環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于橋梁、房屋建筑、核電站、機(jī)械工程抗震【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設(shè)有橡膠支座和阻尼器，所述橡膠支座為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環(huán)狀布置在所述橡膠支座外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和兩套繩夾，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。本發(fā)明兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面內(nèi)來自各個(gè)方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，適用于各類橋梁、房屋建筑結(jié)構(gòu)、核電站結(jié)構(gòu)等，具有廣闊的市場前景及良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橋梁、房屋建筑、核電站、機(jī)械工程抗震【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是頻發(fā)的自然災(zāi)害之一，長期以來，人類在這一自然災(zāi)害面前“無能為力”。地震造成生命和財(cái)產(chǎn)損失的直接原因是建筑物的劇烈震動(dòng)、破壞和倒塌。自二十世紀(jì)以來，人類對(duì)建筑物的抗震、消能、減震的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)進(jìn)行不斷的探索，先后發(fā)明和創(chuàng)造了如下相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)。
[0003]鉛芯橡膠支座:通過鉛芯和橡膠的剪切變形吸收和耗散地震能量。
[0004]液壓粘滯阻尼器:通過液態(tài)或半固態(tài)的粘滯材料在缸體內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生阻尼力來耗散、吸收地震能量。
[0005]摩擦型阻尼支座:采用上下不同半徑的兩個(gè)球面與配合位形成兩個(gè)滑動(dòng)摩擦副，保證支座正常的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑移功能，當(dāng)?shù)卣鹚搅Τ^閥值時(shí)，支座摩擦副間克服摩擦力產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，大半徑球面摩擦副可產(chǎn)生較大水平相對(duì)位移，即水平剛度較小，從而將地震產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能，突破閥值后較小的水平剛度起到了“隔震”作用。同時(shí)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間凸凹連接抵抗拉力。
[0007]上述鉛芯橡膠支座和摩擦型阻尼支座雖然能起到環(huán)向減隔震的作用，但水平剛度過低，對(duì)軟弱地基或者橋墩過柔時(shí)，減震效果降低，甚至?xí)哟蠼Y(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。而液壓粘滯阻尼器是一種桿式結(jié)構(gòu)，具有方向性，對(duì)減少軸向的地震作用效果明顯，但地震對(duì)橋梁的地震作用方向事先是無法預(yù)知的，因而它的設(shè)置帶有一定的盲目性，通常的做法是在橋梁的順橋向和橫橋向都安裝液壓阻尼器，這樣一定程度上限制了其力學(xué)運(yùn)動(dòng)，降低了減震效果；并且也不具備回位功能，地震過后，需要靠外力作用才能回位。
[0008]另外，現(xiàn)有的拉力支座大體上都是通過上支座板和下支座板之間直接或間接的凸凹連接抵抗拉力，其連接方式為剛性，當(dāng)拉力足夠大，支座的破壞沒有任何預(yù)兆，需要更換時(shí)，只能整個(gè)支座更換，成本較高且周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種能對(duì)各個(gè)方向的地震起到消能減震作用的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，包括上支承板和下支承板，所述上支承板與下支承板之間設(shè)有橡膠支座和阻尼器，所述橡膠支座為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器，所述鋼絲繩阻尼器呈環(huán)狀布置在所述橡膠支座外圍，所述鋼絲繩阻尼器包括鋼絲繩和分別固定在所述上支承板上、下支承板上的兩套繩夾，所述鋼絲繩為環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩固定在所述兩套繩夾之間。
[0011]進(jìn)一步地，所述鋼絲繩為由多根鋼絲繩股繞制而成的環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步地，所述繩夾包括兩塊環(huán)形鋼板，所述兩塊環(huán)形鋼板通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板相對(duì)的兩個(gè)面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板上對(duì)應(yīng)位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔。
[0013]進(jìn)一步地，所述繩夾為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，所述由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙。
[0015]更進(jìn)一步地，還包括防塵罩，所述防塵罩上下兩端分別與所述上支承板與下支承板連接。
[0016]本發(fā)明可同時(shí)作為普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座使用:
[0017]當(dāng)作為普通板式橡膠支座使用時(shí)，橡膠支座由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，中間可設(shè)置鉛芯，除了能夠承重之外，還能適應(yīng)較大的剪切變形。由于橡膠是柔性材料，在不均衡豎向壓力作用下，能產(chǎn)生不均衡的豎向變形，即一側(cè)的豎向變形大，另一側(cè)的豎向變形小，類似于球型支座在豎直面內(nèi)的小幅轉(zhuǎn)動(dòng)，具備了承重和能小幅轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。
[0018]當(dāng)作為拉力支座使用時(shí)，該支座克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩來承受拉力。鋼絲繩阻尼器為環(huán)狀構(gòu)造，通過繩夾與上支承板、下支承板固定，能夠承受拉、壓、剪等力的作用，在荷載作用下，當(dāng)支座產(chǎn)生拉力，上、下支承板之間就會(huì)有分離的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但該運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)受到鋼絲繩的阻礙，拉力由鋼絲繩承受，鋼絲繩能產(chǎn)生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時(shí)破壞之前能產(chǎn)生明顯的預(yù)兆，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生預(yù)警，即使產(chǎn)生破壞，只需更換相應(yīng)的鋼絲繩構(gòu)件即可，不必更換整個(gè)支座，維修或更換都極為方便，成本較低。
[0019]當(dāng)作為阻尼抗震支座使用時(shí)，由于上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩頂或臺(tái)頂，在地震慣性力作用下，不管這個(gè)力來自何方，墩、梁之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即下支承板和上支承板之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到鋼絲繩阻尼器、疊層橡膠、鉛芯或鉛棒的阻礙，產(chǎn)生剪切變形，吸收、耗散地震能量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地震運(yùn)動(dòng)的阻抗。疊層橡膠主要是起“隔震“的作用，鋼絲繩阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。
[0020]本發(fā)明兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能，能抵御水平面內(nèi)來自各個(gè)方向的地震慣性力，起到消能減震的作用，有較大的回復(fù)力，震后較容易復(fù)位，適用于各類橋梁、房屋建筑結(jié)構(gòu)、核電站結(jié)構(gòu)等，具有廣闊的市場前景及良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明橡膠支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明鋼絲繩阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為圖3的俯視圖。
[0025]圖5為本發(fā)明繩夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為圖5的俯視圖。[0027]圖7為本發(fā)明鋼絲繩的示意圖。
[0028]其中:1_上支承板；2_下支承板；3_橡膠支座；4_鋼絲繩阻尼器；5_防塵罩；6-疊層橡膠；7-鉛芯；8-鋼板；9_鋼絲繩；10_繩夾；11-環(huán)形鋼板；12-繩夾孔；13-鋼絲繩股。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0030]如圖1所示，本發(fā)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之間設(shè)有橡膠支座3、阻尼器和防塵罩5，橡膠支座3為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器4，鋼絲繩阻尼器4呈環(huán)狀布置在所述疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座外圍，所述防塵罩5上下兩端分別與所述上支承板I與下支承板2連接，將所述鋼絲繩阻尼器4罩住。
[0031]所述疊層橡膠支座由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，在中間設(shè)置鉛芯7后就變?yōu)槿鐖D2所示的鉛芯橡膠支座，圖中的鉛芯橡膠支座只是示意，本發(fā)明可以為疊層橡膠支座、多鉛芯橡膠支座等，它們和鋼絲繩阻尼器配伍使用，都能起到“減隔震”作用和“抗拉”作用。
[0032]如圖3、圖4所示，所述鋼絲繩阻尼器4為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)繞在所述橡膠支座3外圍。所述鋼絲繩阻尼器4包括鋼絲繩9和分別固定在所述上支承板1、下支承板2的兩套繩夾10，所述鋼絲繩9固定在所述兩套繩夾10之間，鋼絲繩9由多根鋼絲繩股13繞制而成，成型后再盤成環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，鋼絲繩由鋼絲繩股繞制成型后的示意圖如圖7所示。所述鋼絲繩9為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0033]所述繩夾為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為圓形或橢圓形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為其它形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾10為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，做成不封閉結(jié)構(gòu)，比如環(huán)狀繩夾如果由三節(jié)段組成，而這三段又不連續(xù)，則節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙，為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的鋼絲繩也為間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。如圖5、圖6所示，所述繩夾10由兩塊環(huán)形鋼板11組成，所述兩塊環(huán)形鋼板11通過螺栓連接。對(duì)整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾10，環(huán)形鋼板11也為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)；對(duì)由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾10，環(huán)形鋼板11也分為多個(gè)節(jié)段。所述兩塊環(huán)形鋼板11相對(duì)的兩個(gè)面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板10上對(duì)應(yīng)位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔12。所述兩套繩夾10分別為頂點(diǎn)繩夾和底點(diǎn)繩夾，所述頂點(diǎn)繩夾通過螺栓固定在所述上支承板I上，所述底點(diǎn)繩夾通過螺栓固定在所述下支承板2上。
[0034]本發(fā)明的核心技術(shù)在于所述上支承板I和所述下支承板2之間設(shè)計(jì)安裝了所述環(huán)形的鋼絲繩阻尼器4，布置在橡膠支座3的外圍，除了疊層橡膠能對(duì)地震起到“隔震”作用之外，環(huán)形鋼絲繩阻尼器也能在水平面內(nèi)的各個(gè)方向?qū)Φ卣鹱饔锰峁┹^大的阻抗，依靠鋼絲繩的剪切變形吸收、耗散地震能量，具有非常良好的減震效果，同時(shí)兼具普通板式橡膠支座、拉力支座和阻尼抗震支座的功能。
[0035]I)作為普通板式橡膠支座使用
[0036]橡膠支座3由一層橡膠、一層鋼板疊合而成，中間可設(shè)置鉛芯7，除了能夠承重之夕卜，還能適應(yīng)較大的剪切變形。由于橡膠是柔性材料，在不均衡豎向壓力作用下，能產(chǎn)生不均衡的豎向變形，即一側(cè)的豎向變形大，另一側(cè)的豎向變形小，類似于球型支座在豎直面內(nèi)的小幅轉(zhuǎn)動(dòng)。鉛芯或鉛棒變形之后，分子之間能夠再結(jié)晶，適應(yīng)變形的能力也很強(qiáng)。所以該支座具有普通板式橡膠支座需要具備的承重和能小幅轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，能當(dāng)普通板式橡膠支座使用。
[0037]2)作為拉力支座使用
[0038]本發(fā)明克服了既有拉力支座通過上、下支座板之間凸凹剛性連接的缺陷，通過柔性的鋼絲繩阻尼器4來承受拉力。鋼絲繩阻尼器4為環(huán)狀構(gòu)造，通過繩夾10與上支承板1、下支承板2固定，能夠承受拉、壓、剪等力的作用。在荷載作用下，當(dāng)支座產(chǎn)生拉力，上、下支承板之間就會(huì)有分離的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但該運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)受到鋼絲繩的阻礙，拉力由鋼絲繩9承受，鋼絲繩9能產(chǎn)生較明顯的豎向變位，使部分拉力得到釋放，同時(shí)破壞之前能產(chǎn)生明顯的預(yù)兆，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生預(yù)警，即使產(chǎn)生破壞，只需更換相應(yīng)的鋼絲繩構(gòu)件即可，不必更換整個(gè)支座，維修或更換都極為方便，成本較低，所以該支座能作為拉力支座使用。
[0039]3)作為阻尼抗震支座使用
[0040]由于上支承板I固定在梁底、下支承板2固定在墩頂或臺(tái)頂，在地震慣性力作用下，不管這個(gè)力來自何方，墩、梁之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即下支承板I和上支承板2之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到鋼絲繩阻尼器4、疊層橡膠6、鉛芯7或鉛棒的阻礙，產(chǎn)生剪切變形，吸收、消散地震能量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地震運(yùn)動(dòng)的阻抗。疊層橡膠主要是起“隔震“的作用，鋼絲繩阻尼器主要是吸收、耗散地震能量。該支座能對(duì)水平面內(nèi)各個(gè)方向的地震起到消能減震的作用，故能作為阻尼抗震支座使用。
[0041]本發(fā)明的安裝方法如下:
[0042]I)、在墩頂和梁底分別預(yù)埋螺栓、安裝下支承板2和上支承板I ;
[0043]2)、安裝鉛芯橡膠支座，鉛芯橡膠支座也可連同上、下支承鋼板一起安裝；
[0044]3)、安裝鋼絲繩阻尼器4，鋼絲繩阻尼器4可在工廠預(yù)制，方法較為簡單:根據(jù)計(jì)算需要，將一定規(guī)格的鋼絲繩9繞成環(huán)狀螺旋形，在頂點(diǎn)和底點(diǎn)處分別用繩夾10夾緊，且用螺栓固定，然后再用螺栓將頂點(diǎn)和底點(diǎn)處的繩夾10分別固定在上支承板I和下支承板2上；
[0045]4)、最后安裝防塵罩。
[0046]需要指出的是:為施工方便，同時(shí)也是為了更換組件方便，環(huán)狀鋼絲繩阻尼器4的鋼絲繩和繩夾均可做成一個(gè)整環(huán)，也可分成多個(gè)節(jié)段組合安裝，圖5中的繩夾10為4個(gè)節(jié)段組成的封閉狀結(jié)構(gòu)。
[0047]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，包括上支承板(I)和下支承板(2)，所述上支承板(I)與下支承板(2)之間設(shè)有橡膠支座(3)和阻尼器，所述橡膠支座(3)為疊層橡膠支座或鉛芯橡膠支座，其特征在于:所述阻尼器為鋼絲繩阻尼器(4)，所述鋼絲繩阻尼器(4)呈環(huán)狀布置在所述橡膠支座(3)外圍，所述鋼絲繩阻尼器(4)包括鋼絲繩(9)和分別固定在所述上支承板(I)上、下支承板(2)上的兩套繩夾(10)，所述鋼絲繩(9)為環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩(9)固定在所述兩套繩夾(10)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，其特征在于:所述鋼絲繩(9)為由多根鋼絲繩股繞制而成的環(huán)狀螺旋形結(jié)構(gòu)，所述鋼絲繩為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，其特征在于:所述繩夾(10)包括兩塊環(huán)形鋼板(11)，所述兩塊環(huán)形鋼板通過螺栓連接，所述兩塊環(huán)形鋼板(11)相對(duì)的兩個(gè)面上沿圓周分別設(shè)有可容納鋼絲繩穿過的半圓孔，所述兩塊環(huán)形鋼板上對(duì)應(yīng)位置的半圓孔扣合形成固定鋼絲繩的繩夾孔(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，其特征在于:所述繩夾(10)為整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)或由多節(jié)段拼接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，其特征在于:所述由多節(jié)段拼接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的繩夾(10)為封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或節(jié)段與節(jié)段之間留有空隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)向鋼絲繩疊層橡膠復(fù)合減隔震支座，其特征在于:還包括防塵罩(5)，所述防塵罩(5)上下兩端分別與所述上支承板(I)與下支承板(2)連接。
【文檔編號(hào)】E01D19/04GK103726442SQ201310750561
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】萬維東 申請(qǐng)人:萬維東