用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫及其盆式支座的制作方法

本发明涉及桥梁支座的技术领域，更具体地讲，涉及一种用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫及其盆式支座。

背景技术：

目前，公路桥梁和铁路桥梁用盆式橡胶支座，其钢盆中采用的承压橡胶垫硬度大约为irhd60，主要起传递竖向压力、缓冲上部结构的振动，适应桥梁运行中的梁体转动等作用。

橡胶垫承载的压应力大约为25mpa至30mpa，在桥梁不发生转动时，竖向压应力是比较均匀地分布的，但上部梁体在转动时，会推动盆式橡胶支座的中间钢板发生转动，橡胶垫会受到比较明显的偏压作用，局部压应力较大。并且，盆式支座的转角一般设计为0.025，则橡胶垫经常受到的偏压使局部应力过大的情况非常突出，既不利于钢盆的受力，也不利于竖向荷载的均匀传递。对支座和桥梁的结构都存在较大的隐患。

为了解决这个问题，必然将盆式支座的底盆设计得比较强，制造成本较高。特别是铁路支座，动载很大，桥梁发生转角的频率也很高，材料反复加载偏压的疲劳性能很关键。本发明目的是为了解决现有盆式支座的转动偏压问题，采用一种近似于液态物质的对压应力有可靠传递的新材料，在支座转动时，所受压应力仍然均匀传递。既保持了支座现有的功能，也解决了局部偏压的问题。可以降低因抵抗局部压应力过大造成的结构强度富裕量，显著降低制造成本。在此基础上，可以在支座底盆内任意位置或在橡胶垫内部布置压力传感器，精确测定竖向荷载产生的内部压应力，实现实现会注重受力状况的精确监控。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有盆式支座的转动偏压问题，采用一种对压应力有可靠传递的新材料作为橡胶垫，在支座转动时所受压应力仍然均匀传递，既保持了支座现有的功能，也解决了局部偏压的问题。

本发明的一方面提供了一种用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫，所述橡胶垫的原料包括天然生橡胶或合成橡胶90～110份、氧化锌4～7份、硬脂酸1～3份、炭黑10～30份、硫磺0～1.5份、促进剂2～5份、防老剂2～5份、增塑剂10～50份和加工助剂0～10份。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，将所述原料混炼后预成型再装模硫化，直接制得所需尺寸的橡胶垫或机加工成型为所需尺寸的橡胶垫。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，硫化温度为130～150℃，硫化压应力不小于10mpa，硫化时间为1～10h。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，所述橡胶垫的irhd硬度为20～40，拉伸强度不低于15mpa，拉断伸长率不低于600％。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，所述橡胶垫设置在盆式支座的底盆与中间钢板之间，底盆的底壁、侧壁和/或中间钢板的底部设置有若干个压应力传感器。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，所述橡胶垫设置在盆式支座的底盆与中间钢板之间，橡胶垫中预先在硫化时植入有压力传感器。

根据本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的一个实施例，所述促进剂为dm、cz、na-22和em-35中的至少一种，防老剂为4010na、rd、oda和石蜡中的至少一种，增塑剂为机油、dop和石蜡油中的至少一种，加工助剂为cr-x、氧化镁和hva-2中的至少一种。

本发明的另一方面提供了一种能够精确测力的盆式支座，所述盆式支座包括底盆、中间钢板、橡胶垫和压应力传感器，所述橡胶垫设置在底盆和中间钢板之间，所述压应力传感器设置在底盆的底壁、侧壁和/或中间钢板的底部或者设置在橡胶垫内部，其中，所述橡胶垫为上述的橡胶垫。

与现有技术相比，本发明采用一种近似于液态物质的对压应力有可靠传递的新材料，在支座转动时所受压应力仍然均匀传递，既保持了支座现有的功能，也解决了局部偏压的问题。本发明提供的橡胶垫和盆式支座可以降低因抵抗局部压应力过大造成的结构强度富裕量，显著降低制造成本。并且在此基础上，可以在支座的底盆内任意位置布置压力传感器，精确测定竖向荷载产生的内部压应力，实现受力状况的精确监控。

附图说明

图1示出了本发明中能够精确测力的盆式支座的结构示意图(压应力传感器设置在橡胶垫外部)。

图2示出了本发明中能够精确测力的盆式支座的结构示意图(压应力传感器设置在橡胶垫内部)。

附图标记说明：

1-底盆、2-中间钢板、3-橡胶垫、4-压应力传感器。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面对本发明用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫及其盆式支座进行具体说明。

根据本发明的示例性实施例，所述用于盆式支座且能够精确测力的橡胶垫的原料包括天然生橡胶或合成橡胶90～110份、氧化锌4～7份、硬脂酸1～3份、炭黑10～30份、硫磺0～5份、促进剂2～5份、防老剂2～5份、增塑剂10～50份和加工助剂0～10份。

其中，促进剂可以为dm、cz、na-22和em-35中的至少一种，防老剂可以为4010na、rd、oda和石蜡中的至少一种，增塑剂可以为机油、dop和石蜡油中的至少一种，加工助剂可以为cr-x、氧化镁和hva-2中的至少一种。上述物质均为市售商品。

该橡胶垫的生产工艺可以采用现有模压橡胶制品的通用工艺制备。具体地，将上述原料混炼后预成型再装模硫化，直接制得所需尺寸的橡胶垫或机加工成型为所需尺寸的橡胶垫。其中，控制硫化温度为130～150℃，硫化压应力不小于10mpa，硫化时间为1～10h。

本发明采用上述原料、配方和工艺制得的橡胶垫的irhd硬度为20～40，拉伸强度不低于15mpa，拉断伸长率不低于600％，其他性能符合盆式支座的相关要求。

并且，将本发明制得的上述橡胶垫设置在盆式支座的底盆与中间钢板之间，橡胶垫的底部设置有若干个压应力传感器或在硫化时将压应力传感器植入到橡胶垫内部。由于本发明采用较低硬度的高分子材料替代现有的盆式支座约irhd60度左右的承压橡胶垫，该较低硬度(irhd硬度为20～40)的材料可以更加均匀地传递压力，特别是支座在发生转动时，不会因承压橡胶垫的偏载而产生局部应力过大，同时因为胶料硬度降低后，其内应力降低，使支座的转动更加顺畅。

并且，底盆的底壁、侧壁和/或中间钢板的底部以及橡胶垫的内部都可以布置测力的压力传感器，因为由该新型硬度材料制成的承压橡胶垫的各向压应力传递均匀，随意各个部位布置的传感器测得的压应力是一致的，即可以简便地精确测得竖向压力而不管支座是否发生了转动。

图1示出了本发明中能够精确测力的盆式支座的结构示意图(压应力传感器设置在橡胶垫外部)，图2示出了本发明中能够精确测力的盆式支座的结构示意图(压应力传感器设置在橡胶垫内部)。

如图1和图2所示，本发明中能够精确测力的盆式支座包括底盆1、中间钢板2、橡胶垫3和压应力传感器4，橡胶垫3设置在底盆1和中间钢板2之间，压应力传感器4设置在底盆1的底壁、侧壁和/或中间钢板2的底部或者橡胶垫内部，其中，该橡胶垫3即为上述的橡胶垫。

在装配时，预先通过上述特殊配方和工艺预制成型橡胶垫3，然后与底盆1、中间钢板2和压应力传感器4装配；或者预先在橡胶垫3内植入压应力传感器4，然后与盆底1和中间钢板2完成盆式支座的主体结构装配。其他附属和衍生结构如上部滑动部件、承压垫的密封部件等图中未表示(略)。

该盆式支座在受力时，中间钢板2受到上部结构的竖向荷载时，压力会传递到承压的橡胶垫3上，通过橡胶垫3，压力会传递至底盆1的底面和侧壁上，竖向力再通过底盆1的底部传递至桥墩的垫石，完成竖向力传递。橡胶垫3在其中起缓冲、减振作用，并适应由于梁体转动带动中间钢板的转动，转角达0.025弧度。在盆式支座发生转动时，橡胶垫3由于本身的各向压应力均匀特性，能够将压应力均匀地传递到盆腔内壁，包括底盆的底部和侧壁，受力均匀且不会产生偏压现象。而安装在盆腔内部任意位置或植入在橡胶垫内部的压应力传感器4获得的内部压强是均匀、精确的，不管支座是否发生转动。

因此，本发明能够使盆式支座上部结构的荷载传递更加均匀可靠，桥梁梁体在转动时不会产生局部应力集中，低硬度的橡胶垫各向传力均匀，所以支座测力更加精确。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例橡胶垫的原料包括氯丁橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸2份、炭黑20份、促进剂na-220.5份、促进剂dm2份、防老剂4010na2份、防老剂oda2份、石蜡2份、增塑剂dop15份、氧化镁4份、防焦剂cr-x2份、hva-22份。

将合成橡胶与上述助剂加入密炼机中进行混炼，然后预成型，再装模硫化，硫化温度为140℃，硫化压应力为15mpa，硫化时间为2～5h，直接制得所需尺寸的橡胶垫。其中，本实施例所制得橡胶垫的irhd硬度为30，拉伸强度为20mpa，拉断伸长率为650％。

将上述橡胶垫与底盆1、中间钢板2和压应力传感器4装配，橡胶垫3设置在底盆1和中间钢板2之间，压应力传感器4设置在底盆1的底壁、侧壁和/或中间钢板2的底部，完成盆式支座的主体结构装配。

实施例2：

本实施例橡胶垫的原料包括天然橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸2份、炭黑20份、促进剂dm1份、促进剂cz2份、防老剂4010na2份、防老剂rd2份、石蜡2份、机油15份、硫磺1份。

将天然橡胶与上述助剂加入密炼机中进行混炼，然后预成型，再装模硫化，硫化温度为140℃，硫化压应力为15mpa，硫化时间为2～5h，直接制得所需尺寸的橡胶垫。其中，本实施例所制得橡胶垫的irhd硬度为32，拉伸强度为23mpa，拉断伸长率为660％。

将上述橡胶垫与底盆1、中间钢板2和压应力传感器4装配，橡胶垫3设置在底盆1和中间钢板2之间，压应力传感器4设置在底盆1的底壁、侧壁和/或中间钢板2的底部，完成盆式支座的主体结构装配。(图1)

实施例3：

本实施例橡胶垫的原料包括三元乙丙橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸2份、炭黑20份、促进剂em-354份、防老剂4010na1份、防老剂rd1份、石蜡油50份、硫磺1份。

将三元乙丙橡胶与上述助剂加入密炼机中进行混炼，然后预成型，再装模硫化，硫化温度为140℃，硫化压应力为15mpa，硫化时间为2～5h，直接制得所需尺寸的橡胶垫。其中，本实施例所制得橡胶垫的irhd硬度为29，拉伸强度为21mpa，拉断伸长率为655％。

将上述橡胶垫与底盆1、中间钢板2和压应力传感器4装配，橡胶垫3设置在底盆1和中间钢板2之间，压应力传感器4设置在底盆1的底壁、侧壁和/或中间钢板2的底部，完成盆式支座的主体结构装配。(图1)

实施例4：

将实施例1、或实施例2、或实施例3的配方混炼所得的混炼胶预成型后，置于模具中进行硫化，此时提前将压应力传感器4植入橡胶内部，共同硫化成型为内置有压应力传感器的橡胶垫。硫化完后，再将该橡胶垫与底盆1、中间钢板2装配，橡胶垫3设置在底盆1和中间钢板2之间，完成盆式支座的主体结构装配。(如图2)

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。