豎向減振隔振支座及其工作方法與流程

本發明涉及減振隔振裝置，是一種豎向減振隔振支座及其工作方法。

背景技術：

城市軌道交通建設是我國“十三五”時期的重點投資和發展領域之一。隨著各大、中型城市的地鐵線路投入運營，也引發了一系列的環境振動問題，影響了地鐵鄰近建筑的室內舒適度和古建筑的安全保護，受到了社會各界的普遍關注。由于地鐵運行時以豎向高頻振動對建筑物的影響最大，且建筑物的體量和質量一般較大，因此設置在建筑物基礎部位的隔振支座不僅應具有豎向減振和隔振功能，且應具有足夠大的抗壓承載力。

傳統的隔振支座主要包括板式橡膠支座、空氣彈簧和油阻尼鋼彈簧組合支座。其中，板式橡膠支座雖具有足夠大的抗壓承載力和水平向隔振功能，卻難以做到豎向減振與隔振；空氣彈簧雖具有豎向隔振功能，但抗壓承載力和阻尼系數不足，僅適用于質量較輕的機械設備和臨時建筑；油阻尼鋼彈簧組合支座雖具有豎向減振隔振功能，但鋼彈簧的極限抗壓承載力較難提高，且其耐介質性和耐腐蝕性較差。為此，有待設計一種新的隔振支座。

技術實現要素：

為克服上述不足，本發明的目的是向本領域提供一種豎向減振隔振支座及其工作方法，使其解決現有同類支座抗壓承載能力欠佳，豎向減振和隔振功能受結構影響較為局限的技術問題。其目的是通過如下技術方案實現的。

一種豎向減振隔振支座，其包括上封板、承壓囊體、下封板，承壓囊體上端、下端分別密封固定連接上封板、下封板。其結構要點在于所述承壓囊體的內腔設有氣囊，氣囊內填充氣體，且承壓囊體內腔與氣囊外壁之間所形成的腔室密實填充直徑為0.1～0.25mm的固態顆粒，且所述氣囊在固態顆粒包圍擠壓下定位于承壓囊體內腔的中部。

上述結構，通過在承壓囊體內填充固態顆粒，從而利用固態顆粒本身的強度和剛度，能夠大幅提高該支座的承載能力，在減振隔振工作中，因固態顆粒直徑小、填充密實，故固態顆粒沉降變形幅度較小,且固態顆粒將豎向傳力轉換為對承壓囊體的側向擠壓力，承壓囊體對固態顆粒形成側向約束，使得承壓囊體整體受力均勻穩定；同時，固態顆粒間形成摩擦，能夠實現耗能阻尼，該耗能阻尼遠大于一般的空氣彈簧。通過在固態顆粒中增設氣囊，利用氣囊內氣體可壓縮的特性，其承壓剛度遠小于干燥密實狀態下的固態顆粒，其對固態顆粒起到彈性支撐，對該支座提供彈性力和恢復力。氣囊外壁僅承受壓力，從而提高了氣囊的安全性和承載力。綜合上述，最終提高了支座抗壓承載能力，以及實現了豎向減振和隔振的功能。

上述豎向減振隔振支座中，所述承壓囊體沿豎向分布形成至少兩段囊體，相鄰囊體間通過套接腰環形成內凹結構。所述承壓囊體的各段囊體內腔中部均設有氣囊。通過該結構，使得承壓囊體類似于彈簧串聯原理，進一步降低了其豎向剛度（提高了彈性支撐效果），且增加了阻尼系數，提高了減振隔振效果。

上述豎向減振隔振支座中，所述氣囊通過充氣管路沿上封板或下封板導通至承壓囊體的外部。通過充氣管路，可方便調整氣囊的壓強，從而使其適應該支座豎向剛度的要求。

上述豎向減振隔振支座中，所述氣囊外壁與充氣管路密封結合處，以及氣囊外壁與該密封結合相對的另一側，均通過碳纖維增強橡膠補強處理。該結構一方面防止氣囊與充氣管路結合處漏氣，另一方面使氣囊形變規則，提高自身抗形變能力。

上述豎向減振隔振支座中，所述氣囊為球形或橢球形。通過該結構，使氣囊外部壓力均勻分布。

上述豎向減振隔振支座中，所述氣囊的壁層包括兩層，其中氣囊內壁層為丁基橡膠層，氣囊外壁層為碳纖維增強橡膠層。通過該結構，一方面保證氣囊的氣密性好，另一方面抗拉強度大，且耐磨性好。

上述豎向減振隔振支座中，所述承壓囊體的壁層包括三層，承壓囊體內壁層為增強橡膠層，中間層為碳纖維布層，外壁層為抗老化橡膠層。所述增強橡膠層有助于支座成型，使支座在運輸和振搗過程中減少形變，同時使承壓囊體具有較好的耐磨性和密封性。碳纖維布層和抗老化橡膠層使承壓囊體具有抗拉剛度大、強度高、耐介質和耐老化性能佳的優點。

上述豎向減振隔振支座中，所述承壓囊體的上下兩端均形成定位翻邊，承壓囊體上下端的定位翻邊分別通過上、下定位法蘭配合螺栓件與對應的上封板、下封板緊固。通過該結構，組裝連接較為方便、牢固。

該豎向減振隔振支座的工作方法為：當其承受豎向激振時，由所述承壓囊體及內腔的固態顆粒和氣囊共同承載激振力，固態顆粒間形成摩擦，即形成耗能阻尼，固態顆粒包圍氣囊，使氣囊外壁僅承受壓力，同時氣囊對固態顆粒的擠壓傳力形成彈性支撐，對該豎向減振隔振支座形成彈性力和恢復力，以此實現減振隔振。

本發明結構較為簡單，抗壓承載能力強，減振隔振效果好，工作可靠，使用壽命長，適合作為建筑、重型設備等領域的減振隔振支座使用，或同類產品的結構改進。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖。

圖2是本發明的剖視結構示意圖，圖中增設了充氣管路。

圖3是圖2的改進方案結構示意圖。

圖中序號及名稱為：1、上封板，2、承壓囊體，3、下封板，4、定位法蘭，5、氣囊，6、碳纖維增強橡膠，7、充氣管路，8、固態顆粒，9、腰環。

具體實施方式

現結合附圖，對本發明作進一步描述。

如圖1、圖2所示，該豎向減振隔振支座包括上封板1、承壓囊體2、下封板3、定位法蘭4、氣囊5、固態顆粒8，承壓囊體側面為弧形面，承壓囊體上、下兩端分別設有定位翻邊，上、下定位翻邊分別通過上、下定位法蘭配合螺栓件與對應的上封板、下封板緊固。承壓囊體的內腔設有氣囊，氣囊內填充空氣或氮氣等氣體，且承壓囊體內腔與氣囊外壁之間所形成的腔室密實填充固態顆粒，固態顆粒為直徑在0.1～0.25mm的細砂或其它類似材質的固態顆粒，且氣囊在固態顆粒包圍擠壓下定位于承壓囊體內腔的中部，優選以氣囊的重心線與承壓囊體的重心線重合。上述承壓囊體的壁層包括三層，承壓囊體的內壁層為增強橡膠層，中間層為碳纖維布層，外壁層為抗老化橡膠層。上述氣囊的壁層包括兩層，氣囊的內壁層為丁基橡膠層，氣囊的外壁層為碳纖維增強橡膠層。

如圖3所示，亦可承壓囊體2沿豎向分布形成多段囊體，例如兩段囊體，相鄰囊體間通過套接腰環9形成內凹結構。承壓囊體的各段囊體內腔中部均設有氣囊5，同樣的，優選以氣囊的重心線與承壓囊體的重心線重合。上述氣囊通過同一充氣管路7沿上封板1導通至承壓囊體的外部，充氣管路與上封板之間通過密封圈形成密封，氣囊外壁與充氣管路密封結合處，以及氣囊外壁與該密封結合相對的另一側，均通過碳纖維增強橡膠6補強處理。

該豎向減振隔振支座的工作方法為：當其承受豎向激振時，由承壓囊體2及內腔的固態顆粒8和氣囊5共同承載激振力，該支座的豎向力通過固態顆粒的傳力轉換為對承壓囊體的側向力，由承壓囊體對固態顆粒形成側向約束；固態顆粒在傳力過程中相互間形成摩擦，從而形成耗能阻尼；固態顆粒包圍氣囊，使氣囊外壁僅承受壓力，提高了氣囊的安全性和承載力，同時氣囊對固態顆粒的擠壓傳力形成彈性支撐，對該豎向減振隔振支座提供彈性力和恢復力，綜上共同作用，實現減振隔振的工作效果。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種豎向減振隔振支座及其工作方法，該支座包括上封板、承壓囊體、下封板，承壓囊體上端、下端分別密封固定連接上封板、下封板。其設計要點在于承壓囊體的內腔設有氣囊，氣囊內填充氣體，且承壓囊體內腔與氣囊外壁之間所形成的腔室密實填充固態顆粒，且氣囊在固態顆粒包圍擠壓下定位于承壓囊體內腔的中部。當該支座承受豎向激振時，由所述承壓囊體及內腔的固態顆粒和氣囊共同承載激振力，固態顆粒間形成摩擦，即形成耗能阻尼，固態顆粒包圍氣囊，使氣囊外壁僅承受壓力，同時氣囊對固態顆粒的擠壓傳力形成彈性支撐，對該豎向減振隔振支座形成彈性力和恢復力，以此實現減振隔振。

技術研發人員：盛濤;李水明;侯姍姍;王建超;王衛國;陳黎明
受保護的技術使用者：寧波建工工程集團有限公司;寧波大學
技術研發日：2017.04.28
技術公布日：2017.08.11