埋地管线结构减震控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于建筑工程结构抗震【技术领域】，涉及一种埋地管线结构减震控制装置。该减震控制装置包括管卡、铅芯橡胶隔震支座和钢筋混泥土，铅芯橡胶隔震支座设置在埋地管线底部与土体结构之间；铅芯橡胶隔震支座包括橡胶层、中间圆环金属板、端金属板、上、下连接钢板和铅芯；橡胶层夹在两块中间圆环金属板之间，铅芯、橡胶层和圆环金属板层构成一个整体；下部连接钢板与现浇钢筋混凝土连接，埋地管线、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件组成一个整体，成为地震区埋地管线结构的减震控制装置。该减震控制装置能够提高地震区管线结构体系的安全性，构造简单，施工方便，可广泛用在城市老城区的改造、改建及加固工程中。
【专利说明】埋地管线结构减震控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑工程结构抗震【技术领域】，涉及一种埋地管线结构减震控制装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的日益发展，城市现代化建设的加快，生命线工程在人们的日常生活中起到了越来越重要的作用，埋地管线是生命线工程的一个重要组成部分。地震发生时，场地的不均匀位移将会导致埋地管线的破坏，带来巨大的城市财产及人员的损失，这样就促使我们对结构物提出了更加严格的抗震安全性。对于埋地管线而言，目前主要的抗震措施有:
[0003](I)埋置管线时，应尽量避开地震时易产生大位移的地带。如果必须通过，我们应充分利用现有的地质资料或地震安全性评价结果，对埋地管线进行有效的抗震设防。
[0004](2)管线应该尽量浅埋，且宜埋置于松散或中等密度的非粘性土中，以利于降低地震时土壤对埋地管线的约束力。对于穿越地震可能产生大位移地区埋地管线，可以砌筑管沟来提高埋地管线抗震能力。其次，在大位移地区的交界处铺一层硬的、光滑的外套，以减小埋地管线与土壤之间接触面的摩擦角来增大埋地管线承受大位移的能力。
[0005]松散的砂在水平荷载时压实，在密实过程中，摩擦角增加，因而产生的最大抗力与初始密度较高的砂的情况一致。减小管道与土壤之间的摩擦角是有利的，但主要体现在轴向，土壤对管道的横向抗力改变不大。
[0006](3)使用抗震性能好(强度高、延性好)的管道材料可以有效的抵抗地震作用。较大的壁厚是管道受拉时影响埋地管线反应的最主要有利因素。周围土壤作用在埋地管线上的纵向力与管线的直径成比例，而埋地管线抵抗外力的抗力与管线的直径和壁厚的乘积成比例的。另外在埋地管线受压缩时，管线直径与管线壁厚的比值越小越有利于抗震。因此，从分析上来看，实际工程中应该采用延性较好的厚壁管线。管壁较厚的管线可以大大的提高埋地管线的抗震能力，但是厚度的增加是有限度的，对于位移较大的情况，不一定能够满足要求。
[0007](4)在过渡段内，不应设置与埋地管线动力特性不一致的附件(如弯头、三通和闸门等)，也不宜采用不同壁厚的管线。换句话说，必须保证埋地管线拥有足够的非锚固长度，增加非锚固长度可以增加埋地管线对土壤运动的承受力。
[0008]所以，在地震时地面发生大位移的情况下，以上措施未必能满足要求，目前的抗震措施并不完善。鉴于埋地管线在大位移作用下所表现出来的脆弱性，以及它的破坏给国家以及人民带来巨大损失的前提下，我们应该采取更加可靠有效的措施来提高和保证埋地管线在大位移作用下的抗震安全性。
[0009]自从费尔南多地震之后，国内外学者在埋地管线的地震反应分析方面做了大量的理论、试验以及模拟研究，取得了众多的研究成果，但对于埋地管线抗震措施方面的研究工作及取得的成果甚少。国内主要是中国国家地震局工程力学研究所的薛景宏对跨越断层的埋地管线采取隔震措施并对其在隔震装置下埋地管线的反应进行了分析，因此针对地震时埋地管线寻找适当的控制方法是非常有意义的。
实用新型内容
[0010]本实用新型提供了一种埋地管线结构减震控制装置，以提高埋地管线整体抗震能力，减小结构体系在地震作用下的反应，解决结构体系在地震作用下的安全性问题。
[0011 ] 本实用新型采用的技术方案是:
[0012]一种埋地管线结构减震控制装置，该装置包括管卡、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件。
[0013]所述的铅芯橡胶隔震支座设置在埋地管线底部与土体结构之间，铅芯橡胶隔震支座包括橡胶层、中间圆环金属板、端钢板、上连接钢板、下连接钢板和铅芯；橡胶层夹在两块中间圆金属板之间；中间圆环金属板焊接铅芯的外侧，使铅芯、橡胶层和中间圆金属板构成一个整体；该整体的上端依次通过端钢板和上连接钢板固定，下端依次通过端钢板和下连接钢板固定，上、下连接钢板与端钢板通过螺栓连接。
[0014]所述的铅芯橡胶隔震支座通过连接螺栓将管卡与上连接钢板连接，埋地管线与铅芯橡胶隔震支座固定在一起；连接螺栓将下连接钢板与现浇钢筋混凝土连接，埋地管线、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件组成一个整体，成为埋地管线结构的减震控制装置，共同抵抗地震作用，保证铅芯橡胶隔震支座对埋地管线起到一定的隔震作用。
[0015]所述的橡胶层数为15-25层。
[0016]所述的中间圆环金属板为中间圆环钢板。
[0017]本实用新型的效果和益处是该减震控制装置能够提高地震作用下埋地管线结构的安全性，且构造简单，施工方便，广泛适用于城市的老城区的改造、改建及加固工程中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是埋地管线结构减震体系示意图。
[0019]图2是埋地管线结构减震体系连接构造断面图。
[0020]图3是铅芯橡胶隔震支座构造断面图。
[0021]图4是埋地管线结构减震体系连接构造立面图。
[0022]图5是埋地管线结构减震体系平面图。
[0023]图6是橡胶支座的局部构造图。
[0024]图中:1 土体结构；2埋地管线；3铅芯橡胶隔震支座；4现浇钢筋混凝土 ；5管卡(宽0.24m、厚30mm) ；6管卡与铅芯橡胶隔震支座的连接螺栓(直径10mm、间距200mm) ；7铅芯橡胶隔震支座与钢筋混凝土的连接螺栓(直径10mm、间距200mm) ;8橡胶层(厚4mm);9中间圆环钢板(厚2mm) ；10端钢板(厚1mm) ；11上连接钢板(厚20mm) ；12下连接钢板(厚20mm) ;13与管卡连接的螺栓孔(直径1mm) ;14与钢筋混凝土连接的螺栓孔(直径1mm) ；15铅芯(直径100mm) ；16端钢板与上、下连接钢板连接螺栓(直径15mm)。
【具体实施方式】
[0025]以下结合技术方案和附图，进一步说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0026]本实用新型提出的埋地管线结构减震体系示意图如图1所示。具体做法是在管线结构2的图示位置和土体结构I间设置铅芯橡胶隔震支座3，采用管卡5和螺栓6将管线结构2和铅芯橡胶隔震支座3连接，采用螺栓7将结构4和铅芯橡胶隔震支座3连接，保证地震发生时管线结构2和土体结构I以及铅芯橡胶隔震支座3共同作用，使得铅芯橡胶隔震支座3对埋地管线结构2起到一定的隔震作用。
[0027]本实用新型提出的方法，主要是利用铅芯橡胶隔震支座3达到耗散地震能量以控制结构地震反应的目的。其基本原理是:主要利用橡胶来改变结构系统的动力特性，延长建筑结构自振周期的作用，降低建筑物的地震反应。应用铅芯阻尼器来抑制地震波中长周期成分可能给建筑物带来的大变位，降低建筑物动力加速度的作用，以此来减轻结构的震害，保证震后结构体系仍然能够正常的运行。
[0028]步骤.铅芯橡胶隔震支座3的设计
[0029]铅芯橡胶隔震支座3的主要功能是在小震作用下通过橡胶以及铅芯来消耗地震能量，设置位置如图1所示。铅芯橡胶隔震支座的构造如图3所示，主要由橡胶层，中间圆环钢板，端钢板，上连接钢板、下连接钢板和铅芯组成。通过连接螺栓将管卡与上部的连接钢板连接，以此将埋地管线与铅芯橡胶隔震支座固定在一起。通过连接螺栓将下部连接钢板与现浇钢筋混凝土连接，将埋地管线、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件组成一个整体，共同抵抗地震作用，保证铅芯橡胶隔震支座对埋地管线起到一定的隔震作用。埋地管线，铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件连接的构造断面图如图2所示，立面图如图4所示。构件之间连接的螺栓个数以及间距如图5所示。
[0030]由于橡胶材料压缩时显示非线性弹性材料的特性，水平剪切变形时可以看作室理想的弹性材料，橡胶隔震支座中的橡胶层很薄，并且受到钢板的约束，因此产生的侧向变形也很小，这样支座就具有很高的竖向刚度。使用铅芯橡胶隔震支座的主要优点在构造简单、造价低、耐久性好、耐压力大、施工方便。
【权利要求】
1.一种埋地管线结构减震控制装置，其特征在于，该装置包括管卡、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件； 所述的铅芯橡胶隔震支座设置在埋地管线底部与土体结构之间，铅芯橡胶隔震支座包括橡胶层、中间圆环金属板、端钢板、上连接钢板、下连接钢板和铅芯；橡胶层夹在两块中间圆金属板之间；中间圆环金属板焊接铅芯的外侧，使铅芯、橡胶层和中间圆金属板构成一个整体；该整体的上端依次通过端钢板和上连接钢板固定，下端依次通过端钢板和下连接钢板固定，上、下连接钢板与端钢板通过螺栓连接； 所述的铅芯橡胶隔震支座通过连接螺栓将管卡与上连接钢板连接，埋地管线与铅芯橡胶隔震支座固定在一起；连接螺栓将下连接钢板与现浇钢筋混凝土连接，埋地管线、铅芯橡胶隔震支座以及钢筋混泥土构件组成一个整体，成为埋地管线结构的减震控制装置，共同抵抗地震作用，保证铅芯橡胶隔震支座对埋地管线起到一定的隔震作用。
2.根据权利要求1所述的一种埋地管线结构减震控制装置，其特征在于，所述的橡胶层数为15-25层。
3.根据权利要求1或2所述的一种埋地管线结构减震控制装置，其特征在于，所述的中间圆环金属板为中间圆环钢板。
【文档编号】F16L3/02GK204127483SQ201420568403
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】柳春光, 柳英洲, 郝二通 申请人:大连理工大学