一种易转动型板式橡胶支座的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种易转动型板式橡胶支座，属于桥梁支座技术领域。该支座由橡胶体、多孔碳纤维环氧树脂层压板、碳纤维网、短碳纤维，外层保护橡胶组成。多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网交替布置，约束橡胶的侧向变形，提供橡胶支座所必须的竖向刚度和承载能力；支座加劲层采用多孔碳纤维环氧树脂层压板，与传统板式橡胶支座相比，较少的加劲层数可获得更大的竖向刚度，提高了支座的竖向承载能力，同时橡胶体有效层厚比例增加显著，可有效提高支座的剪切变形和转动能力,减小对梁体和墩台的转动反力矩；橡胶内添加了短碳纤维，改善了橡胶的力学性能；多孔碳纤维环氧树脂层压板质量轻，极大减轻了支座整体的重量；另外，较大的剪切变形可以充分发挥橡胶材料高阻尼的滞回耗能能力，在地震作用下，实现对桥梁结构的有效保护。
【专利说明】
一种易转动型板式橡胶支座
技术领域
[0001]本发明属于桥梁工程、地震工程技术领域，具体涉及一种新式轻型复合橡胶支座，特别涉及一种易转动型板式橡胶支座。
【背景技术】
[0002]板式橡胶支座已经成为国内外公路与城市桥梁广泛采用和深受欢迎的一种支座型式，并且橡胶支座能适当增加体系的自振周期已成为桥梁减震的重要措施。传统板式橡胶支座是由多层橡胶片与多层钢板相互交替硫化粘合而成的一种桥梁定型产品，该种类型的橡胶支座钢板层提供足够的竖向刚度以承受垂直荷载同时约束橡胶的侧向膨胀;利用橡胶层的剪切变形满足上部构造的水平位移;利用橡胶层的不均匀压缩实现转角。但板式支座由于加劲层钢板厚度较大，所占支座高度比例较大，支座的转动能力有限，对梁体与墩台必然产生较大的转动反力矩，梁体和墩台受力不利，会增加工程造价。同时在遭受罕遇地震时，其剪切变形和转动能力不能适应梁端位移，将失去其应有的作用。板式橡胶支座还存在耐久性差(橡胶应力老化，钢板锈蚀)，支座高度较高，重量较重等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决目前广泛使用的板式橡胶支座的缺点，而提供一种耐久性好，抗剪切能力强，减震耗能能力强，能够约束橡胶的侧向变形，竖向刚度满足承载力要求的一种易转动型板式橡胶支座，以便能在支座总高度不变的条件下，适应梁端更大的转角需要，减小支座转动反力矩对梁体和墩台的作用。
[0004]为达到以上目的，本发明采用如下解决方案:多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网交替布置，嵌在橡胶体内部约束橡胶的侧向变形，多孔碳纤维环氧树脂层压板作为支座的加劲层，提供橡胶支座所必需的竖向刚度和承载能力。同时在橡胶体内掺入乱向分布的短碳纤维形成一种新型的多相复合橡胶材料，控制橡胶侧向膨胀，复合橡胶体内的应力分布更趋合理。多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网交替布置使得各层橡胶相互贯通，多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网和复合橡胶材料的联接更为紧密，增强约束效果，远超过传统橡胶支座内置钢板的约束作用，因而可以大大增加支座的竖向承载能力。支座加劲层采用强度是钢材7倍以上的多孔碳纤维环氧树脂层压板，与传统板式橡胶支座相比，较少的加劲层数可获得更大的竖向刚度，提高了支座的竖向承载能力，同时橡胶体有效层厚比例增加显著，可有效提高支座的剪切变形和转动能力。
[0005]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是:本发明提出的一种易转动型板式橡胶支座由外层保护橡胶(1)、内部橡胶(2)、多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)、碳纤维网(4)、短碳纤维(5)构成，其特征在于多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)和碳纤维网(4)交替布置嵌在橡胶体内部，所述内部橡胶(2)内有无规则分布的短碳纤维(5)，所述多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)和碳纤维网(4)与内部橡胶(2)经硫化形成可靠的粘接，所述多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)，碳纤维网(4)和内部橡胶(2)外围包裹外层保护橡胶(I)。
[0006]本发明中，多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)经热压罐工艺成形。
[0007]本发明中，所述的碳纤维网(4)由碳纤维丝通过平织法或针织法编制而成，但编制方法不限于以上此种。
[0008]本发明中，所述短碳纤维(5)散布数量、散布方式和散布位置可以按照设计和制造要求进行调整。
[0009]本发明中，所述支座为硫化一体结构。
[0010]本发明中，所述支座为长方体，但不限于以上此种。
[0011]本发明的技术优点:
I)方案橡胶材料中掺入乱向分布的短碳纤维能够改善橡胶的多项力学性能，改善橡胶应力分布，防止应力老化引起橡胶开裂。同时使得碳纤维网和橡胶联接更紧密，不会产生脱落现象。
[0012]2)方案橡胶支座中碳纤维具有强大的抗拉能力，承受竖向荷载时，内部的多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网能有效地约束橡胶的侧向膨胀，避免了因橡胶拉应力过大产生应力老化问题。
[0013]3)方案橡胶支座采用强度是钢板7倍以上的多孔碳纤维环氧树脂层压板替换传统橡胶支座中的加劲钢板，与相同高度的传统橡胶支座相比，较少的加劲层数可获得更大的竖向刚度，提高了支座的竖向承载能力；同时橡胶层有效厚度显著增大，提高了支座的整体剪切变形能力和转动能力。
[0014]4)方案橡胶支座有较强的剪切变形和转动能力，对梁体与墩台的转动反力矩必然减小，改善了梁体和墩台受力，简化了设计和施工，降低了工程造价。
[0015]5)方案橡胶支座有较强的剪切变形能力，可以充分发挥高阻尼的滞回耗能能力，当发生地震时，避免了上部结构的地震作用传递到下部结构，保证桥梁结构的安全。
[0016]6)方案橡胶支座内的碳纤维网具有纺织纤维的柔软可加工性，可随橡胶层发生任意变形，转动能力更强。
[0017]7)方案橡胶支座内的多孔碳纤维环氧树脂层压板，碳纤维网和短碳纤维具有良好的耐腐蚀性，不存在生锈的问题，耐久性好。
[0018]8)方案橡胶支座内的多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网质量轻，极大减轻支座整体的重量，便于运输和安装。
[0019]总之，本发明适用于各种桥梁结构，有较大的竖向刚度和承载能力，同时具有较高的剪切变形和转动能力，能起到减震隔震的作用，避免了传统橡胶支座存在的缺点。
【附图说明】
[0020]图1:为本发明提供的一种易转动型板式橡胶支座的结构示意图。
[0021]图2:为本发明的立面剖视图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明所提供的一种易转动型板式橡胶支座的具体结构做详细说明。
[0023]—种易转动型板式橡胶支座由外层保护橡胶(1)、内部橡胶(2)、多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)、碳纤维网(4)、短碳纤维(5)构成，其特征在于多孔碳纤维环氧树脂层压板
(3)和碳纤维网(4)交替布置嵌在橡胶体内部，所述内部橡胶(2)内有无规则分布的短碳纤维(5)，所述多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)和碳纤维网(4)与内部橡胶(2)经硫化形成可靠的粘接，所述多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)，碳纤维网(4)和内部橡胶(2)外围包裹外层保护橡胶(I)。
[0024]本发明中，多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)经热压罐工艺成形。
[0025]本发明中，所述的碳纤维网(4)由碳纤维丝通过平织法或针织法编制而成，但编制方法不限于以上此种。
[0026]本发明中，所述短碳纤维(5)散布数量、散布方式和散布位置可以按照设计和制造要求进行调整。
[0027]本发明中，所述支座为硫化一体结构。
[0028]本发明中，所述支座为长方体，但不限于以上此种。
[0029]方案橡胶材料中掺入乱向分布的短碳纤维能够改善橡胶的多项力学性能，改善橡胶应力分布，防止应力老化引起橡胶开裂，同时使得碳纤维网和橡胶联接更紧密，不会产生脱落现象;方案橡胶支座承受竖向荷载时，内部的多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网能有效地约束橡胶的侧向膨胀，避免了因橡胶拉应力过大产生应力老化问题;方案橡胶支座采用强度是钢板7倍以上的多孔碳纤维环氧树脂层压板替换传统橡胶支座中的加劲钢板，与相同高度的传统橡胶支座相比，较少的加劲层数可获得更大的竖向刚度，提高了支座的竖向承载能力；同时橡胶层有效厚度显著增大，提高了支座的整体剪切变形能力和转动能力;方案橡胶支座有较强的剪切变形和转动能力，对梁体与墩台的转动反力矩必然减小，改善了梁体和墩台受力，简化了设计和施工，降低了工程造价;方案橡胶支座有较强的剪切变形能力，可以充分发挥高阻尼的滞回耗能能力，当发生地震时，避免了上部结构的地震作用传递到下部结构，保证桥梁结构的安全;方案橡胶支座内的碳纤维网具有很强的变形能力，可随橡胶层发生任意变形，对支座的转角变形适应性更强，不影响支座的转动能力;方案橡胶支座内的多孔碳纤维环氧树脂层压板，碳纤维网和短碳纤维具有良好的耐腐蚀性，不存在生锈的问题，耐久性好;方案橡胶支座内的多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网质量轻，极大减轻支座整体的重量，便于运输和安装。
【主权项】
1.一种易转动型板式橡胶支座，由外层保护橡胶(I)、内部橡胶(2)、多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)、碳纤维网(4)、短碳纤维(5)构成，其特征在于多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)和碳纤维网(4)交替布置嵌在橡胶体内部，内部橡胶(2)内有无规则分布的短碳纤维(5)，多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)和碳纤维网(4)与内部橡胶(2)经硫化形成可靠的粘接，多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)，碳纤维网(4)和内部橡胶(2)外围包裹外层保护橡胶(I)。2.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:多孔碳纤维环氧树脂层压板与碳纤维网交替布置，但不限于以上此种。3.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:多孔碳纤维环氧树脂层压板和碳纤维网的数量可以按照使用和设计要求进行调整。4.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:所述短碳纤维散布数量、散布方式和散布位置可以按照使用和制造要求进行调整。5.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:多孔碳纤维环氧树脂层压板(3)经热压罐工艺成形，但成型方法不限于以上此种。6.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:所述的碳纤维网(4)由碳纤维丝通过平织法或针织法编制而成，但编制方法不限于以上此种。7.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:所述支座为硫化一体结构，但不限于以上此种。8.根据权利要求1所述的一种易转动型板式橡胶支座，其特征在于:所述支座的橡胶层为长方体，但不限于以上此种。
【文档编号】E01D19/04GK105887666SQ201610245789
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】常亮, 曾松, 朱先均, 康乐
【申请人】南昌航空大学