[发明专利]一种城市高架桥的半球凸起式橡胶减振支座

说明书

技术领域

本发明属于桥梁减振技术领域，尤其涉及一种城市高架桥的半球凸起式橡胶减振支座。

背景技术

城市高架桥作为一种解决城市交通拥堵的有效方法，在许多城市中得到推广和应用。但由于大多数高架线路靠近甚至穿越城市中密集的住宅区、商业中心、文化中心、高科技工业园等，它们在方便人们出行的同时，也带来了严重的环境振动问题。如北京、上海、广州这样的大城市，高架线路离建筑物的最短距离只有几米，其诱发的环境振动对周边建筑、人体以及各种仪器设备造成了严重的负面影响。因而在城市高架桥的建设中对桥梁本身的减隔振提出了更高要求。针对实际工程中高架桥车致环境振动问题，国内外研究一般把桥梁支座作为刚性支承进行车桥耦合振动分析，忽略了其作为柔性支承对桥梁车致振动的影响，并且现有桥梁支座多关注水平减隔震功能而不关注竖向减隔振功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种城市高架桥的半球凸起式橡胶减振支座，实现桥梁竖向减隔振功能，并同时限制桥梁横桥向和纵桥向位移以保证桥梁安全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种城市高架桥的半球凸起式橡胶减振支座，包括上锚固棒、上支座板、下支座板、下锚固棒、上钢盆、下钢盆，还包括中间橡胶体、环形橡胶，上钢盆的上表面与上支座板的下表面固定连接，下钢盆的下表面与下支座板的上表面固定连接，上支座板上端设有多根上锚固棒，下支座板下端设有多根下锚固棒，下钢盆和上支座板下部之间设有一个环形橡胶，环形橡胶与下钢盆上表面以及上支座板下表面紧密粘合，中间橡胶体由若干层高阻尼橡胶片与若干层钢板依次间隔粘合、硫化而成，其中最上部高阻尼橡胶片的上表面和最下部高阻尼橡胶片的下表面均设置有若干个半球凸起，各半球凸起的几何尺寸均相同。上部半球凸起与最上面一层高阻尼橡胶片为一体，下部半球凸起与最下面一层高阻尼橡胶片为一体。下钢盆起到定位中间橡胶以及约束中间橡胶侧向膨胀的作用。环形橡胶体的刚度比中间橡胶体的刚度小，因此主要承载和隔振的依旧是中间橡胶体，环形橡胶主要是在荷载过大导致中间橡胶体压缩过大，防止下钢盆与上支座板下表面形成刚性接触，削弱减振效果。此外环形橡胶还起到定位中间橡胶体、承受支座拉应力、约束下支座板侧向位移的作用。

按上述技术方案，上支座板设置四根上锚固棒，伸入上支座板的上钢盆中且与上钢盆刚性连接，下支座板设置四根下锚固棒，伸入下支座板中且与下支座板刚性连接。上支座板与上钢盆紧密焊接，下支座板与下钢盆紧密焊接。

按上述技术方案，上钢盆和下支座板之间设有防尘圈，上钢盆内壁设有一圈橡胶膜，橡胶膜与上钢盆内部紧密贴合。防尘圈可防止外部灰尘、雨水进入支座密封机构，橡胶膜可以在支座有侧向位移时，防止钢盆与钢盆之间碰撞，在上支座板钢盆与下支座板钢盆之间形成缓冲抗压、隔振保护作用。

按上述技术方案，上支座板下表面和下支座板上表面各粘合一层改性四氟乙烯板，中间橡胶体的上部半球凸起与下部半球凸起分别与上改性四氟乙烯板和下改性四氟乙烯板接触但不粘合。改性四氟乙烯滑板具有自滑行和耐磨性，能有效减少中间橡胶和上下支座板的摩擦。

按上述技术方案，半球凸起由高阻尼橡胶片的圆心沿半径方向等间距布置。相同的半球凸起可保证每个半球凸起刚度相同，受力均匀。

中间橡胶体的直径比下支座板钢盆内径略小。中间橡胶体外壁与下支座板钢盆内壁不完全接触。由此可以满足侧向位移的需求，使支座转动灵活。

本发明产生的有益效果是：(1)本发明提供的减振支座，中间橡胶体由高阻尼橡胶片与若干层钢板镶嵌、粘合、硫化而成，其竖向刚度可保证对高架桥上部结构的承载力，降低车辆动载作用下的桥梁挠度，且橡胶内部嵌有若干均匀布置的钢板，可有效约束橡胶的侧向膨胀。

(2)本发明采用高阻尼橡胶，其原理是吸收振动能量和减小桥梁上部结构与桥墩之间的连接刚度，使桥梁上部结构的固有频率减小，让外界输入振动的激振频率与系统固有频率之比增大至减振区间，使支座通过耗能和移频的方式实现了减振功能。

(3)本发明与现有橡胶支座不同，现有橡胶支座的上下表面与上支座板下表面和下支座板上表面紧密粘合，而本发明中间橡胶体上下分别设有若干个半球凸起，上支座板下表面和下支座板上表面各粘合一块改性四氟乙烯板，中间橡胶体上下的半球凸起与改性四氟乙烯板接触但不粘合，从面接触变为点接触，并且中间橡胶体外径小于下钢盆内径，可大大减小橡胶与上下支座板的摩擦，满足侧向位移的需求，水平位移量得到增大，转动灵活。