示，即使在基本上沿與縱向相垂直的方向，即沿箭頭所示的方向的偏心豎向荷載作用於彈性墊10上的情況下，仍不會將該彈性墊10壓曲。另外，如圖2B所示，如果基本上沿縱向的偏心豎向荷載作用於彈性墊10上，頂板11和頂部活塞15和17沿荷載作用的方向傾斜，從而在頂部和底部活塞15，16，17和18周圍作用有豎向荷載的一側的第1和第2彈性增強部件20a和20b受壓，而相對一側的第1和第2彈性增強部件20a和20b受拉。
圖3A為表示下述狀態的圖，在該狀態，在本發明的第1實施例的彈性墊上作用有偏心水平荷載，該水平荷載基本上沿與縱向相垂直的方向，另外圖3B為表示在圖2A所示的彈性墊上作用有基本上沿縱向的偏心水平荷載的狀態的圖。參照圖3A和3B，即使在沿任何一側，即縱向或與縱向相垂直的方向作用有水平荷載的情況下，第1和第2彈性增強部件20a和20b仍受拉，從而頂板11和缸體部件13以滑動的方式相對底板12移動，於是，使作用於其上的水平荷載衰減。如圖1A～3B所示，沿一個方向呈弧形的單向加工表面15a，16a，17a和18a形成於頂部和底部活塞15，16，17和18中的，與頂板11和底板12相接觸的端部處，從而該頂板11與頂部活塞15和17，底部活塞16和18與底板12處於線接觸狀態，由此使接觸部之間的摩擦力減小，實現順利的滑動。
圖4A為本發明的第2實施例的彈性墊的平面圖或底視圖，圖4B為圖4A的正面剖視圖。參照圖4A和4B，包圍缸體部件13、頂板11和底板12的外表面的彈性增強部件20與這三者整體成形，以便形成防腐部20c。如上所述，通過將缸體部件13、頂板11和底板12的外表面包住，便可防止由金屬形成的相應部件產生腐蝕，由此延長產品的使用期限。
圖5A為本發明的第3實施例的彈性墊的平面圖或底視圖，圖5B為圖5A的正面剖視圖。參照圖5A和5B，在頂板11和底板12中，分別開設有安裝孔11a和12a，能量吸收部件21從缸體14』和14」之間穿過。在這裡，本領域公知的任何材料可用作該能量吸收部件21，作為最典型的實例，採用鉛。
在按照上述方式設置能量吸收部件21的狀態，如果施加水平荷載，從而頂板11和缸體部件13以滑動方式相對底板12移動，則該能量吸收部件21發生變形，從而吸收能量。於是，突然施加的水平荷載減弱，由此防止對彈性墊10造成破壞，使安全性提高。
圖6A為本發明的第4實施例的彈性墊的平面圖或底視圖，圖6B為圖6A的正面剖視圖。參照圖6A和6B，缸體部件13為矩形塊，在該部件中，開設有一對圓柱形空腔13a和13b。由於在本實施例的彈性墊上作用水平和豎向荷載的狀態與第1實施例中的相同，故省略對其的具體描述。
圖7A為本發明的第5實施例的彈性墊的平面圖或底視圖，圖7B為圖7A的正面剖視圖。參照圖7A和7B，在矩形塊14中開設有通孔14a，在頂板11和底板12中，分別開設有安裝孔11a和12a。於是，能量吸收部件21從圓柱形空腔13a和13b之間穿過。設置能量吸收部件21而獲得的作用與參照圖5A和5B所進行描述的作用相同，故省略對其的具體描述。
圖8為本發明的，具有彈性墊的彈性支座的正面剖視圖。參照圖8，彈性支座100包括彈性墊10，頂板200和底板300。該頂板200與彈性墊10中的頂板11固定，底板300與底板12固定。
圖8表示比如，可萬向滑動的彈性支座。但是，如果需要，可通過相應地在頂板200和底板300中設置止動件、導向件或夾持件的方式，適當地採用全方位固定的彈性支座，或單向固定的彈性支座。
在本發明的彈性墊10中，如圖2A和2B所示，當沿縱向順利地實現壓曲時，沿與該縱向相垂直的方向不產生壓曲，這是本發明的特徵，而已有技術是無法實現的。本發明的上述特徵允許本發明的彈性墊10用作支承車輛，特別是鐵路車輛用橋梁中的梁體的裝置。在此場合，預計會大大提高安全性。另外，如通過本發明的上述實施例所描述的那樣，與普通的彈性墊110或120不同，如果需要，可減小彈性墊10的寬度。還有，在相同支承面積的情況下，本發明的彈性墊10可支承高於普通的彈性墊110或120的荷載。
如上所述，按照本發明，在滑動過程中，使荷載衰減，從而支承較高的荷載。另外，在施工過程中，可通過下述效果，提高橋梁的安全性，該效果為防止與縱向相垂直的方向的壓曲。此外，如果需要，可以很容易地調節彈性支座的寬度，因此使施工成本降低。另外，本發明的彈性墊可按照提高商業價值的各種改進形式實施。
按照本發明，由於彈性增強部件接納頂部和底部缸體，這樣無需單獨的密封機構，同時使密封效果進一步提高。
本發明不限於具有一對圓柱形空腔的上述彈性墊，在後面所附的權利要求所定義的本發明的請求保護範圍和實質內，容易得出各種變換和改進形式。
權利要求
1．一種用於支承高荷載的彈性墊，其包括頂板(11)；底板(12)；缸體部件(13)，其內貫穿有多個圓柱形空腔(13a，13b)；多個彈性部件(19a，19b)，其壓靠於相應的圓柱形空腔(13a，13b)上；頂部活塞和底部活塞(15，16，17，18)，它們分別嵌入圓柱形空腔(13a，13b)的兩側，以便將彈性部件(19a，19b)密封；以及彈性增強部件(20)，其整體形成於頂板(11)與缸體部件(13)之間，以及底板(12)與缸體部件(13)之間，以便接納頂部活塞和底部活塞。
2．根據權利要求1所述的彈性墊，其特徵在於上述彈性增強部件(20)包圍缸體部件(13)、頂板(11)和底板(12)的外表面，與這三者整體成形，從而形成防腐部(20c)。
3．根據權利要求1或2所述的彈性墊，其特徵在於在頂部和底部活塞(15，16，17，18)中的，與頂板(11)和底板(12)相接觸的端部處，形成有單向加工表面(15a，16a，17a，18a)。
4．根據權利要求1或2所述的彈性墊，其特徵在於上述缸體部件(13)為一對缸體(14』，14」)，該對缸體分別呈圓筒狀，其內貫穿有圓柱形空腔(13a，13b)。
5．根據權利要求4所述的彈性墊，其特徵在於在頂板(11)和底板(12)中，開設有安裝孔(11a，12a)，能量吸收部件(21)穿過安裝孔嵌入在圓筒狀缸體(14』，14」)之間。
6．根據權利要求1或2所述的彈性墊，其特徵在於上述缸體部件(13)為矩形塊(14)，其內開設有一對圓柱形空腔(13a，13b)。
7．根據權利要求6所述的彈性墊，其特徵在於在上述矩形塊(14)中開設有通孔(14a)，在上述頂板(11)和底板(12)中開設有安裝孔(11a，12a)，從而能量吸收部件(21)穿過這些孔嵌入在圓柱形空腔(13a，13b)之間。
全文摘要
一種彈性墊,其設置於橋梁的上段,或建築結構的頂部與底部之間,以便穩定地支承荷載,該墊包括頂板(11);底板(12);缸體部件(13),其內開設有多個圓柱形空腔(13a,13b);多個彈性部件(19a,19b),其分別固定於相應的圓柱形空腔(13a,13b)上;頂部活塞和底部活塞(15,16,17,18),它們分別嵌入圓柱形空腔(13a,13b)的兩側,以便將彈性部件(19a,19b)密封;以及彈性增強部件(20),其在頂板與缸體部件之間,以及底板與缸體部件之間接納上述頂部和底部活塞(15,16,17,18),並且整體成形,由此可產生滑動錯開現象,限制膨脹現象,支承較高的荷載,改善安全性,具有較高的應用性,使施工成本降低。
文檔編號E04B1/36GK1287587SQ99801728
公開日2001年3月14日 申請日期1999年9月30日 優先權日1998年9月30日
發明者樸英善 申請人:協成實業株式會社