可调式橡胶支座及其安装方法、调节方法与流程

该发明涉及桥梁用的橡胶支座技术领域。

背景技术：

盆式橡胶支座，盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座，通常由上座板、密封圈、橡胶板、底盆、地脚螺栓和防尘罩等组成，具有承载能力大，水平位移量大、转动灵活等特点，且重量轻，结构紧凑，构造简单，建筑高度低，加工制造方便，节省钢材，降低造价等优点。

参考图1至图5，普通的橡胶支座应用情况示例，目前橡胶支座存在的问题：

安装时产生的内部应力，这种应力的产生是由于安装错误，开孔误差等造成的。通常是由于安装初始状态形成的。

服役期间桥梁伸缩变形带来的内部应力，参考图1至图4，桥梁服役期间桥梁会发生移位，造成上下表面发生错位，移动，这种缓慢的伸缩会造成橡胶材料的扭曲变形，以及橡胶材料的龟裂、撕裂，参考图5，加速橡胶材料的老化，所以橡胶材料的力学性能降低较快。为解决此类问题各个研究机构做了大量的工作，例如，cn106192737b公开了一种滚动型盆式橡胶支座，其设计思想是通过在中间衬板和上支座板安装摩擦结构来克服内部应力的变化，所谓的摩擦结构构造为：在上支座板上与中间衬板相对的表面布设有纵横阵列的上滚道；中间衬板与上支座板对位的表面具有与上滚道相同阵列的下滚道；在对位的上下滚道间布设有滚珠。上述构造设计改善了水平方向的位移能力，但是，滚珠的出现，使得支座的抗压能力弱化，这是因为，滚珠在滚道内，与上支座板和中间衬板之间形成的是局部接触，容易在钢球处形成应力集中，也就是说，滚珠或者衬板、上支座板等在与滚珠、钢球接触的部位本身容易开裂开，造成失效，也就是说，上述的解决方案引入了新的不可忽视的风险，不是理想的解决方案。

再例如，南昌航空大学申请的2016102457896号专利，提供了一种易转动型板式橡胶支座，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。其中，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。该专利技术是通过改进橡胶支座的复合材质实现的。

但是，上述的两个专利文献都有明显的缺陷，也就是，他们都是通过材料的变形、组织的移位来抵抗内部应力的，并没有消除内部的应力，本发明旨在解决服役期间支座内部易产生内应力的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种在三维方向上可调节的、便于安装的可调式橡胶支座，要实现安装过程内部零应力，同时解决现有的橡胶支座维护阶段中，橡胶体一旦发生变形，通过二次作业，可以进行校正的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

可调式橡胶支座，包括上支座板、橡胶减震体和下支座板，所述上支座板设置有上锚固组件，所述下支座板设置有下可调锚固组件，其特征在于，

在上支座板的下表面有围合的区域ⅰ，该区域ⅰ内贴合滑动衬板，在下支座板的上表面有围合的区域ⅱ，在下支座板中有连通区域ⅱ内部和外部的灌浆通道和灌浆孔；

所述橡胶减震体顶部和底部分别配合区域ⅰ和区域ⅱ，且至少橡胶减震体在区域ⅰ内具有滑动空间；

所述橡胶减震体与所述下支座板螺旋配合，且该螺旋配合为容气体通过的松配合；在区域ⅱ和橡胶减震体之间的区域内为刚性填充体。

所述滑动衬板是由聚氨酯和铅芯板复合而成的复合板。

该橡胶减震体是由橡胶材料和碳纤维网格布复合而成的柱体，且，碳纤维网格布成螺旋状，自橡胶减震体的中心向外围逐渐的过渡。

在橡胶减震体的顶部和底部分别设有不锈钢板。

所述刚性填充体为凝固状态的砂浆或者铅块。

还包括弹性体，多组弹性体的上下两端通过金属销或者其他构造安装在上、下支座板上，形成弹性支撑。

所述上锚固组件，是由高强度螺栓ⅰ和偏心套筒ⅰ组成的，其中高强度螺栓ⅰ自下而上的穿设在上支座板的四个转角处。

所述下可调锚固组件，包括高强度螺栓ⅱ、偏心套筒ⅱ、垫片和偏心块，其中，对应的在下支座板的四个转角处设置有四个长条孔，该处的四个长条孔的走向一致，所述偏心块和长条孔通过彼此咬合的锯齿结构进行结合，通过垫片和强度螺栓ⅱ实现锁紧。

可调式橡胶支座进行的安装方法，其特征在于：

步骤一，将上锚固组件中的偏心套筒ⅰ预埋在桥梁背面，同时将下可调锚固组件中的偏心套筒ⅱ预先埋设在桥墩顶部，待用；

步骤二，将上支座板、弹性体、橡胶减震体和下支座板，成套装配好后，整体进行安装，首先使用上锚固件固定在桥梁背面，随着桥梁整体吊装，吊装到位后，使得下锚固组件中的偏心套筒ⅱ基本对准长条孔，将垫片和偏心块套置在高强度螺栓ⅱ杆上，将高强度螺栓ⅱ旋合进入下部的偏心套筒ⅱ，然后调整偏心块的角度，将偏心块压入到长条孔内，然后将高强度螺栓ⅱ旋紧，在旋紧的过程中配合着吊装作业，使用垫块将上支座板和下支座板垫高，然后，撤去上支座板和下支座板之间的临时连接板；

步骤三，灌浆与养护，将橡胶减震体旋转向上，然后，使用灌浆设备将灌浆浆料灌注到区域ⅱ内，灌浆完毕后养护至少12个小时，形成刚性填充体；

步骤四，撤去垫块，让桥梁支撑在桥墩上。

可调式橡胶支座的调节方法，其特征在于，使用千斤顶将桥梁顶起，然后松动高强度螺栓ⅱ，使用专用工具取出偏心块，然后调整下支座板的位置，使得橡胶减震体相对于区域ⅰ居中，然后塞入偏心块，使用高强度螺栓ⅱ紧固，最后撤去千斤顶即完成。。

本发明的有益效果是：

1、高度可调，该高度调节时通过灌浆工艺实现的，该灌浆养护后填充在橡胶减震体的下部，针对不同的支座应用场合使用，可提高橡胶支座的适用范围。

2、便于安装，尤其是下可调锚固组件的应用，简化了锚固预埋件的安装精度，具有施工方便的特点。

3、橡胶减震体与上支座板之间为滑动的配合，且滑动面为平面，且具有一定的滑动空间，使上部构造具有水平位移的能力，避免橡胶减震体本身发生剪切变形，能满足一些桥梁的大位移量需要。

4、在服役一段时间后，后期维护过程中，可以对下支座板的位置进行二次位置修正，具体的，是通过下可调锚固组件来实现的，也就是说，通过偏心块与长条孔的位置调节，实现下支座板的位置相对上支座板的调节，具有调节方便的效果，其中偏心块通过锯齿结构有长条孔在水平方向上进行锁止，偏心块不会发生相对滑动。

5、橡胶减震体内部复合有碳纤维网格布，使得整体的强度得到增强，提高服役期限。综上所述，该支座具有良好的抗压性能、服役期限长，安装方便等特点。

附图说明

图1为正常使用状态下的橡胶支座。

图2为正常受力情况下的橡胶支座。

图3为现有橡胶支座受力异常情况的情况。

图4为现有橡胶支座的受偏载力的情况。

图5为橡胶支座损伤的情况。

图6为本发明实施例一立体图。

图7为本发明的主视图。

图8为本发明的全剖视图。

图9为本发明的下支座板与橡胶减震体的配合图。

图10为上支座板的立体图。

图11为下支座板的立体图。

图12为橡胶减震体的立体图。

图13为偏心块的立体图。

图14为下可调锚固组件的组合图。

图15为下可调锚固组件的使用状态图(省略垫片)。

图16为四组可调锚固组件的结构图。

图17为图15的局部调节示意图。

图18为图15的局部调节示意图。

图19为实施例二的结构图。

图20为实施例三的结构图。

图中：100上支座板，101区域ⅰ，102滑动衬板，103滑动空间，

200橡胶减震体，201碳纤维网格布，202不锈钢板，203凹槽ⅰ，204黄铜棒，

300下支座板，301螺旋凸起，302区域ⅱ，303灌浆通道，304灌浆孔，305长条孔，

400弹性体，

500上锚固组件，

600下可调锚固组件，601高强度螺栓ⅱ，602偏心套筒ⅱ，603垫片，604偏心块，614通孔，

700灌浆填充体，

000锯齿结构。

具体实施方式

以下为具体实施过程，结合说明书附图1至附图20中，系列图例进行说明。

实施例一

盆式橡胶支座，有如下结构组成。

上支座板100，上支座板100为钢板焊接件，例如q235钢板焊接而成，包括水平板部和围合钢板，围合钢板焊接在水平板的下表面，形成一个围合的区域ⅰ101，该区域用于贴合滑动衬板102，通常的，该衬板使用聚氨酯板，在本发明中，该滑动衬板102是一种复合结构，是由聚氨酯和铅芯板复合而成的，也就是说，在聚氨酯板的内部复合有铅芯板，铅芯板具有好的减震性能。优选的方式之一，该聚氨酯板使用沥青作为粘结剂预粘接在区域ⅰ内，形成一体的结构，便于安装工序的进行。

橡胶减震体200，该橡胶减震体200是由橡胶材料和碳纤维网格布201复合而成的，具体的，碳纤维网格布成螺旋状，自橡胶减震体的中心向外围逐渐的过渡形成的，且橡胶材料与碳纤维网格布相互的交融，形成一个圆柱状的结构，该圆柱状的结构是橡胶支座的常规存在状态。也就是说，该结构中，碳纤维布对橡胶材料有一个包覆或者称之为包裹的复合结构，具有很好的柔性，且抗撕裂能力得到强化，耐用度高。

在橡胶减震体200的顶部和底部分别设有不锈钢板202，也就是说，不锈钢板是集成在橡胶减震体的顶部和底部的。

在橡胶减震体的成型模具中，通过模具的形成，在橡胶减震体的下半部表面，例如圆柱表面形成螺旋状的凹槽ⅰ203，该螺旋凹槽ⅰ的存在，当与下支座板装配的过程中，形成一个灌浆的溢流通道，也称为气道，用于灌浆过程中的排气。

下支座板300，与上支座板的构成类似，包括水平板部和围合钢板，不同之处是，围合钢板上有螺旋凹槽和螺旋凸起301，该螺旋凸起与橡胶减震体上的螺旋凹槽相匹配，形成一种高度可调节的结构，该螺旋配合是一种过渡配合，也就是说，在螺旋配合面处是存在缝隙的。也就是说，通过转动橡胶减震体可以实现其上下高度方向上的变化，且在前后左右方向上具有一定的摇摆的倾斜可能性。同时，围合钢板焊接在水平板部的上表面，形成一个围合的区域ⅱ302，该区域也是个安装区域，在对应的下支座板上设置有灌浆通道303和灌浆孔304，其中灌浆通道是流态的浆料流动的通道，灌浆孔位于外侧，通过灌浆孔向区域ⅱ部位输送浆料，形成灌浆动作。灌浆通道和灌浆孔在灌浆完毕后既被砂浆封堵，变成实体。

通常的，区域ⅱ的内径大小与橡胶减震体的直径大小相当，也就是基本一致，当橡胶减震体坐落在该区域内后，在灌浆的过程中，浆料逐渐的自下而上的占据区域ⅱ内部的空间，内部的空气沿着螺旋配合处的间隙被赶出，且有少量的气体会沿着缝隙溢出，可以观察到。砂浆经过养护凝固后即可形成固体，填充在橡胶减震体的下端。

也就是说，所述橡胶减震体200顶部和底部分别对应区域ⅰ101和区域ⅱ302，且至少橡胶减震体在区域ⅰ101内具有滑动空间103，实现水平方向的滑动。

作为另一种可行的技术方案，可以将砂浆使用熔融的金属铅进行灌注，铅冷却后填充剩余空间，实现高度上的调节。

弹性体400，本发明中，弹性体为高弹性的弹簧钢板，弹性体整体为弧形，例如月牙形状，弹性体的上下两端通过金属销或者其他构造安装在上、下支座板的围合钢板外围，这种结构的存在使得上下支座板之间存在一个预支撑力，使得支撑有效情况下，上下支座板保持在一个预先的合理水平内。

上锚固组件500，为固定式结构，位置不可调节，上锚固组件是由高强度螺栓ⅰ和偏心套筒ⅰ组成的，其中高强度螺栓ⅰ自下而上的穿设在上支座板的四个转角处，并使用偏心套筒ⅰ固定，形成一个向上的锚固结构。其中，偏心套筒ⅰ是预先埋在桥梁底部的，也就是说，是一个预埋件。偏心套筒ⅰ的外表面为凹凸不平的结构，更加容易实现抗拉拔的性能。也就是说上支座板的水平位置是不可调节的。

下可调锚固组件600，为可拆卸的安装结构，包括高强度螺栓ⅱ601、偏心套筒ⅱ602、垫片603和偏心块604，其中，对应的在下支座板300的四个转角处设置有四个长条孔305，该处的四个长条孔的走向一致，在长条孔305处设置有锯齿结构000，所谓的锯齿结构也可以被称之为齿状结构，齿状结构在齿轮、齿条和锯条中经常被见到，对应的，在偏心块604的外侧设置有锯齿结构000，在偏心块604上设置有偏心的通孔614，或者称之为偏心存在的螺栓孔。将偏心块604自上而下的按下并安装在长条孔后，偏心块和长条孔通过彼此咬合的锯齿结构进行结合，也就是说，偏心块在长条孔内是不可转动的，这样，根据偏心块在长条孔方位的不同，可实现通孔在变位，最后在长条孔的上部放置垫片603，使用高强度螺栓ⅱ601紧固，实现固定。其中，偏心套筒ⅱ602是提前预先的预制在桥墩等钢筋混凝土结构上的，关于预埋件的形成，本实施例不再赘述。

灌浆浆料，灌浆完毕后，经过养护，浆料硬化形成一体。

安装及方法如下所述：

步骤一，首先，将上锚固组件中的偏心套筒ⅰ预埋在桥梁背面。同时将下可调锚固组件中的偏心套筒ⅱ预先埋设在桥墩顶部，待用；

步骤二，将上支座板、弹性体、橡胶减震体和下支座板，成套装配好后，整体进行安装，首先使用上锚固件固定在桥梁背面，随着桥梁整体吊装，吊装到位后，使得下锚固组件中的偏心套筒ⅱ基本对准长条孔，由于吊装偏差的存在，偏心套筒ⅱ中的螺栓孔不完全位于长条孔的中央处，将垫片和偏心块套置在高强度螺栓ⅱ杆上，将高强度螺栓ⅱ旋合进入下部的偏心套筒ⅱ，然后调整偏心块的角度，将偏心块压入到长条孔内，然后将高强度旋紧，在旋紧的过程中配合着吊装作业，使用垫块将上支座板和下支座板垫高，然后，撤去上支座板和下支座板之间的临时连接板；

步骤三，灌浆与养护，将橡胶减震体旋转向上，然后使用灌浆设备将灌浆浆料灌注到区域ⅱ内，在灌浆的过程中，浆料逐渐的自下而上的占据区域ⅱ内部的空间，内部的空气沿着螺旋配合处的间隙被赶出，且有少量的气体会沿着缝隙溢出，停止灌浆并对灌浆孔进行封堵，并养护至少12个小时，形成刚性的灌浆填充体700。

步骤四，撤去垫块，让桥梁自然的依靠自重支撑在桥墩上。

本实施例中的橡胶抗震体下部的灌浆工艺可以用于调整高度，实现桥梁在高度上的调节。

完成安装工序。

随着时间的推移，上下支座板之间的位置会发生相对的移动，普通的橡胶支座会发生扭曲变形，本发明中的橡胶减震体顶部通过滑动衬板进行相对滑动，通过滑动避免橡胶减震体的移动。当橡胶减震体的位移达到极限值后，根据需要，通过调节下可调锚固组件，具体地，松动高强度螺栓ⅱ，使用专用工具取出偏心块，然后调整下支座板的位置，目的使得橡胶减震体相对于区域ⅰ居中，也就是说，通过本次调整，橡胶减震体和上支座板之间的偏移得到修正，参考图16和图17，使得支座中橡胶减震体发挥最大的效果，反向紧固即可。在此过程中需要配合千斤顶进行操作。

实施例二

本实施例中，将上、下支座板中的围合钢板，高度延长，形成彼此重叠的结构，重叠结构的存在可以有效的保证上、下支座板的安全，避免滑出，形成安全防护，这种结构下，可以省略两侧的弹性体设置，进一步地简化结构设置。

实施例三

在实施例一的基础上，对橡胶减震体200进行改进，在橡胶减震体中设置有自上而下贯通的通孔，通孔为多个，均匀的布置在橡胶减震体内部，在每一个通孔内穿入一根铅棒或者黄铜棒204，由于这种具有金属棒具有比橡胶更好的刚性，非振动情况下，通过金属棒分担桥身的自重，可以有效的降低橡胶的承重，提高橡胶支座的使用寿命。

本实施例中，考虑到橡胶减震体的形变能力较大，金属棒的高度比橡胶减震体的高度低10％到5％左右，使得金属棒和橡胶材料充分发挥组合优势。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。