环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座的制作方法
【专利摘要】本发明属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震【技术领域】，具体涉及一种环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板与下支承板之间设有橡胶支座和阻尼器，所述橡胶支座为叠层橡胶支座或铅芯橡胶支座，所述阻尼器为钢丝绳阻尼器，所述钢丝绳阻尼器呈环状布置在所述橡胶支座外围，所述钢丝绳阻尼器包括钢丝绳和两套绳夹，所述钢丝绳固定在所述两套绳夹之间。本发明兼具普通板式橡胶支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，适用于各类桥梁、房屋建筑结构、核电站结构等，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。
【专利说明】环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震【技术领域】，具体涉及一种环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座。
【背景技术】
[0002]地震是频发的自然灾害之一，长期以来，人类在这一自然灾害面前“无能为力”。地震造成生命和财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏和倒塌。自二十世纪以来，人类对建筑物的抗震、消能、减震的结构控制技术进行不断的探索，先后发明和创造了如下相应的产品和技术。
[0003]铅芯橡胶支座:通过铅芯和橡胶的剪切变形吸收和耗散地震能量。
[0004]液压粘滞阻尼器:通过液态或半固态的粘滞材料在缸体内的流动产生阻尼力来耗散、吸收地震能量。
[0005]摩擦型阻尼支座:采用上下不同半径的两个球面与配合位形成两个滑动摩擦副，保证支座正常的转动和滑移功能，当地震水平力超过阀值时，支座摩擦副间克服摩擦力产生相对滑动，大半径球面摩擦副可产生较大水平相对位移，即水平刚度较小，从而将地震产生的动能转换为势能，突破阀值后较小的水平刚度起到了“隔震”作用。同时由于摩擦阻力的存在，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间凸凹连接抵抗拉力。
[0007]上述铅芯橡胶支座和摩擦型阻尼支座虽然能起到环向减隔震的作用，但水平刚度过低，对软弱地基或者桥墩过柔时，减震效果降低，甚至会加大结构的地震响应。而液压粘滞阻尼器是一种杆式结构，具有方向性，对减少轴向的地震作用效果明显，但地震对桥梁的地震作用方向事先是无法预知的，因而它的设置带有一定的盲目性，通常的做法是在桥梁的顺桥向和横桥向都安装液压阻尼器，这样一定程度上限制了其力学运动，降低了减震效果；并且也不具备回位功能，地震过后，需要靠外力作用才能回位。
[0008]另外，现有的拉力支座大体上都是通过上支座板和下支座板之间直接或间接的凸凹连接抵抗拉力，其连接方式为刚性，当拉力足够大，支座的破坏没有任何预兆，需要更换时，只能整个支座更换，成本较高且周期长。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提供一种能对各个方向的地震起到消能减震作用的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座。
[0010]本发明采用的技术方案是:一种环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，包括上支承板和下支承板，所述上支承板与下支承板之间设有橡胶支座和阻尼器，所述橡胶支座为叠层橡胶支座或铅芯橡胶支座，所述阻尼器为钢丝绳阻尼器，所述钢丝绳阻尼器呈环状布置在所述橡胶支座外围，所述钢丝绳阻尼器包括钢丝绳和分别固定在所述上支承板上、下支承板上的两套绳夹，所述钢丝绳为环状螺旋形结构，所述钢丝绳固定在所述两套绳夹之间。
[0011]进一步地，所述钢丝绳为由多根钢丝绳股绕制而成的环状螺旋形结构，所述钢丝绳为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。
[0012]进一步地，所述绳夹包括两块环形钢板，所述两块环形钢板通过螺栓连接，所述两块环形钢板相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔。
[0013]进一步地，所述绳夹为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。
[0014]进一步地，所述由多节段拼接成环状结构的绳夹为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙。
[0015]更进一步地，还包括防尘罩，所述防尘罩上下两端分别与所述上支承板与下支承板连接。
[0016]本发明可同时作为普通板式橡胶支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用:
[0017]当作为普通板式橡胶支座使用时，橡胶支座由一层橡胶、一层钢板叠合而成，中间可设置铅芯，除了能够承重之外，还能适应较大的剪切变形。由于橡胶是柔性材料，在不均衡竖向压力作用下，能产生不均衡的竖向变形，即一侧的竖向变形大，另一侧的竖向变形小，类似于球型支座在竖直面内的小幅转动，具备了承重和能小幅转动的功能。
[0018]当作为拉力支座使用时，该支座克服了既有拉力支座通过上、下支座板之间凸凹刚性连接的缺陷，通过柔性的钢丝绳来承受拉力。钢丝绳阻尼器为环状构造，通过绳夹与上支承板、下支承板固定，能够承受拉、压、剪等力的作用，在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下支承板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的阻碍，拉力由钢丝绳承受，钢丝绳能产生较明显的竖向变位，使部分拉力得到释放，同时破坏之前能产生明显的预兆，对结构安全产生预警，即使产生破坏，只需更换相应的钢丝绳构件即可，不必更换整个支座，维修或更换都极为方便，成本较低。
[0019]当作为阻尼抗震支座使用时，由于上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，即下支承板和上支承板之间产生相对运动，该相对运动受到钢丝绳阻尼器、叠层橡胶、铅芯或铅棒的阻碍，产生剪切变形，吸收、耗散地震能量，实现了对地震运动的阻抗。叠层橡胶主要是起“隔震“的作用，钢丝绳阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。
[0020]本发明兼具普通板式橡胶支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，有较大的回复力，震后较容易复位，适用于各类桥梁、房屋建筑结构、核电站结构等，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的结构示意图。
[0022]图2为本发明橡胶支座的结构示意图。
[0023]图3为本发明钢丝绳阻尼器的结构示意图。
[0024]图4为图3的俯视图。
[0025]图5为本发明绳夹的结构示意图。
[0026]图6为图5的俯视图。[0027]图7为本发明钢丝绳的示意图。
[0028]其中:1_上支承板；2_下支承板；3_橡胶支座；4_钢丝绳阻尼器；5_防尘罩；6-叠层橡胶；7-铅芯；8-钢板；9_钢丝绳；10_绳夹；11-环形钢板；12-绳夹孔；13-钢丝绳股。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0030]如图1所示，本发明包括上支承板I和下支承板2，所述上支承板I和下支承板2之间设有橡胶支座3、阻尼器和防尘罩5，橡胶支座3为叠层橡胶支座或铅芯橡胶支座，所述阻尼器为钢丝绳阻尼器4，钢丝绳阻尼器4呈环状布置在所述叠层橡胶支座或铅芯橡胶支座外围，所述防尘罩5上下两端分别与所述上支承板I与下支承板2连接，将所述钢丝绳阻尼器4罩住。
[0031]所述叠层橡胶支座由一层橡胶、一层钢板叠合而成，在中间设置铅芯7后就变为如图2所示的铅芯橡胶支座，图中的铅芯橡胶支座只是示意，本发明可以为叠层橡胶支座、多铅芯橡胶支座等，它们和钢丝绳阻尼器配伍使用，都能起到“减隔震”作用和“抗拉”作用。
[0032]如图3、图4所示，所述钢丝绳阻尼器4为环状结构，环绕在所述橡胶支座3外围。所述钢丝绳阻尼器4包括钢丝绳9和分别固定在所述上支承板1、下支承板2的两套绳夹10，所述钢丝绳9固定在所述两套绳夹10之间，钢丝绳9由多根钢丝绳股13绕制而成，成型后再盘成环状螺旋形结构，钢丝绳由钢丝绳股绕制成型后的示意图如图7所示。所述钢丝绳9为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或椭圆形的环状结构，也可为其它形状的环状结构。
[0033]所述绳夹为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或椭圆形的环状结构，也可为其它形状的环状结构。由多节段拼接成环状结构的绳夹10为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙，做成不封闭结构，比如环状绳夹如果由三节段组成，而这三段又不连续，则节段与节段之间留有空隙，为间断的环状结构，对应的钢丝绳也为间断的环状结构。如图5、图6所示，所述绳夹10由两块环形钢板11组成，所述两块环形钢板11通过螺栓连接。对整体环状结构的绳夹10，环形钢板11也为整体环状结构；对由多节段拼接成环状结构的绳夹10，环形钢板11也分为多个节段。所述两块环形钢板11相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板10上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔12。所述两套绳夹10分别为顶点绳夹和底点绳夹，所述顶点绳夹通过螺栓固定在所述上支承板I上，所述底点绳夹通过螺栓固定在所述下支承板2上。
[0034]本发明的核心技术在于所述上支承板I和所述下支承板2之间设计安装了所述环形的钢丝绳阻尼器4，布置在橡胶支座3的外围，除了叠层橡胶能对地震起到“隔震”作用之外，环形钢丝绳阻尼器也能在水平面内的各个方向对地震作用提供较大的阻抗，依靠钢丝绳的剪切变形吸收、耗散地震能量，具有非常良好的减震效果，同时兼具普通板式橡胶支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。
[0035]I)作为普通板式橡胶支座使用
[0036]橡胶支座3由一层橡胶、一层钢板叠合而成，中间可设置铅芯7，除了能够承重之夕卜，还能适应较大的剪切变形。由于橡胶是柔性材料，在不均衡竖向压力作用下，能产生不均衡的竖向变形，即一侧的竖向变形大，另一侧的竖向变形小，类似于球型支座在竖直面内的小幅转动。铅芯或铅棒变形之后，分子之间能够再结晶，适应变形的能力也很强。所以该支座具有普通板式橡胶支座需要具备的承重和能小幅转动的功能，能当普通板式橡胶支座使用。
[0037]2)作为拉力支座使用
[0038]本发明克服了既有拉力支座通过上、下支座板之间凸凹刚性连接的缺陷，通过柔性的钢丝绳阻尼器4来承受拉力。钢丝绳阻尼器4为环状构造，通过绳夹10与上支承板1、下支承板2固定，能够承受拉、压、剪等力的作用。在荷载作用下，当支座产生拉力，上、下支承板之间就会有分离的运动趋势，但该运动趋势受到钢丝绳的阻碍，拉力由钢丝绳9承受，钢丝绳9能产生较明显的竖向变位，使部分拉力得到释放，同时破坏之前能产生明显的预兆，对结构安全产生预警，即使产生破坏，只需更换相应的钢丝绳构件即可，不必更换整个支座，维修或更换都极为方便，成本较低，所以该支座能作为拉力支座使用。
[0039]3)作为阻尼抗震支座使用
[0040]由于上支承板I固定在梁底、下支承板2固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，即下支承板I和上支承板2之间产生相对运动，该相对运动受到钢丝绳阻尼器4、叠层橡胶6、铅芯7或铅棒的阻碍，产生剪切变形，吸收、消散地震能量，实现了对地震运动的阻抗。叠层橡胶主要是起“隔震“的作用，钢丝绳阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。该支座能对水平面内各个方向的地震起到消能减震的作用，故能作为阻尼抗震支座使用。
[0041]本发明的安装方法如下:
[0042]I)、在墩顶和梁底分别预埋螺栓、安装下支承板2和上支承板I ;
[0043]2)、安装铅芯橡胶支座，铅芯橡胶支座也可连同上、下支承钢板一起安装；
[0044]3)、安装钢丝绳阻尼器4，钢丝绳阻尼器4可在工厂预制，方法较为简单:根据计算需要，将一定规格的钢丝绳9绕成环状螺旋形，在顶点和底点处分别用绳夹10夹紧，且用螺栓固定，然后再用螺栓将顶点和底点处的绳夹10分别固定在上支承板I和下支承板2上；
[0045]4)、最后安装防尘罩。
[0046]需要指出的是:为施工方便，同时也是为了更换组件方便，环状钢丝绳阻尼器4的钢丝绳和绳夹均可做成一个整环，也可分成多个节段组合安装，图5中的绳夹10为4个节段组成的封闭状结构。
[0047]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属的【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，包括上支承板(I)和下支承板(2)，所述上支承板(I)与下支承板(2)之间设有橡胶支座(3)和阻尼器，所述橡胶支座(3)为叠层橡胶支座或铅芯橡胶支座，其特征在于:所述阻尼器为钢丝绳阻尼器(4)，所述钢丝绳阻尼器(4)呈环状布置在所述橡胶支座(3)外围，所述钢丝绳阻尼器(4)包括钢丝绳(9)和分别固定在所述上支承板(I)上、下支承板(2)上的两套绳夹(10)，所述钢丝绳(9)为环状螺旋形结构，所述钢丝绳(9)固定在所述两套绳夹(10)之间。
2.根据权利要求1所述的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，其特征在于:所述钢丝绳(9)为由多根钢丝绳股绕制而成的环状螺旋形结构，所述钢丝绳为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。
3.根据权利要求1所述的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，其特征在于:所述绳夹(10)包括两块环形钢板(11)，所述两块环形钢板通过螺栓连接，所述两块环形钢板(11)相对的两个面上沿圆周分别设有可容纳钢丝绳穿过的半圆孔，所述两块环形钢板上对应位置的半圆孔扣合形成固定钢丝绳的绳夹孔(12)。
4.根据权利要求1或3所述的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，其特征在于:所述绳夹(10)为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。
5.根据权利要求4所述的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，其特征在于:所述由多节段拼接成环状结构的绳夹(10)为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙。
6.根据权利要求1所述的环向钢丝绳叠层橡胶复合减隔震支座，其特征在于:还包括防尘罩(5)，所述防尘罩(5)上下两端分别与所述上支承板(I)与下支承板(2)连接。
【文档编号】E01D19/04GK103726442SQ201310750561
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】万维东 申请人:万维东