一種多維減隔震鉛芯橡膠支座

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》是東南大學於2011年5月3日申請的專利，該專利的公布號為CN102251472A，申請號為2011101127152，授權公布日為2011年11月23日，發明人是王浩、李愛群、鄧穩平，該發明屬於減震隔震技術領域，具體涉及一種減隔震鉛芯橡膠支座。

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》是在鉛芯橡膠支座上方設定有豎向減隔震裝置，豎向減隔震裝置包括位於上方的上連線板，設定於上連線板下表面的上蓋板，位於下方的中連線板，設定於中連線板上表面的上中間蓋板，在上蓋板和上中間蓋板之間設定有豎向減震墊。豎向減震墊包括與上蓋板中間連線的中心鋼板，位於中心鋼板兩側並與上中間蓋板連線的外擋鋼板，中心鋼板和外擋鋼板之間交替設定有數層豎向橡膠，和豎向鋼板，在所述豎向減震墊外周盤繞有上下兩端分別與上蓋板和上中間蓋板連線的螺旋形彈簧。

2015年12月1日，《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》獲得第九屆江蘇省專利項目優秀獎。

（概述圖為《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種多維減隔震鉛芯橡膠支座
• 公布號：CN102251472A
• 授權日：2011年11月23日
• 申請號：2011101127152
• 申請日：2011年5月3日
• 申請人：東南大學
• 地址：江蘇省南京市四牌樓2號
• 代理機構：南京蘇高專利商標事務所（普通合夥）
• 發明人：王浩、李愛群、鄧穩平
• 代理人：柏尚春
• 類別：發明專利
• Int.Cl.：E01D19/04（2006.01）、E04B1/36（2006.01）、E04B1/98（2006.01）

專利背景

地震是嚴重危害人類的自然災害，給人類造成了非常慘重的生命財產損失。地震引起的工程結構破壞，造成慘痛的人員傷亡和嚴重的經濟損失，這就迫切要求工程技術人員對工程結構進行正確合理有效的抗震設計。

減隔震技術是簡便、經濟、先進的工程抗震手段，包括隔震和減震兩種技術。其中隔震是利用隔震體系，設法阻止地震能量進入安裝了隔震裝置的主體結構，減震則是利用特製減震構件或裝置，使之在強震時率先進入塑性區，產生大阻尼，大量消耗進入主體結構的能量。通過選擇適當的減隔震裝置與安裝位置，可以控制結構內力的大小及其分布。中國國內外工程抗震人員已研發了許多類型的減隔震裝置，如橡膠支座、鉛芯橡膠支座、滑動摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器、油阻尼器以及鋼鉛組合耗能裝置等。

通過大量的地震記錄統計結果可以看出，豎向地震峰值加速度與水平地震加速度比值為1/2-2/3，並且已經獲得豎向加速度分量達到甚至超過水平加速度分量的地震記錄。大量地震震害表明，豎向地震對結構物的影響是不能忽視的，它的作用有時超過水平地震，因而對豎向地震特性也必須給予重大關注。然而2011年5月前中國國內外對隔震技術的研究主要停留在單純的水平隔震上，對同時實現水平和豎向隔震的研究還不多見。上述這些減隔震裝置也只能解決水平向減隔震的問題，對於豎向的地震反應並沒有減少。

1988年，日本學者藤田聰提出了利用傳統橡膠支座和普通彈簧、粘性阻尼器的組合結構進行水平向和豎向隔震，並進行了振動台試驗。但用普通彈簧和阻尼器豎向剛度大，在有限範圍內不能提供隔離豎向地震所需阻尼，所以其豎向耗能能力和隔震效果非常有限。1995年，中國學者唐家祥教授率先提出採用減少橡膠支座豎向剛度的途徑來研究豎向隔震問題，開創了我國研究水平和豎向隔震支座的先例。但由於豎向支座同時也是豎向支撐元件，需保持足夠剛度和穩定性，在橡膠支座豎向剛度可以減小的範圍內，其豎向阻尼性能也較差，因而其豎向隔震效果同樣不明顯。由此可見，豎向隔震這一工程界難題並未得到很好的解決。

發明內容

專利目的

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》提供一種設定有豎向減隔震裝置的多維減隔震鉛芯橡膠支座，該支座在傳統的鉛芯橡膠支座上設定一個豎向減隔震裝置，能夠提供豎向隔震防護，同時減小多維地震動作用下橋樑上部結構的水平和豎向回響。

技術方案

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》的多維減隔震鉛芯橡膠支座，包括鉛芯橡膠支座和設於鉛芯橡膠支座上方的豎向減隔震裝置；所述豎向減隔震裝置包括位於上方的上連線板，設定於上連線板下表面的上蓋板，位於下方的中連線板，設定於中連線板上表面的上中間蓋板，在所述上蓋板和上中間蓋板之間設定有豎向減震墊，所述豎向減震墊包括與上蓋板中間連線的中心鋼板，位於中心鋼板兩側並與上中間蓋板連線的外擋鋼板，中心鋼板和外擋鋼板之間交替設定數層豎向橡膠和豎向鋼板，所述豎向橡膠和豎向鋼板的上下兩端分別與上蓋板和上中間蓋板留有間隙；在所述豎向減震墊外周盤繞有上下兩端分別與上蓋板和上中間蓋板連線的螺旋形彈簧；所述鉛芯橡膠支座包括設定於中連線板下表面的下中間蓋板，位於所述鉛芯橡膠支座下方的下連線板，設定於下連線板上表面的下蓋板，上下兩端分別與下中間蓋板中心和下蓋板中心連線的鉛芯，在下中間蓋板和下蓋板之間交替設定數層環繞鉛芯的水平橡膠和水平鋼板。

該發明中，所述的豎向鋼板與豎向橡膠之間，水平鋼板與水平橡膠之間使用粘接劑粘結，所用的粘結劑可以是環氧樹脂，氯丁橡膠粘合劑，E43粘合劑等。

為防止支座在恆載作用下可能對豎向減震墊的損害，可在螺旋形彈簧安裝就位前對其預先施加豎直方向的壓力，使螺旋形彈簧在豎直方向處於壓縮狀態，然後將其安裝就位。這樣，當該發明的多維減隔震鉛芯橡膠支座安裝到工程結構中時，螺旋形彈簧向上的恢復力與恆載作用力相抵消，從而避免了豎向減震墊的損害。

該發明主要包括三個系統：豎向傳力系統、水平耗能系統和豎向耗能系統。豎向傳力系統包括上連線板、上蓋板、螺旋形彈簧、上中間蓋板、中間連線板、下中間蓋板、水平鋼板、橡膠、下蓋板、下連線板。橋樑結構受自重及車輛荷載等外力作用而產生的豎向效應，通過豎向傳力系統安全地傳給橋墩結構。水平向耗能系統包括下中間蓋板、水平鋼板、橡膠、鉛芯、下蓋板，當地震來臨時，通過該系統將水平地震力很好地傳給鉛芯橡膠墊，使之發生水平剪下變形，消耗掉一大部分能量，從而顯著減少輸入到橋樑結構中的能量，進而達到保護橋樑結構的作用。

豎直向耗能系統包括上蓋板、豎直鋼板、橡膠、上中間蓋板，當地震來臨時，該系統將豎向地震力很好地傳給豎向橡膠墊，使之發生豎直剪下變形，消耗掉一部分能量，從而顯著減少輸入到橋樑結構中的能量，進而達到保護橋樑結構的作用。

有益效果

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》通過在傳統鉛芯橡膠支座上方設定一種豎向減隔震裝置，將傳統的鉛芯橡膠支座改進成多維減隔震裝置，解決了傳統橡膠支座無法豎向減隔震這一工程界的長期難題，具有地震位移小、阻尼大、耗能穩定、製作工藝簡單、成本較低的特點，使用其作為水平向和豎直向同時耗能部件，可達到顯著的減小橋樑震害的作用，有較高的經濟及社會效應。

附圖說明

圖1是《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》的支座結構整體縱向剖面構造示意圖，圖2是圖1中A-A處的剖面圖，圖3是圖2中B-B處的剖面圖，圖4是上連線板的正視圖。

圖中有：上連線板1、上蓋板2、豎直鋼板3、豎直橡膠4、上中間蓋板5、螺旋形彈簧6、外擋鋼板7、中心鋼板8、中連線板9、下中間蓋板10、水平鋼板11、水平橡膠12、鉛芯13、下蓋板14、下連線板15。

權利要求

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》特徵在於，該支座包括鉛芯橡膠支座和設於鉛芯橡膠支座上方的豎向減隔震裝置；所述豎向減隔震裝置包括位於上方的上連線板（1），設定於上連線板（1）下表面的上蓋板（2），位於下方的中連線板（9），設定於中連線板（9）上表面的上中間蓋板（5），在所述上蓋板（2）和上中間蓋板（5）之間設定有豎向減震墊，所述豎向減震墊包括與上蓋板（2）中間連線的中心鋼板（8），位於中心鋼板（8）兩側並與上中間蓋板（5）連線的外擋鋼板（7），中心鋼板（8）和外擋鋼板（7）之間交替設定數層豎向橡膠（4）和豎向鋼板（3），所述豎向橡膠（4）和豎向鋼板（3）的上下兩端分別與上蓋板（2）和上中間蓋板（5）留有間隙；在所述豎向減震墊外周盤繞有上下兩端分別與上蓋板（2）和上中間蓋板（5）連線的螺旋形彈簧（6）；所述鉛芯橡膠支座包括設定於中連線板（9）下表面的下中間蓋板（10），位於所述鉛芯橡膠支座下方的下連線板（15），設定於下連線板（15）上表面的下蓋板（14），上下兩端分別與下中間蓋板（10）中心和下蓋板（14）中心連線的鉛芯（13），在下中間蓋板（10）和下蓋板（14）之間交替設定數層環繞鉛芯（13）的水平橡膠（12）和水平鋼板（11）；所述的豎向鋼板（3）與豎向橡膠（4）之間，水平鋼板（11）與水平橡膠（12）之間通過粘接劑粘結；所述的螺旋形彈簧（6）在豎直方向處於壓縮狀態。

實施方式

《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》包括鉛芯橡膠支座和設於鉛芯橡膠支座上方的豎向減隔震裝置；所述豎向減隔震裝置包括位於上方的上連線板1，設定於上連線板1下表面的上蓋板2，位於下方的中連線板9，設定於中連線板9上表面的上中間蓋板5，在所述上蓋板2和上中間蓋板5之間設定有豎向減震墊，所述豎向減震墊包括與上蓋板2中間連線的中心鋼板8，位於中心鋼板8兩側並與上中間蓋板5連線的外擋鋼板7，中心鋼板8和外擋鋼板7之間交替設定有數層豎向橡膠4和豎向鋼板3，所述豎向橡膠4和豎向鋼板3的上下兩端分別與上蓋板2和上中間蓋板5留有間隙；在所述豎向減震墊外周盤繞有上下兩端分別與上蓋板2和上中間蓋板5連線的螺旋形彈簧6；所述鉛芯橡膠支座包括設定於中連線板9下表面的下中間蓋板10，位於所述鉛芯橡膠支座下方的下連線板15，設定於下連線板15上表面的下蓋板14，上下兩端分別與下中間蓋板10中心和下蓋板14中心連線的鉛芯13，在下中間蓋板10和下蓋板14之間交替設定有數層環繞鉛芯13的水平橡膠12和水平鋼板11。

交替設定的數層豎向橡膠4和豎向鋼板3，以及交替設定的數層水平橡膠12和水平鋼板11均採用整體成型工藝製作完成。豎向鋼板3與豎向橡膠4之間，水平鋼板11與水平橡膠12之間使用高強度粘接劑粘結，保證鋼板與橡膠之間粘結牢固。豎向橡膠4和水平橡膠12都經過硫化處理，以保證其性能的提升。

豎向鋼板和豎向橡膠、水平鋼板和水平橡膠使用整體成型製作工藝形成橡膠墊。在水平橡膠墊的圓心位置加工一圓柱體孔洞，將圓柱鉛芯放入其中，形成鉛芯橡膠墊。

螺旋形彈簧與上連線板和中連線板進行有效連線，以達到提供足夠豎向剛度的要求。此外，為防止豎向減震墊在恆載作用下產生過大變形、受到損害，可在螺旋形彈簧安裝就位前對其預先施加豎直方向的壓力，使螺旋形彈簧在豎直方向處於壓縮狀態，然後將其安裝就位。這樣，當該發明的多維減隔震鉛芯橡膠支座安裝到工程結構中時，螺旋形彈簧向上的恢復力與恆載作用力相抵消，從而避免了豎向減震墊的損害。

該發明的多維減隔震鉛芯橡膠支座在安裝使用時將支座上下連線板與梁底及橋墩頂面處的預埋件用高強螺栓連線。

榮譽表彰

2015年12月1日，《一種多維減隔震鉛芯橡膠支座》獲得第九屆江蘇省專利項目優秀獎。