一种高疲劳三维震振双控装置

技术领域

本发明涉及隔震(振)技术领域，具体涉及一种适用于地铁上盖建筑防振及隔震的高疲劳三维震振双控装置。

背景技术

建筑隔震技术自问世以来迅速发展，其隔震效果经过多次地震验证已被国内外建筑抗震领域的专家学者所认可，在中国，建筑隔震技术飞速发展，目前已有昆明长水机场，北京大兴机场等示范项目，但建筑隔震技术在设计时主要考虑是隔离水平向地震，隔震支座在竖向基本无隔振效果。

城市化的推进使得城市交通压力陡增，城市轨道交通的发展成为必然，同时，城市用地日益紧张使得轨道沿线用地无法避免，随着人们对建筑舒适性要求的提高以及一些精密仪器的精度要求，使得地铁，高铁沿线的建筑竖向隔振需求日益凸显。

国家标准对轨道交通沿线不同类型建筑的室内振动限级进行了明确要求，目前的轨道隔振技术和建筑隔震支座所带来的隔振效果还达不到国家标准的要求。

目前所公开的相关专利，其装置多采用弹簧进行竖向隔振，成本较橡胶高，不利于推广运用。

地铁所引起的振动频率主要集中在10～80Hz，在这样的情况下，对于隔振装置的疲劳性能要求较高，建筑隔震橡胶支座工况环境基本处于静止的状态，因此疲劳性能要求也相对较低。随着社会的发展一些振动的环境也采用了建筑隔震橡胶支座，例如公路、铁路、地铁旁均处于长期振动环境中。使用环境的变化使建筑隔震橡胶支座性能的要求也发生改变。而振动会使橡胶发生疲劳破坏，疲劳破坏影响到橡胶制品的安全使用。开发高疲劳橡胶可提高振动环境下隔震橡胶支座的使用寿命，同时提高隔震橡胶支座在振动环境中使用的安全性。

桥梁橡胶支座长期处于竖向压缩振动的工况，因此对于疲劳性能要求相对较高，而目前桥梁支座运用耐疲劳性能较好的橡胶比较少，桥梁隔震橡胶支座损坏后更换成本较高。耐疲劳橡胶的运用可以大大延长桥梁隔震橡胶支座的使用寿命，以及使用安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高疲劳三维震振双控装置，该三维隔震(振)装置竖向隔振和水平隔震相互解耦，而且橡胶材料为高疲劳橡胶，更好的满足地铁上盖建筑的使用条件，同时，该装置质量优异，隔震(振)效果好，成本低。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高疲劳三维震振双控装置，包括串接组合的叠层橡胶支座和竖向隔振装置。

进一步，叠层橡胶支座由一层钢板和一层橡胶交替叠合后模压而成。

进一步，竖向隔振装置由单层橡胶或多层橡胶和钢板叠合而成。

进一步，竖向隔振装置由橡胶阻尼元件与钢棒、钢筒一体硫化而成。

进一步，叠层橡胶支座外围包裹设置有保护胶。

进一步，所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板，所述连接板设有第一预留孔与竖向隔振装置或建筑支墩连接。

进一步，所述竖向隔振装置两端设有上连接板和下连接板，上下连接板之间设有限位导向装置。

进一步，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔与叠层橡胶支座或建筑支墩连接。

进一步，支座主体的竖向固有频率为1～10Hz。

进一步，橡胶和橡胶阻尼元件均为高疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡70～40份、顺丁橡胶30～100份、反式聚异戊二烯30～10份、氧化锌3～10份、硬脂酸2～5份、防老剂RD 1～3份、防老剂4010NA 1～3份、防老剂BLE-W 1～3份、疲劳剂PL-600 1～3份、炭黑N375 15～60份、增塑剂5～15份、硫磺1～3份、促进剂1～4份、抗硫化返原剂PK9001～5份、WAX 0～3份、树脂3～25份。

进一步，所述的增塑剂为DOS 5～15份；促进剂剂为促进剂DZ 1～2份、促进剂DM 0～1份、TMTD 0～1份。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：

本发明采用叠层橡胶支座和竖向隔振装置组成，叠层橡胶支座可隔离水平地震，竖向隔振装置可隔离地铁振动，竖向隔振装置通过限位导向装置可与水平隔震支座解耦。装置主体竖向振动频率在1～10Hz之间，避开了地铁振动的主要频率10～80Hz之间，起到竖向隔振效果。所用橡胶为耐疲劳橡胶，保证装置在长期高频的使用条件下性能稳定。

本发明成本低，竖向隔振和水平隔震相互解耦，分工明确，质量优异，隔震(振)效果好，所用橡胶材料为特殊的耐疲劳橡胶，功能性强。

桥梁隔震橡胶支座，长期处于振动的环境下，因此疲劳性能需求也更高，开发高疲劳橡胶支座可以提高隔震橡胶支座力学性能的稳定性，对路桥等建筑的保护更加优异。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图；

图3为本发明实施例3结构示意图；

图4为本发明实施例2压剪状态下结构示意图。

图5为本发明实施例4结构示意图；

图6为本发明实施例4俯视图；

图7为本发明实施例5结构示意图；

图8为本发明实施例6结构示意图；

图9为本发明实施例5压剪状态下的示意图。

图中，1-叠层橡胶支座、2-竖向隔振装置、3-限位导向装置、4-上连接板、5-下连接板、6-第二预留孔、7-橡胶、8-钢板、10-保护胶、11-连接板、12-第一预留孔、13-钢筒、14-钢棒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有一个叠层橡胶支座1和一个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置和建筑支墩连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，所述橡胶垫采用单层橡胶，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1或建筑支墩连接，橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌6份、硬脂酸2份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W1份、疲劳剂PL-600 1份、炭黑N375 20份、增塑剂9份、硫磺1份、促进剂1.8份、抗硫化返原剂PK900 1份、树脂6份、所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ 1.5份、促进剂DM 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌5分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼8分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实施例2

参见图2，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有一个叠层橡胶支座1和两个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，所述橡胶垫采用多层橡胶和钢板叠合而成，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1或建筑支墩连接,

参见图4，当地震发生水平位移时，由叠层橡胶支座1发生水平剪切进行水平隔震，竖向隔振装置2由于限位导向装置3的限制不发生水平变形，不影响叠层橡胶支座的隔震效果。地震结束后，叠层橡胶支座复位，高疲劳三维隔震(振)装置继续工作，

橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌7份、硬脂酸3份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W 1份、疲劳剂PL-600 1份、炭黑N375 60份、增塑剂10份、硫磺2份、促进剂2.5份、抗硫化返原剂PK900 1份、WAX 2份、树脂15份；所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ 1.5份、促进剂TMTD 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌6分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼10分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实施例3

参见图3，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有两个叠层橡胶支座1和一个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置和建筑支墩连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，所述橡胶垫采用多层橡胶和钢板叠合而成，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1连接，

橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌7份、硬脂酸3份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W 1份、疲劳剂PL-600 1份、炭黑N375 60份、增塑剂10份、硫磺2份、促进剂2.5份、抗硫化返原剂PK900 1份、WAX 2份、树脂15份；所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ 1.5份、促进剂TMTD 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌6分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼10分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实施例4

参见图5、图6，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有一个叠层橡胶支座1和一个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置和建筑支墩连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，竖向隔振装置2由橡胶阻尼元件与钢棒14、钢筒13一体硫化而成，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1或建筑支墩连接，橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌6份、硬脂酸2份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W 1份、疲劳剂PL-600 1份、炭黑N375 20份、增塑剂9份、硫磺1份、促进剂1.8份、抗硫化返原剂PK900 1份、树脂6份、所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ1.5份、促进剂DM 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌5分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼8分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实施例5

参见图7，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有一个叠层橡胶支座1和两个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置和建筑支墩连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，竖向隔振装置2由橡胶阻尼元件与钢棒14、钢筒13一体硫化而成，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1或建筑支墩连接，

如图9所示，当地震发生水平位移时，由叠层橡胶支座1发生水平剪切进行水平隔震，竖向隔振装置2由于限位导向装置2的限制不发生水平变形，不影响叠层橡胶支座的隔震效果。地震结束后，叠层橡胶支座复位，高疲劳三维隔震(振)装置继续工作。

橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌6份、硬脂酸2份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W 1份、疲劳剂PL-6001份、炭黑N375 20份、增塑剂9份、硫磺1份、促进剂1.8份、抗硫化返原剂PK900 1份、树脂6份、所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ 1.5份、促进剂DM 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌5分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼8分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实施例6

参见图8，本发明的一种高疲劳三维震振双控装置由叠层橡胶支座1和竖向隔振装置2串接组合而成，此实施例中设置有两个叠层橡胶支座1和一个竖向隔振装置2，其中，叠层橡胶支座1由一层钢板8和一层橡胶7交替叠合后模压而成，支座外围由保护胶10进行包覆，起到防老化作用。所述叠层橡胶支座上下两端设有连接板11，所述连接板11设有第一预留孔12与竖向隔振装置和建筑支墩连接。所述竖向隔振装置两端设有上连接板4和下连接板5，上下连接板之间设有限位导向装置3和橡胶垫，所述限位导向装置可为多种形式的具有限位和导向功能的结构，竖向隔振装置2由橡胶阻尼元件与钢棒14、钢筒13一体硫化而成，所述竖向隔振装置通过连接板上的第二预留孔6与叠层橡胶支座1或建筑支墩连接，橡胶材料采用特殊开发的耐疲劳橡胶，该配方中各组分重量份如下：天然橡50份、顺丁橡胶30份、反式聚异戊二烯TBIR20份、氧化锌6份、硬脂酸2份、防老剂RD 1份、防老剂4010NA 2份、防老剂BLE-W 1份、疲劳剂PL-600 1份、炭黑N375 20份、增塑剂9份、硫磺1份、促进剂1.8份、抗硫化返原剂PK900 1份、树脂6份、所述的增塑剂为DOS份,所述的促进剂为促进剂DZ 1.5份、促进剂DM 0.5份。

制备塑炼胶：将称好的天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，搅拌5分钟排胶，冷却放置4小时以上待用。根据上述比例称取塑炼过的天然橡胶与顺丁橡胶投入到密炼机里并炼，搅拌3分钟排胶，冷却4小时以上待用。

制备混炼胶：将称取好的并炼胶、活性剂、防老剂、炭黑、增塑剂投入到密炼机里，搅拌5分钟排胶，在开炼机上包辊冷却，待温度冷却到80℃以下时加入硫磺和促进剂，翻炼5分钟下片冷却4小时以上待用。

出片：将混炼胶投入到开炼机上翻炼8分钟热炼，将热炼好的橡胶进行压延、出片冷却待用。

硫化：将制备好的橡胶片和处理好的钢板交叉叠放在一起，将预装好的支座放到模具内。加压热硫化后取模，隔震橡胶支座制备完成。

实验分析：

性能检测；本发明的胶料拉伸力学性能按照国标GB/T528-1998标准进行检测，动态抗疲劳性能按照GB/T15584-1995检测。

表1.动态疲劳性能

表2.拉伸力学性能

本发明采用叠层橡胶支座和竖向隔振装置组成，叠层橡胶支座可隔离水平地震，竖向隔振装置可隔离地铁振动，竖向隔振装置通过限位导向装置可与水平隔震支座解耦。装置主体竖向振动频率在1～10Hz之间，避开了地铁振动的主要频率10～80Hz之间，起到竖向隔振效果。所用橡胶为耐疲劳橡胶，保证装置在长期高频的使用条件下性能稳定。

本发明成本低，竖向隔振和水平隔震相互解耦，分工明确，质量优异，隔震(振)效果好，所用橡胶材料为特殊的耐疲劳橡胶，功能性强。

桥梁隔震橡胶支座，长期处于振动的环境下，因此疲劳性能需求也更高，开发高疲劳橡胶支座可以提高隔震橡胶支座力学性能的稳定性，对路桥等建筑的保护更加优异。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。