本發(fā)明屬于土木工程、地震工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有復(fù)合阻尼體系的復(fù)合阻尼橡膠減震支座。

背景技術(shù)：

目前板式橡膠支座因其構(gòu)造簡單、造價低、安裝方便等特點在中小跨度橋梁中使用廣泛。但是板式橡膠支座因其阻尼比較低（大約在2%～4%之間）、耗能能力低下，因此需要對其進行性能上的優(yōu)化，特別是提高阻尼性能，增強耗能能力。

目前市場上現(xiàn)有產(chǎn)品主要是通過優(yōu)化某些構(gòu)件來達到提高普通板式橡膠支座的阻尼性能。具體來說主要有兩種思路，其一是直接優(yōu)化支座中某一構(gòu)件的力學(xué)性能，采用高性能材料，如改進橡膠配方，采用具有高阻尼性能的高阻尼橡膠材料，如目前廣泛使用的高阻尼橡膠支座；其二是通過在普通板式橡膠支座中加入具有良好力學(xué)性能的構(gòu)件，為支座提供彈塑性屈服耗能能力，如在橡膠中心嵌入鉛芯，如鉛芯橡膠支座。但是從過去的震害表明，即使采用上述優(yōu)化后的橡膠減震支座，橋梁在地震時仍然會有幾率發(fā)生較大的水平位移，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)移位、落梁等破壞現(xiàn)象，嚴重威脅了震后生命線的安全。造成這個問題的主要原因首先是上述支座在上下底板上設(shè)置有固定用鋼板，分別與墩頂和主梁底部固結(jié)，該類型支座在脈沖型強震作用下易發(fā)生共振，進而激起結(jié)構(gòu)更大的地震響應(yīng)。其次在于阻尼性能方面，單憑基于構(gòu)件層次的優(yōu)化設(shè)計對于支座阻尼性能的提升空間十分有限，無論是高阻尼橡膠支座還是鉛芯橡膠支座，其阻尼比都不超過20%（在12%~18%之間）。此外，使用鉛芯橡膠支座大量使用鉛芯這種環(huán)境污染性材料，會帶來嚴重的環(huán)境問題，不符合當今環(huán)保趨勢。

因此有必要提出新的支座性能優(yōu)化設(shè)計思想，在采用環(huán)保材料的前提下，提升橡膠支座的抗震性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有橡膠支座阻尼性能不足的缺點，克服上述現(xiàn)有橡膠支座阻尼性能優(yōu)化設(shè)計思想的局限，提出建立橡膠支座阻尼體系的設(shè)計思想，提供一種內(nèi)部采用復(fù)合阻尼系統(tǒng)、整體具有超高阻尼性能的復(fù)合阻尼橡膠減震支座。

本發(fā)明提出的一種具有復(fù)合阻尼系統(tǒng)的復(fù)合阻尼橡膠減震支座，由高強細密鋼絲網(wǎng)、高阻尼橡膠層、上封板、細軟鋼棒、多級配混合填充料和下封板組成，所述多級配混合填充料由細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體混合配比組成，高強細密鋼絲網(wǎng)和高阻尼橡膠層交替分布疊放，經(jīng)充分粘合，硫化形成可靠粘結(jié)的支座主體，所述支座主體的中部開有孔道，所述孔道為非貫穿孔道，所述孔道內(nèi)填充有多級配混合填充料，多級配混合填充料上端設(shè)有上封板，下端設(shè)有下封板，細軟鋼棒嵌入多級配混合填充料內(nèi)，與多級配混合填充料進行充分接觸；細軟鋼棒頂部固定于上封板下方；支座主體采用高強細密鋼絲網(wǎng)作為加勁板，可以保證支座具有較強的剪切變形及轉(zhuǎn)角變形的能力；在支座主體變形的過程中，細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體之間，以及多級配混合填充料與細軟鋼棒之間會產(chǎn)生大量摩擦耗能。

本發(fā)明中，所述多級配混合填充料中細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體的粒徑比范圍為5:1至20:1，填充時首先在孔道中填滿相對粒徑較大的細顆粒阻尼材料，隨后以粒徑較小的細橡膠彈性球體填滿細顆粒阻尼材料之間的空隙，直至整個孔道填充密實。

本發(fā)明中，所述上封板和下封板均采用軟鋼板，所述細軟鋼棒可以隨上封板２共同參與支座主體變形。

本發(fā)明中，所述支座主體的中部開有的孔道為一個或若干個，所述孔道呈對稱布置。

本發(fā)明中，所述細軟鋼棒為一根或多根，其布置及尺寸可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

本發(fā)明中，所述高強細密鋼絲網(wǎng)與高阻尼橡膠層經(jīng)充分粘合，硫化形成可靠粘結(jié)，不僅可以提高支座的豎向剛度，更重要的是可以提高支座的剪切變形及轉(zhuǎn)角變形的能力。

本發(fā)明中，所述多級配混合填充料由細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體混合組成，一方面可以使多級配混合填充料在隨支座變形的過程中在內(nèi)部發(fā)生細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體之間的滑動摩擦，產(chǎn)生摩擦耗能；另一方面可以使多級配混合填充料與細軟鋼棒之間具有較大的摩擦系數(shù)，提高摩擦耗能能力。

本發(fā)明中，所述上封板與下封板的材料為軟鋼板，并與高阻尼橡膠通過硫化形成可靠粘結(jié)，使得其可以隨周圍的高阻尼橡膠層共同移動，參與支座剪切變形。上封板與下封板也可以采用其他軟性材料，其形狀與尺寸可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

本發(fā)明中，所述多級配混合填充料中細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體的配比、粒徑等可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

本發(fā)明中，所述高強細密鋼絲網(wǎng)的層數(shù)、鋼絲直徑及間距可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

本發(fā)明的工作原理為：在所提出的復(fù)合阻尼支座內(nèi)部形成一套復(fù)合阻尼系統(tǒng)。復(fù)合阻尼系統(tǒng)中不同構(gòu)件之間相互協(xié)調(diào)、有機結(jié)合共同工作，其阻尼由多方面共同提供。一方面支座主體采用高強細密鋼絲網(wǎng)與高阻尼橡膠層硫化形成可靠粘結(jié)、成為整體，高強細密鋼絲呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以彎曲，對支座的剪切變形和轉(zhuǎn)角變形具有很強的適應(yīng)性，因此支座可以實現(xiàn)非常大的水平位移并具有非常強的剪切變形能力。在此基礎(chǔ)上，多級配混合填充料本身可以充分發(fā)揮支座的剪切變形能力，在隨支座位移發(fā)生變形時，其內(nèi)部的細顆粒阻尼材料與細橡膠彈性球體會發(fā)生相互擠壓并相互摩擦，產(chǎn)生摩擦耗能，為支座提供大量阻尼；同時，多級配混合填充料與嵌入其中的細軟鋼棒也可以充分發(fā)揮支座的剪切變形能力，在支座發(fā)生位移變形時發(fā)生相對位移并相互摩擦，由于多級配混合填充料與嵌入其中的細軟鋼棒之間本身具有較大的摩擦系數(shù)，在這個過程中二者可以產(chǎn)生大量的摩擦耗能，從而可以顯著提高支座的阻尼性能及耗能能力。此外，在支座的構(gòu)件層次，高阻尼橡膠層及多級配混合填充料中的細顆粒阻尼材料本身就具有阻尼性能，也可以為支座提供一定的阻尼。

本發(fā)明主要提供了如下的優(yōu)點：

1)本發(fā)明所提供的復(fù)合阻尼橡膠減震支座通過建立橡膠支座阻尼體系的思想設(shè)計而成，具有超高阻尼性能，其阻尼性能大大超過了目前現(xiàn)有橡膠支座所能達到的最高水平。

2)在支座內(nèi)部設(shè)計了一套復(fù)合阻尼系統(tǒng)，使各組成構(gòu)件充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，實現(xiàn)構(gòu)件之間有機結(jié)合、協(xié)同工作，使得支座整體所具有的阻尼性能遠超過各組件阻尼性能的簡單相加。

3)本發(fā)明所提供的裝置內(nèi)部所嵌入的所有材料均為軟性材料，一方面不會改變橡膠支座原有的剛度；另一方面有利于隨支座發(fā)生變形，產(chǎn)生摩擦耗能，提高阻尼性能。

4)本發(fā)明提供的裝置充分貫徹減震理念，不需要通過上下板分別固定于主梁及橋墩，可以充分地延長結(jié)構(gòu)周期，降低結(jié)構(gòu)響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)位移容許值。

5)本發(fā)明提供的復(fù)合阻尼橡膠減震支座不需要較大的軸壓力就可以實現(xiàn)耗能功能。

6)本發(fā)明提供的復(fù)合阻尼橡膠減震支座的阻尼比等阻尼性能可以通過主動控制進行調(diào)節(jié)，具有廣泛適用性。

7)本發(fā)明所提供的裝置可以滿足大部分工程對于阻尼的需求，無需配置如阻尼器等其他輔助設(shè)備，可以大大降低工程成本投入，降低設(shè)計及施工難度。

8)本發(fā)明所提供的裝置全部采用環(huán)保材料，解決了制約減震技術(shù)發(fā)展的一大問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

9)本發(fā)明所提供的裝置簡單易用，不包含復(fù)雜的加工技術(shù)，幾何尺寸靈活可控，各部分均采用常見的工程材料，有利于控制工程成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體剖視圖。

圖2為本發(fā)明的立面剖視圖。

圖3為本發(fā)明的平面剖視圖。

圖中標號：1為高強細密鋼絲網(wǎng)、2為高阻尼橡膠層、3為上封板、4為細軟鋼棒、5為多級配混合填充料、51為細顆粒阻尼材料、52為細橡膠彈性球體、6為下封板。

具體實施方式

為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結(jié)合附圖作詳細說明。

實施例1：請見圖1、圖2和圖3，一種復(fù)合阻尼橡膠減震支座，內(nèi)部由高強細密鋼絲網(wǎng)1、高阻尼橡膠層2、上封板3、細軟鋼棒4、多級配混合填充料5和下封板６組成；所述多級配混合填充料５由細顆粒阻尼材料51與細橡膠彈性球體52混合配比組成。其中，高強細密鋼絲網(wǎng)1及高阻尼橡膠層2預(yù)留孔道，使得多級配混合填充料5可以填入高阻尼橡膠層2中；細軟鋼棒4上端固定于上封板3，細軟鋼棒4主體嵌入多級配混合填充料5中。

作為本發(fā)明的技術(shù)要點之一的強細密鋼絲網(wǎng)1與高阻尼橡膠層2經(jīng)充分粘合，硫化形成可靠粘結(jié)，不僅可以提高支座的豎向剛度，更重要的是可以提高支座的剪切變形及轉(zhuǎn)角變形的能力。

作為本發(fā)明的技術(shù)要點之一的多級配混合填充料5由細顆粒阻尼材料51與細橡膠彈性球體52組成，本實施例中二者粒徑比為10:1；其施工方法為先在孔道中填滿相對粒徑較大的細顆粒阻尼材料51，隨后以粒徑較小的細橡膠彈性球體52填滿細顆粒阻尼材料51之間的空隙，直至整個孔道填充密實。

作為本發(fā)明的技術(shù)要點之一的多級配混合填充料5由細顆粒阻尼材料51與細橡膠彈性球體52混合組成，一方面可以使多級配混合填充料5在支座變形過程中內(nèi)部發(fā)生細顆粒阻尼材料51與細橡膠彈性球體52之間的滑動摩擦，產(chǎn)生摩擦耗能；另一方面可以使多級配混合填充料5與細軟鋼棒4之間可以充分接觸，同時二者之間具有較大的摩擦系數(shù)，可以充分利用細軟鋼棒4與多級配混合填充料5之間發(fā)生的相對滑動，產(chǎn)生摩擦耗能。

作為本發(fā)明要點之一的細軟鋼棒4上端固定于上封板3，其目的是使細軟鋼棒4可以隨上封板3共同參與支座變形，從而使細軟鋼棒4在支座剪切變形過程中與多級配混合填充料5充分發(fā)生相對滑動。

作為本發(fā)明的技術(shù)要點之一的上封板3與下封板6的材料為軟鋼板，并與高阻尼橡膠層2通過硫化形成可靠粘結(jié)，使得其可以隨周圍的高阻尼橡膠層共2同移動，參與支座剪切變形。

作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述在高阻尼橡膠層2中可預(yù)留一個或多個孔道，并呈對稱布置。

作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述多級配混合填充料5可以采用細顆粒阻尼材料51與細橡膠彈性球體52混合配比組成，也可以采用其他具有相同功能的材料組成。

作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述細軟鋼棒4可以為一根，也可以為多根，也可以采用其他與多級配混合填充料5具有高摩擦系數(shù)的細軟材料，其布置、尺寸可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

作為本發(fā)明實施例的又一種變換，所述上封板3與下封板6也可以采用其他軟性材料，其形狀與尺寸可根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)整。

上述的對實施例的描述均不是對本發(fā)明方案的限制，因此，本發(fā)明的保護范圍不僅僅局限于上述實施例，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所做出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的各種修改和改進，都應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。