高性能混合摩擦芯橡胶支座的制作方法

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种具有摩擦耗能能力的高性能混合摩擦芯橡胶支座。

背景技术：

板式橡胶支座因其构造简单、造价低、安装方便等特点，获得了越来越多的重视。但是板式橡胶支座因其耗能能力低下，导致其减隔震性能有限。因此需要对其进行性能上的优化，特别是提高阻尼性能，增强耗能能力。

目前对于传统板式橡胶支座的性能优化方案有很多，其中铅芯橡胶支座是目前工程中应用最为广泛的一种。铅芯橡胶支座是在普通橡胶支座的基础上，在内部加入一根或多根铅棒，并依靠铅芯较强的塑性变形能力，改善橡胶支座的阻尼性能。该支座具有良好的力学性能，靠支座内铅芯的屈服变形来吸收和消耗地震能量，同时可延长结构周期，减隔震效果较好。

然而铅是一种有毒的金属物质，不但在生产过程中容易对人身造成伤害，在使用过程中也容易对环境造成污染。同时，铅芯橡胶支座在吸收地震能量后铅芯温度会升高，造成铅芯力学性能发生弱化及阻尼比降低。此外，铅材料还具有耐久性差等特点，增加了维护成本。在人们节能环保意识逐渐加强并普遍追求低碳环保、经济合理、维养方便的新型减隔震技术的今天，铅芯橡胶支座已经无法适应新时代的发展理念。

因此有必要提出新的支座性能优化设计方案，在采用环保、耐热、耐久材料的前提下，提升橡胶支座的抗震性能，特别是大幅度提高支座的耗能能力。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出在现有高阻尼细密钢丝网橡胶支座的基础上埋入一种摩擦耗能元件，提供一种具有摩擦耗能能力的高性能混合摩擦芯橡胶支座。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型提出的高性能混合摩擦芯橡胶支座，由高强细密钢丝网、高阻尼橡胶层和混合摩擦芯组成，高强细密钢丝网和高阻尼橡胶层交替分布叠放，经充分粘合，硫化形成可靠粘结的支座主体，所述支座主体的中部开有孔道，所述孔道为非贯穿孔道，所述混合摩擦芯嵌于支座主体的孔道内；混合摩擦芯由上固定板、上固定细软钢棒、多级配混合金属粉末、下固定细软钢棒、下固定板和波纹钢管组成，上固定细软钢棒和下固定细软钢棒平行布置，且均位于波纹钢管内，上固定细软钢棒的顶部固定于上固定板底部，下固定细软钢棒的底部固定于下固定板顶部，波纹钢管的两端分别连接上固定板和下固定板；所述波纹钢管内填充满多级配混合金属粉末。

本实用新型中，所述上固定细软钢棒与下固定细软钢棒表面采用聚四氟乙烯材料包裹。

本实用新型中，上固定板、下固定板两端分别与波纹钢管通过焊接方式固定。

本实用新型中，高强细密钢丝网作为加劲板，并将其与高阻尼橡胶层经充分粘合，硫化形成可靠粘结，可以提高支座的竖向刚度、剪切变形及转角变形的能力。

本实用新型中，所述上固定板与下固定板的材质均为软钢板，并与高阻尼橡胶层通过硫化形成可靠粘结，使得其可以随周围的高阻尼橡胶层共同移动，参与支座主体剪切变形。

本实用新型中，上固定细软钢棒的上端固定于上固定板，下固定细软钢棒的下端固定于下固定板，其目的是使上固定细软钢棒与下固定细软钢棒可以分别随上固定板、下固定板共同参与支座主体变形，从而与多级配金属粉末发生滑动摩擦，产生摩擦耗能。

本实用新型中，混合摩擦芯中的填充材料采用多级配金属粉末，有利于增加混合摩擦芯的稳定性，更有利于增加上固定细软钢棒、下固定细软钢棒同多级配金属粉末的摩擦面积，提高摩擦耗能效率。

本实用新型中，所述上固定细软钢棒与下固定细软钢棒表面涂层采用聚四氟乙烯材料，其目的是使上固定细软钢棒与下固定细软钢棒同多级配金属粉末之间产生稳定可靠的滑动摩擦，下固定细软钢棒涂层也可以采用其他有利于滑动摩擦的高分子材料。

本实用新型中，所述上固定细软钢棒与下固定细软钢棒均采用软钢材料，或可以采用其他高强度材料。

本实用新型中，上固定细软钢棒与下固定细软钢棒的数量、分布、尺寸等可根据尺寸及设计需要进行调整。

本实用新型中，混合摩擦芯外部采用波纹钢管包裹，其目的是使混合摩擦芯可以发生弯曲变形，充分增加内部上固定细软钢棒与下固定细软钢棒的相对滑动摩擦距离，同时使混合摩擦芯不具有水平刚度，不改变支座的整体水平刚度。

本实用新型中，上固定板、下固定板分别与波纹钢管的上、下端进行焊接处理，其目的是使上固定板、下固定板与波纹钢管共同形成封闭空间，使得混合摩擦芯成为独立的元件，可独立生产并直接埋入支座内部。同时可防止多级配金属粉末在支座变形过程中发生流失。

本实用新型中，所述上固定板与下固定板采用钢板，也可以采用其他软性材料，其形状与尺寸可根据设计需要进行调整。

本实用新型中，所述高强细密钢丝网的层数、钢丝直径、间距可根据设计需要进行调整。

本实用新型的工作原理为：在地震中支座发生变形时，上固定板与下固定板随各自周围橡胶共同移动，并分别带动上固定细软钢棒与下固定细软钢棒一同参与支座变形，在此过程中，上固定细软钢棒与下固定细软钢棒会分别与多级配金属粉末发生滑动摩擦，产生摩擦耗能，从而使橡胶支座具有摩擦耗能能力。由于混合摩擦芯外部均采用软性材料，其有两种变形方式使上固定细软钢棒及下固定细软钢棒同多级配金属粉末产生相对位移：一方面在水平地震动作用下，支座会发生水平剪切变形，此时上固定板与下固定板的中心直线距离会增加，并分别带动上固定细软钢棒与下固定细软钢棒移动，而金属粉末在这过程中会保持相对静止，因而此时会发生滑动摩擦；另一方面，在竖向地震动作用下，橡胶支座内部会在竖向压力下发生弯曲，此时上固定板中心与下固定板中心的垂直直线距离会减小，因此摩擦芯整体会随橡胶支座发生弯曲，此时金属粉末同样保持相对静止，因此在这一过程中也会发生相对滑动。

本实用新型主要提供了如下的优点：

1)本实用新型所提供的高性能混合摩擦芯橡胶支座通过在内部埋入混合摩擦芯的方法，使得支座具有摩擦耗能能力，并提高了支座的阻尼性能，使其可以满足大部分工程对于阻尼的需求，无需配置如阻尼器等其他辅助设备，可以大大降低工程成本投入，降低设计及施工难度。

2)本实用新型提出了一种可以独立制作生产并直接埋于橡胶支座内部的摩擦耗能元件，具有生产工艺简单、使用方便等特点。

3)本实用新型所提供的装置全部采用环保、耐热、耐用材料，解决了制约橡胶支座发展的一大问题，实现可持续发展。

4)本实用新型所提供的装置内部所嵌入的所有材料均为软性材料，不会改变橡胶支座原有的刚度，同时有利于随支座发生变形，产生摩擦耗能，提高阻尼性能。

5)本实用新型提供的装置充分贯彻减隔震理念，不需要通过上下板分别固定于主梁及桥墩，可以充分地延长结构周期，降低结构响应，并提高结构位移容许值。

6)本实用新型提供的高性能混合摩擦芯橡胶支座中混合摩擦芯内部可以通过压实多级配金属粉末填充料等方法增加内部压力，因此支座不需要较大的轴压力就可以实现摩擦耗能功能。

7)本实用新型所提供的装置简单易用，不包含复杂的加工技术，几何尺寸灵活可控，各部分均采用常见的工程材料，有利于控制工程成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体剖视图。

图2为本实用新型的侧视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图中标号：1为高强细密钢丝网、2为高阻尼橡胶层、3为混合摩擦芯、4为上固定板、5为上固定细软钢棒、6多级配混合金属粉末、7为下固定细软钢棒、8为下固定板、9为波纹钢管。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：请见图1和图2，一种高性能混合摩擦芯橡胶支座，内部由高强细密钢丝网１、高阻尼橡胶层２、混合摩擦芯３组成；其中，混合摩擦芯３由上固定板４、上固定细软钢棒５、多级配混合金属粉末６、下固定细软钢棒７、下固定板８和波纹钢管９组成。所述混合摩擦芯３中上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７表面采用聚四氟乙烯材料包裹，上固定细软钢棒５的上端固定于上固定板４，下固定细软钢棒７的下端固定于下固定板８，上固定板４、下固定板８分别与波纹钢管９的上、下端进行焊接处理。所述高强细密钢丝网２和高细密钢丝网１组成的支座主体预留孔道，使得混合摩擦芯３可以埋入支座主体内部。

作为本实用新型的技术要点之一的强细密钢丝网１与高阻尼橡胶层经２充分粘合，硫化形成可靠粘结，可以提高支座的竖向刚度、剪切变形及转角变形的能力。

作为本实用新型的技术要点之一的上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７表面涂层采用聚四氟乙烯材料，其目的是使上固定细软钢棒５及下固定细软钢棒７与多级配混合金属粉末６产生稳定可靠的滑动摩擦。

作为本实用新型的技术要点之一的上固定板４与下固定板８的材料为软钢板，并与高阻尼橡胶层２通过硫化形成可靠粘结，使得其可以随周围的高阻尼橡胶层２共同移动，参与支座剪切变形。

作为本实用新型的技术要点之一的上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７分别固定于上固定板４与下固定板８，其目的是使上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７可以分别随上固定板４、下固定板８共同参与支座变形，从而与多级配金属粉末６发生滑动摩擦，产生摩擦耗能。

作为本实用新型的技术要点之一的混合摩擦芯３中的填充材料采用多级配金属粉末６，有利于增加上固定细软钢棒５、下固定细软钢棒７同多级配金属粉末６的摩擦面积，提高摩擦耗能效率。

作为本实用新型的技术要点之一的混合摩擦芯３外部竖向采用波纹钢管９包裹，其目的是使混合摩擦芯３可以发生弯曲变形，充分增加其内部上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７的相对滑动摩擦距离；同时使混合摩擦芯３不具有水平刚度，从而不改变支座的整体水平刚度

作为本实用新型的技术要点之一的混合摩擦芯３中波纹钢管９的上、下端分别焊接于上固定板４与下固定板８，其目的是使混合摩擦芯３成为独立的元件，可独立生产并直接埋入支座内部。同时可防止多级配金属粉末在支座变形过程中发生流失。

作为本实用新型实施例的又一种变换，所述在高阻尼橡胶层２中埋入的混合摩擦芯３可以为一个或多个，并呈对称布置。

作为本实用新型实施例的又一种变换，下固定细软钢棒７表面涂层也可以采用其他有利于滑动摩擦的高分子材料。

作为本实用新型实施例的又一种变换，上固定细软钢棒５与下固定细软钢棒７也可以采用其他高强度材料；其数量、分布、尺寸等可根据尺寸及设计需要进行调整。

作为本实用新型实施例的又一种变换，高强细密钢丝网的层数、钢丝直径、间距可根据设计需要进行调整。

作为本实用新型实施例的又一种变换，可以将高强细密钢丝替换为钢板等其他材料。

作为本实用新型实施例的又一种变换，所述上固定板４与下固定板８也可以采用其他软性材料，其形状与尺寸可根据设计需要进行调整。

上述的对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，因此，本实用新型的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本实用新型的保护范围之内。