環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座的製作方法
2023-07-06 18:30:36
環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座的製作方法
【專利摘要】本發明屬於橋梁、房屋建築、核電站、機械工程抗震【技術領域】，具體涉及一種環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設有橡膠支座和阻尼器，所述橡膠支座為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環狀布置在所述橡膠支座外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。本發明兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵禦水平面內來自各個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，適用於各類橋梁、房屋建築結構、核電站結構等，具有廣闊的市場前景及良好的經濟效益。
【專利說明】環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座
【技術領域】
[0001]本發明屬於橋梁、房屋建築、核電站、機械工程抗震【技術領域】，具體涉及一種環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座。
【背景技術】
[0002]地震是頻發的自然災害之一，長期以來，人類在這一自然災害面前「無能為力」。地震造成生命和財產損失的直接原因是建築物的劇烈震動、破壞和倒塌。自二十世紀以來，人類對建築物的抗震、消能、減震的結構控制技術進行不斷的探索，先後發明和創造了如下相應的產品和技術。
[0003]鉛芯橡膠支座:通過鉛芯和橡膠的剪切變形吸收和耗散地震能量。
[0004]液壓粘滯阻尼器:通過液態或半固態的粘滯材料在缸體內的流動產生阻尼力來耗散、吸收地震能量。
[0005]摩擦型阻尼支座:採用上下不同半徑的兩個球面與配合位形成兩個滑動摩擦副，保證支座正常的轉動和滑移功能，當地震水平力超過閥值時，支座摩擦副間克服摩擦力產生相對滑動，大半徑球面摩擦副可產生較大水平相對位移，即水平剛度較小，從而將地震產生的動能轉換為勢能，突破閥值後較小的水平剛度起到了「隔震」作用。同時由於摩擦阻力的存在，起到了 「阻尼」作用，消耗了一部分地震能量。
[0006]拉力支座:依靠上支座板和下支座板之間凸凹連接抵抗拉力。
[0007]上述鉛芯橡膠支座和摩擦型阻尼支座雖然能起到環向減隔震的作用，但水平剛度過低，對軟弱地基或者橋墩過柔時，減震效果降低，甚至會加大結構的地震響應。而液壓粘滯阻尼器是一種杆式結構，具有方向性，對減少軸向的地震作用效果明顯，但地震對橋梁的地震作用方向事先是無法預知的，因而它的設置帶有一定的盲目性，通常的做法是在橋梁的順橋向和橫橋向都安裝液壓阻尼器，這樣一定程度上限制了其力學運動，降低了減震效果；並且也不具備回位功能，地震過後，需要靠外力作用才能回位。
[0008]另外，現有的拉力支座大體上都是通過上支座板和下支座板之間直接或間接的凸凹連接抵抗拉力，其連接方式為剛性，當拉力足夠大，支座的破壞沒有任何預兆，需要更換時，只能整個支座更換，成本較高且周期長。
【發明內容】
[0009]本發明的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種能對各個方向的地震起到消能減震作用的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座。
[0010]本發明採用的技術方案是:一種環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設有橡膠支座和阻尼器，所述橡膠支座為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環狀布置在所述橡膠支座外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支承板上、下支承板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩為環狀螺旋形結構，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。
[0011]進一步地，所述鋼絲繩為由多根鋼絲繩股繞制而成的環狀螺旋形結構，所述鋼絲繩為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
[0012]進一步地，所述繩夾包括兩塊環形鋼板，所述兩塊環形鋼板通過螺栓連接，所述兩塊環形鋼板相對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環形鋼板上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔。
[0013]進一步地，所述繩夾為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
[0014]進一步地，所述由多節段拼接成環狀結構的繩夾為封閉的環狀結構或節段與節段之間留有空隙。
[0015]更進一步地，還包括防塵罩，所述防塵罩上下兩端分別與所述上支承板與下支承板連接。
[0016]本發明可同時作為普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用:
[0017]當作為普通板式橡膠支座使用時，橡膠支座由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，中間可設置鉛芯，除了能夠承重之外，還能適應較大的剪切變形。由於橡膠是柔性材料，在不均衡豎向壓力作用下，能產生不均衡的豎向變形，即一側的豎向變形大，另一側的豎向變形小，類似於球型支座在豎直面內的小幅轉動，具備了承重和能小幅轉動的功能。
[0018]當作為拉力支座使用時，該支座克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩來承受拉力。鋼絲繩阻尼器為環狀構造，通過繩夾與上支承板、下支承板固定，能夠承受拉、壓、剪等力的作用，在荷載作用下，當支座產生拉力，上、下支承板之間就會有分離的運動趨勢，但該運動趨勢受到鋼絲繩的阻礙，拉力由鋼絲繩承受，鋼絲繩能產生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時破壞之前能產生明顯的預兆，對結構安全產生預警，即使產生破壞，只需更換相應的鋼絲繩構件即可，不必更換整個支座，維修或更換都極為方便，成本較低。
[0019]當作為阻尼抗震支座使用時，由於上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產生相對運動，即下支承板和上支承板之間產生相對運動，該相對運動受到鋼絲繩阻尼器、疊層橡膠、鉛芯或鉛棒的阻礙，產生剪切變形，吸收、耗散地震能量，實現了對地震運動的阻抗。疊層橡膠主要是起「隔震「的作用，鋼絲繩阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。
[0020]本發明兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵禦水平面內來自各個方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，有較大的回覆力，震後較容易復位，適用於各類橋梁、房屋建築結構、核電站結構等，具有廣闊的市場前景及良好的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明橡膠支座的結構示意圖。
[0023]圖3為本發明鋼絲繩阻尼器的結構示意圖。
[0024]圖4為圖3的俯視圖。
[0025]圖5為本發明繩夾的結構示意圖。
[0026]圖6為圖5的俯視圖。[0027]圖7為本發明鋼絲繩的示意圖。
[0028]其中:1_上支承板；2_下支承板；3_橡膠支座；4_鋼絲繩阻尼器；5_防塵罩；6-疊層橡膠；7-鉛芯；8-鋼板；9_鋼絲繩；10_繩夾；11-環形鋼板；12-繩夾孔；13-鋼絲繩股。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便於清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。
[0030]如圖1所示，本發明包括上支承板I和下支承板2，所述上支承板I和下支承板2之間設有橡膠支座3、阻尼器和防塵罩5，橡膠支座3為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器4，鋼絲繩阻尼器4呈環狀布置在所述疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座外圍，所述防塵罩5上下兩端分別與所述上支承板I與下支承板2連接，將所述鋼絲繩阻尼器4罩住。
[0031]所述疊層橡膠支座由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，在中間設置鉛芯7後就變為如圖2所示的鉛芯橡膠支座，圖中的鉛芯橡膠支座只是示意，本發明可以為疊層橡膠支座、多鉛芯橡膠支座等，它們和鋼絲繩阻尼器配伍使用，都能起到「減隔震」作用和「抗拉」作用。
[0032]如圖3、圖4所示，所述鋼絲繩阻尼器4為環狀結構，環繞在所述橡膠支座3外圍。所述鋼絲繩阻尼器4包括鋼絲繩9和分別固定在所述上支承板1、下支承板2的兩套繩夾10，所述鋼絲繩9固定在所述兩套繩夾10之間，鋼絲繩9由多根鋼絲繩股13繞制而成，成型後再盤成環狀螺旋形結構，鋼絲繩由鋼絲繩股繞製成型後的示意圖如圖7所示。所述鋼絲繩9為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構，該環狀結構可為圓形或橢圓形的環狀結構，也可為其它形狀的環狀結構。
[0033]所述繩夾為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構，該環狀結構可為圓形或橢圓形的環狀結構，也可為其它形狀的環狀結構。由多節段拼接成環狀結構的繩夾10為封閉的環狀結構或節段與節段之間留有空隙，做成不封閉結構，比如環狀繩夾如果由三節段組成，而這三段又不連續，則節段與節段之間留有空隙，為間斷的環狀結構，對應的鋼絲繩也為間斷的環狀結構。如圖5、圖6所示，所述繩夾10由兩塊環形鋼板11組成，所述兩塊環形鋼板11通過螺栓連接。對整體環狀結構的繩夾10，環形鋼板11也為整體環狀結構；對由多節段拼接成環狀結構的繩夾10，環形鋼板11也分為多個節段。所述兩塊環形鋼板11相對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環形鋼板10上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔12。所述兩套繩夾10分別為頂點繩夾和底點繩夾，所述頂點繩夾通過螺栓固定在所述上支承板I上，所述底點繩夾通過螺栓固定在所述下支承板2上。
[0034]本發明的核心技術在於所述上支承板I和所述下支承板2之間設計安裝了所述環形的鋼絲繩阻尼器4，布置在橡膠支座3的外圍，除了疊層橡膠能對地震起到「隔震」作用之外，環形鋼絲繩阻尼器也能在水平面內的各個方向對地震作用提供較大的阻抗，依靠鋼絲繩的剪切變形吸收、耗散地震能量，具有非常良好的減震效果，同時兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。
[0035]I)作為普通板式橡膠支座使用
[0036]橡膠支座3由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，中間可設置鉛芯7，除了能夠承重之夕卜，還能適應較大的剪切變形。由於橡膠是柔性材料，在不均衡豎向壓力作用下，能產生不均衡的豎向變形，即一側的豎向變形大，另一側的豎向變形小，類似於球型支座在豎直面內的小幅轉動。鉛芯或鉛棒變形之後，分子之間能夠再結晶，適應變形的能力也很強。所以該支座具有普通板式橡膠支座需要具備的承重和能小幅轉動的功能，能當普通板式橡膠支座使用。
[0037]2)作為拉力支座使用
[0038]本發明克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩阻尼器4來承受拉力。鋼絲繩阻尼器4為環狀構造，通過繩夾10與上支承板1、下支承板2固定，能夠承受拉、壓、剪等力的作用。在荷載作用下，當支座產生拉力，上、下支承板之間就會有分離的運動趨勢，但該運動趨勢受到鋼絲繩的阻礙，拉力由鋼絲繩9承受，鋼絲繩9能產生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時破壞之前能產生明顯的預兆，對結構安全產生預警，即使產生破壞，只需更換相應的鋼絲繩構件即可，不必更換整個支座，維修或更換都極為方便，成本較低，所以該支座能作為拉力支座使用。
[0039]3)作為阻尼抗震支座使用
[0040]由於上支承板I固定在梁底、下支承板2固定在墩頂或臺頂，在地震慣性力作用下，不管這個力來自何方，墩、梁之間就會產生相對運動，即下支承板I和上支承板2之間產生相對運動，該相對運動受到鋼絲繩阻尼器4、疊層橡膠6、鉛芯7或鉛棒的阻礙，產生剪切變形，吸收、消散地震能量，實現了對地震運動的阻抗。疊層橡膠主要是起「隔震「的作用，鋼絲繩阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。該支座能對水平面內各個方向的地震起到消能減震的作用，故能作為阻尼抗震支座使用。
[0041]本發明的安裝方法如下:
[0042]I)、在墩頂和梁底分別預埋螺栓、安裝下支承板2和上支承板I ;
[0043]2)、安裝鉛芯橡膠支座，鉛芯橡膠支座也可連同上、下支承鋼板一起安裝；
[0044]3)、安裝鋼絲繩阻尼器4，鋼絲繩阻尼器4可在工廠預製，方法較為簡單:根據計算需要，將一定規格的鋼絲繩9繞成環狀螺旋形，在頂點和底點處分別用繩夾10夾緊，且用螺栓固定，然後再用螺栓將頂點和底點處的繩夾10分別固定在上支承板I和下支承板2上；
[0045]4)、最後安裝防塵罩。
[0046]需要指出的是:為施工方便，同時也是為了更換組件方便，環狀鋼絲繩阻尼器4的鋼絲繩和繩夾均可做成一個整環，也可分成多個節段組合安裝，圖5中的繩夾10為4個節段組成的封閉狀結構。
[0047]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬的【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，包括上支承板(I)和下支承板(2)，所述上支承板(I)與下支承板(2)之間設有橡膠支座(3)和阻尼器，所述橡膠支座(3)為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，其特徵在於:所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器(4)，所述鋼絲繩阻尼器(4)呈環狀布置在所述橡膠支座(3)外圍，所述鋼絲繩阻尼器(4)包括鋼絲繩(9)和分別固定在所述上支承板(I)上、下支承板(2)上的兩套繩夾(10)，所述鋼絲繩(9)為環狀螺旋形結構，所述鋼絲繩(9)固定在所述兩套繩夾(10)之間。
2.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，其特徵在於:所述鋼絲繩(9)為由多根鋼絲繩股繞制而成的環狀螺旋形結構，所述鋼絲繩為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
3.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，其特徵在於:所述繩夾(10)包括兩塊環形鋼板(11)，所述兩塊環形鋼板通過螺栓連接，所述兩塊環形鋼板(11)相對的兩個面上沿圓周分別設有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環形鋼板上對應位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔(12)。
4.根據權利要求1或3所述的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，其特徵在於:所述繩夾(10)為整體環狀結構或由多節段拼接成的環狀結構。
5.根據權利要求4所述的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，其特徵在於:所述由多節段拼接成環狀結構的繩夾(10)為封閉的環狀結構或節段與節段之間留有空隙。
6.根據權利要求1所述的環向鋼絲繩疊層橡膠複合減隔震支座，其特徵在於:還包括防塵罩(5)，所述防塵罩(5)上下兩端分別與所述上支承板(I)與下支承板(2)連接。
【文檔編號】E01D19/04GK103726442SQ201310750561
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】萬維東 申請人:萬維東