[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于電阻抗成像技術(shù)的自感知橋墩支座

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610137381.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105735116B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李銳;牟文俊;王曉杰;劉坤選;孫天宇;劉琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01D19/04
• 分類(lèi)號(hào): E01D19/04
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電阻抗成像技術(shù)的自感知橋墩支座。

背景技術(shù)

在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)中，通常依靠增加結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度或采用被動(dòng)橡膠支座來(lái)提高系統(tǒng)的抗沖隔振性能。被動(dòng)橡膠支座雖然在一般沖擊載荷作用下具有良好的抗沖減震能力，但在大載荷沖擊時(shí)受其材料限制，不能智能地調(diào)節(jié)自身剛度來(lái)抵抗沖擊力破壞，也不能改變自身阻尼來(lái)耗散沖擊能量，總體上缺乏良好的抗沖減震和耗能的兼容能力，給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗沖防護(hù)帶來(lái)極大安全隱患。

磁敏彈性體是由微米級(jí)鐵磁顆粒填充于高分子基體所形成的一種新型智能材料，其模量和阻尼損耗因子可隨外加磁場(chǎng)的變化而改變。由磁敏彈性體制作的支座與被動(dòng)橡膠支座相比具有剛度、阻尼同時(shí)可控、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，能夠有效提高系統(tǒng)的隔震性能。然而磁敏彈性體支座參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，需借助各種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)感知，然后輸入控制系統(tǒng)，大大增加了整個(gè)系統(tǒng)的反饋時(shí)延，對(duì)一些安全隱患無(wú)法及時(shí)預(yù)警及排除，增加了橋梁事故風(fēng)險(xiǎn)。

電阻抗斷層成像技術(shù)是一種新型無(wú)損成像技術(shù)，其原理是根據(jù)物體內(nèi)的不同介質(zhì)以及介質(zhì)在不同的狀態(tài)下具有不同的電阻抗，通過(guò)向貼于物體表面的電極施加電流來(lái)測(cè)量引起的電壓，然后將所獲得的電壓值送回處理器，依照一定的圖像重建算法來(lái)重建關(guān)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的電導(dǎo)率分布信息的斷層圖像。

因此，若能將電阻抗成像技術(shù)應(yīng)用于自感知自適應(yīng)隔震支座系統(tǒng)中，可以避免上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，對(duì)實(shí)現(xiàn)支座參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，對(duì)減小沖擊載荷作用下結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)、保障結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于電阻抗成像技術(shù)的自感知橋墩支座，避免現(xiàn)有支座無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)自感知使橋梁存在安全風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于電阻抗成像技術(shù)的自感知橋墩支座，包括支座本體、固定在支座本體內(nèi)的磁敏彈性體承力單元和可變磁場(chǎng)，還包括自感知控制系統(tǒng)，所述自感知控制系統(tǒng)包括依次連通的電極、測(cè)量裝置、處理器及控制器，所述電極設(shè)置在所述磁敏彈性體承力單元上，所述控制器與可變磁場(chǎng)連通，測(cè)量裝置輸入電極電流、測(cè)量?jī)蓛呻姌O間的電壓，以及將電壓信息傳輸至處理器；處理器根據(jù)電壓信息并利用電阻抗成像技術(shù)重建磁敏彈性體承力單元的電導(dǎo)率變化情況，從而推算出支座受到?jīng)_擊力大小，并發(fā)送至控制器；控制器根據(jù)沖擊力大小調(diào)整可變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱，改變磁敏彈性體承力單元的模量、阻尼損耗因子，使隔震支座的剛度和阻尼與其受到?jīng)_擊力的大小相適應(yīng)。

進(jìn)一步，所述支座本體由上蓋和下蓋組成，所述磁敏彈性體承力單元包括設(shè)置于支座本體中心的圓柱隔振柱和環(huán)繞在圓柱隔振柱外圍的環(huán)形隔振柱。

進(jìn)一步，所述支座本體由上蓋和下蓋組成，所述圓柱隔振柱和環(huán)形隔振柱均由磁敏彈性體與導(dǎo)磁鋼板層疊而成。

進(jìn)一步，所述電極設(shè)置多個(gè)、且均勻的布置在圓柱隔振柱磁敏彈性體的四周。

進(jìn)一步，所述可變磁場(chǎng)包括固定在下蓋內(nèi)可對(duì)磁敏彈性體產(chǎn)生磁場(chǎng)作用的勵(lì)磁線圈和與所述勵(lì)磁線圈連通的可控電源。

進(jìn)一步，所述測(cè)量裝置包括為每一電極提供工作電流的電極電源和用于測(cè)量任兩兩電極之間電壓的電極電壓測(cè)量器。

進(jìn)一步，每一電極與測(cè)量裝置獨(dú)立連接。

進(jìn)一步，所述上蓋和下蓋均采用鋼或鐵或?qū)Т沤饘僦瞥伞?/p>

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置與支座連接的自感知控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)減振緩沖工作中的支座組件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，減小沖擊載荷作用下橋墩支座的振動(dòng)響應(yīng)，有效降低支座事故風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提高整個(gè)橋梁的安全性。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：

圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-支座本體；2-電極；3-測(cè)量裝置；4-處理器；5-導(dǎo)線；6-數(shù)據(jù)線；7-上蓋；8-下蓋；9-圓柱隔振柱；10-環(huán)形隔振柱；11-磁敏彈性體；12-導(dǎo)磁鋼板；13-勵(lì)磁線圈；14-可控電源；15-控制器；16-電極電源；17-電極電壓測(cè)量器。

具體實(shí)施方式