水下抗震支座.pdf

本发明公开了一种水下抗震支座，包括上盖和底座，一个下表面为双曲面或球冠面的中芯放置在所述底座上表面的相吻合的凹面处，在所述中芯上放置有所述的上盖，且在所述上盖上有向下延伸的一圈侧壁环绕在所述底座上部周围，并通过侧壁下边缘向底座方向凸起的凸缘伸入底座上对应的一圈凹槽内，形成凹凸企口结构使上盖与所述的底座咬合，还包括一个第一高分子材料密封圈，第一高分子材料密封圈的上部利用弹性套在所述上盖侧壁下边缘部位的外侧，第一高分子材料密封圈的下部利用弹性套在所述位于所述凹槽以下的底座侧壁上，将上盖与底座咬合的企口间隙密封住。这种支座可以应用于水下环境。

1、  一种水下抗震支座，包括上盖和底座，一个下表面为双曲面或球冠面的中芯放置在所述底座上表面的一个相吻合的凹面处，在所述中芯上放置有所述的上盖，且在所述上盖上有向下延伸的一圈侧壁环绕在所述底座上部周围，并通过侧壁下边缘向底座方向凸起的凸缘伸入底座上对应的一圈凹槽内，形成凹凸企口结构使上盖与所述的底座咬合，其特征在于：还包括一个第一高分子材料密封圈，第一高分子材料密封圈的上部利用弹性套在所述上盖侧壁下边缘部位的外侧，第一高分子材料密封圈的下部利用弹性套在位于所述凹槽以下的底座侧壁上，将上盖与底座咬合的企口间隙密封住。

2、  如权利要求1所述的水下抗震支座，其特征在于：在所述的上盖和底座之间的企口咬合间隙内还设置有第二高分子材料密封圈。

3、  如权利要求1或2所述的水下抗震支座，其特征在于：在环绕所述上盖侧壁和底座侧壁的外表面上各有至少一道密封定位凹槽，在所述的第一高分子材料密封圈上对应所述密封定位凹槽位置设置有凸缘嵌入所述的密封定位凹槽内。

4、  如权利要求1或2所述的水下抗震支座，其特征在于：对应于所述上盖和底座之间的企口咬合间隙位置，在所述的第一高分子材料密封圈上有一圈凸缘嵌在该间隙内形成密封。

5、  如权利要求2所述的水下抗震支座，其特征在于：所述的第一高分子材料密封圈和第二高分子材料密封圈采用遇水膨胀橡胶。

6、  如权利要求5所述的水下抗震支座，其特征在于：所述遇水膨胀橡胶具有如下力学性能：抗拉强度为5-6Mpa，延伸率为600-700％，断裂永久伸长率为11％，在90小时、70℃、膨胀率为85％条件下测定的老化系统为11％，邵式硬度为54度。

7、  如权利要求6所述的水下抗震支座，其特征在于：所述的遇水膨胀橡胶以在丁腈橡胶或氯丁橡胶为主，并且在其中含有0.8％的DM、1.0％的DFC-34、4.0％的硬脂酸、6.0％的石墨、12％的二锌酯和20％的蒙脱石。

8、  如权利要求1或2所述的水下抗震支座，其特征在于：所述的上盖和底座以及中芯采用含有下述重量含量元素的铸钢：C 0.15％、Si 0.4％、Cr 8％、Mn 0.5％、Ni 0.2％、Cu 0.6％、P 0.04％和S 0.03％。

9、  如权利要求3所述的水下抗震支座，其特征在于：所述的上盖和底座以及中芯采用含有下述重量含量元素的铸钢：C 0.15％、Si0.4％、Cr 8％、Mn 0.5％、Ni 0.2％、Cu 0.6％、P 0.04％和S 0.03％。

10、  如权利要求1或2所述的水下抗震支座，其特征在于：所述底座以及上盖侧壁部分在水平方向的截面采用圆形，所述上盖顶部采用方形支撑板，且支撑板边缘向外水平凸出于上盖的侧壁，以形成较大的上支撑面，上盖支撑板下部与侧壁之间有竖向三角肋。

水下抗震支座
技术领域
本发明涉及一种支座，具体来说是一种用于水下的抗震支座。
背景技术
支座做为一种抗震元件，被广泛应用于桥梁和建筑上。支座除了要把上中部结构的重力向下传递给桥墩、立柱等下部构件外，还需要具有抗振、抗拔、释放弯矩等作用，以降低地震或振动对桥梁或建筑结构的破坏。
发明人开发了一系列包括上盖、中芯和底座的支座，其中芯可以采用如CN1415802A公开的双曲形结构，以适应在垂直的两个方向上不同弯矩的要求，或者是如CN2473228Y公开的采用球冠形的中芯结构。
但是目前的这种由上盖、中芯和底座构成的支座，由于上盖和中芯要相对于底座发生转动以释放震动在上部构件和下部构件之间产生的转矩和位移造成的应力，如果用于水下环境，在上盖和底座之间形成的放置中芯的腔体内会进入水、泥沙，甚至有水生生物在表面生长，从而会影响中芯在底座内转动的灵活性，导致释放弯矩的能力降低，使抗震性能很快下降。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种水下抗震支座，以解决支座被用于水下时存在的上述的问题。
本发明采用如下技术方案：一种水下抗震支座，包括上盖和底座，一个下表面为双曲面或球冠面的中芯放置在所述底座上表面的一个相吻合的凹面处，在所述中芯上放置有所述的上盖，且在所述上盖上有向下延伸的一圈侧壁环绕在所述底座上部周围，并通过侧壁下边缘向底座方向凸起的凸缘伸入底座上对应的一圈凹槽内，形成凹凸企口结构使上盖与所述的底座咬合，其特征在于：还包括一个第一高分子材料密封圈，第一高分子材料密封圈的上部利用弹性套在所述上盖侧壁下边缘部位的外侧，第一高分子材料密封圈的下部利用弹性套在位于所述凹槽下方的底座侧壁上，将上盖与底座咬合的企口间隙密封住。
由于上盖和底座在减震时会有一定角度的转动以释放转矩，为防止密封圈脱落，并提高密封效果，在环绕所述上盖侧壁和底座侧壁的外表面上设置有至少一道密封定位凹槽，在所述的第一高分子材料密封圈上对应所述密封定位凹槽位置设置有凸缘嵌入所述的密封定位凹槽内。
所述的上盖、中芯以及底座表面可以刷有防腐涂层，也可以采用具有防腐性能的不锈钢以提高水下抗腐蚀效果。特别是，可以采用含C 0.15％、Si 0.4％、Cr 8％、Mn 0.5％、Ni 0.2％、Cu 0.6％、P 0.04％、S 0.03％的铸钢。
本发明的这种支座，除具有抗拔、释放弯矩、抗震作用位，由于采用了一个第一高分子材料密封圈利用其弹性套在上盖与底座的企口结合处，利用其弹性和变形能力在保证上盖、中芯可相对于底座转动的同时，可防止水、泥沙、水生生物或其它异物进入放置中芯的腔室内，保证了中芯相对于底座转动的灵活性，以及上盖相对于中芯和底座在一定范围的位移的灵活性，保证支座在水下的正常使用。
附图说明
图1为本发明的水下支座的半剖结构示意图。
图2为图1所示支座的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1和图2所示，是本发明的水下抗震支座的一种实施方式示意图，水下抗震支座包括上盖1和底座5，底座5上表面有一凹面，凹面内放置有一个下表面为双曲面或球冠面的中芯4，上盖1放置在中芯5上面，在上盖1下表面对应中芯位置焊接有不锈钢板2，不锈钢板2与中芯5之间垫有聚四氟乙烯板3，同样中芯4与底座5之间也垫有聚四氟乙烯球型板。在上盖1上有向下延伸的一圈侧壁1a环绕在底座5上部的周围，并通过侧壁1a下边缘向底座1方向凸起的凸缘1b伸入至底座5上对应的一圈凹槽5a内，形成凹凸企口结构使上盖1与底座5咬合，以防止上盖1与底座5分离，达抗拔目的。还有一个第一高分子材料密封圈6，第一高分子材料密封圈6的上部利用弹性套在上盖侧壁1a下边缘部位的外侧，第一高分子材料密封圈的下部利用弹性套在位于底座上的凹槽5a以下的底座侧壁上，将上盖1与底座5咬合的企口间隙密封住，利用密封圈的弹性实现密封，同时利用密封圈的柔性和变形能力又能够保证在地震或振动发生时上盖1与底座5之间可以相对运动。
比较理想的是，环绕上盖侧壁1a和底座5侧壁外表面各设置有至少一道密封定位凹槽，在第一高分子材料密封圈6上对应相应密封定位凹槽的位置设置有凸缘嵌入上盖侧壁1a和底座5上的的密封定位凹槽内，这样不但保证第一高分子材料密封圈6的定位，避免上盖1和底座5之间发生相对运动时第一高分子材料密封圈6的移位，而且由于第一高分子材料密封圈6与上盖的侧壁1a和底座5之间的密封面为曲面增强了密封防水效果。
第一高分子材料密封圈6上对应于上盖1和底座5之间的企口咬合间隙位置，还可以有一圈凸缘嵌在该间隙内形成密封，与上盖1和底座5之间的企口咬合间隙内设置的第二高分子材料密封圈7构成双道密封，形成多层次密封以提高密封效果，且防止上盖1与底座5之间发生较大角度的转动时造成的直接冲击，达到吸能、吸振效果。
第一高分子材料密封圈6和第二高分子材料密封圈7可以采用遇水膨胀橡胶，利用其在水下使用时遇水膨胀的特性，达到更好的密封防水效果，可以由市场上采购现有的遇水膨胀橡胶。特别是，针对水下支座的特点，设计如下化学成份的遇水膨胀橡胶，以丁腈橡胶或氯丁橡胶为主体，加入0.8％的DM、1.0％的DFC-34、4.0％的硬脂酸、6.0％的石墨、12％的二锌酯和20％的蒙脱石，通过加入上述促进剂，改善橡胶的性能。经测试，这种遇水膨胀橡胶具有如下力学性能：抗拉强度为5-6Mpa，延伸率为600-700％，断裂永久伸长率为11％，在90小时、70℃、膨胀率为85％条件下测定的老化系统为11％，邵式硬度为54度，具有优良的综合性能，特别适用于水支座。当然，也可以采用其它配方，根据支座使用的周围介质而设计。
作为水下支座，根据使用环境可以用于淡水或海水中，受水浸泡腐蚀，而水位变化时又会裸露在空气中受空气氧化作用，容易被腐蚀，为提高其耐候防腐性，可以采用在外表面涂防水涂层或者采用不锈钢等防腐措施，但不锈钢会使产品成本大幅提高，而防腐涂层可能在使用过程中产生剥落。本发明上盖1和底座5均采用含C 0.15％、Si0.4％、Cr 8％、Mn 0.5％、Ni 0.2％、Cu 0.6％、P 0.04％、S 0.03％的铸钢，经过耐候实验，这种材质在反复经过海水环境和空气环境，具有良好的耐候性，达到支座使用的防腐要求，而成本又比不锈钢低。虽然中芯4由于被密封在上盖1和底座5构成的腔室内，一般不会与水接触，但为了保险起见，中芯4也可以采用上述铸钢材料，以提高中芯的耐候性。
两端通过螺钉分别固定在上盖1和底座5上的连接钢板8是为了防止在运输过程中上盖1与底座5分离。
由图2可以看出，底座5以及上盖1侧壁部分的在水平方向的截面采用圆形，有利于采用采用圆形密封圈和提高密封效果。而上盖1顶部采用方形支撑板，且支撑板边缘向外水平凸出于上盖1的侧壁1a，以形成较大的上支撑面。上盖支撑板下部与侧壁之间有竖向三角肋9，以提高支撑板的抗压变形及抗拔变形能力。