[發明專利]一種高阻尼橡膠與形狀記憶合金組合的橋梁減震控制系統

有效

• 申請號: 201611201881.9
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106592413B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 潘盛山;田凱論;崔瑤;譚巖斌;王騫;朱禹熹;邱文亮;黃才良;張哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠

技術領域

本發明屬于橋梁結構減震控制領域，涉及到一種高阻尼橡膠與形狀記憶合金組合的橋梁減震控制系統，能夠對橋梁結構在地震作用下的結構震動響應起到抑制作用，達到耗能減震的控制效果。

背景技術

耗能減震技術主要通過在結構的某些部位增設阻尼器或耗能部件,為結構提供一定的附加剛度和附加阻尼,在地震作用或風荷載作用下通過耗能部件來耗散輸入結構的能量,以減輕結構的動力反應,是一種安全、有效、經濟且日漸成熟的工程減震技術。目前，耗能減震裝置主要有金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器、粘滯性阻尼器、復合型阻尼器等。但常用的阻尼器在工程應用中都具有一定的局限性，如：鋼阻尼器構件笨重，震后修復、更換困難；傳統的摩擦阻尼器只有單摩擦面，耗能效果不顯著；粘彈性阻尼器抗疲勞性差、易老化,受環境影響易導致包括阻尼特性在內的力學性能嚴重退化；粘滯阻尼器的粘性流體容易滲漏,維護困難等等。而超彈性形狀記憶合金，作為一種新型功能材料，不僅具有大變形回復能力和高阻尼特性，而且具有良好的抗腐蝕、抗疲勞特性，因而是實現結構被動控制的理想材料。同時，高阻尼橡膠具有很好的彈性回復與變形能力，也是一種良好的耗能減震材料。因而，合理地利用兩種材料可以更好地實現結構的被動控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高阻尼橡膠與形狀記憶合金組合的橋梁減震控制系統，將高阻尼橡膠材料與形狀記憶合金組合后成對安裝在橋梁工程結構中，提高了阻尼器的減震能力，拓寬了其適用范圍。

本發明的技術方案：

一種高阻尼橡膠與形狀記憶合金組合的橋梁減震控制系統，包括第一組合式阻尼器1、抗震鋼擋塊2、主梁3、雙向滑動型球形鋼支座4、橋墩或墊石5和第二組合式阻尼器6；

第一組合式阻尼器1和第二組合式阻尼器6結構相同，為高阻尼橡膠與形狀記憶合金組合的阻尼器，將第一組合式阻尼器1和第二組合式阻尼器6成對安裝在橋梁結構上，其一端通過連接螺栓8錨固在抗震鋼擋塊2上，另一端通過連接螺栓8錨固在橋墩或墊石5上；通過調節阻尼器的組數和位置，進而滿足不同強度、不同方向的地震力作用下的耗能減震需求；

第一組合式阻尼器1包括第一連接鋼板7、連接螺栓8、膠結層9、高阻尼橡膠圓柱體10、形狀記憶合金絲11、形狀記憶合金絞線12、夾緊塊13、高阻尼橡膠圓柱體內的絞線孔14、帶拉緊環的預緊螺栓15、第二連接鋼板16、錨固裝置17和高阻尼橡膠體內的絞線孔18；

第一連接鋼板7為圓柱體，一側設置凹槽，用來安置夾緊塊13；第一連接鋼板7上兩端設有第一連接螺栓孔21，凹槽處預留有形狀記憶合金絞線孔18，形狀記憶合金絞線孔18的數量和直徑由形狀記憶合金絞線12的數量和直徑確定；第一連接鋼板7一側通過膠結層9與高阻尼橡膠圓柱體10體固結，另一側通過連接螺栓8安裝在相應位置上，如橋梁墩臺或擋塊；

第二連接鋼板16為圓柱體，一側設置凹槽，用于安置帶拉緊環的螺栓15，另一側設有套箍結構，用于定位和固定高阻尼橡膠圓柱體10，并防止高阻尼橡膠圓柱體10和第二連接鋼板16之間產生相對錯動；第二連接鋼板16上設有第二連接螺栓孔20，凹槽處預留有預緊螺栓孔19，預緊螺栓孔19的數量與形狀記憶合金絞線12的數量一致；第二連接鋼板16一側與高阻尼橡膠圓柱體10自由接觸，另一側通過連接螺栓8安裝在相應位置上；

所述的高阻尼橡膠圓柱體10的截面為圓形，高阻尼橡膠圓柱體10內設置供形狀記憶合金絞線12通過的高阻尼橡膠圓柱體內的絞線孔14；高阻尼橡膠體內的絞線孔14的數量和直徑按形狀記憶合金絞線12的數量和直徑確定，并且高阻尼橡膠體內的絞線孔14的直徑確保形狀記憶合金絞線12在受壓時可以自由彎曲；高阻尼橡膠圓柱體10一端通過膠結層9與第一連接鋼板7固結，另一端與第二連接鋼板16自由接觸；高阻尼橡膠圓柱體10側面帶有多個凹槽，在高阻尼橡膠圓柱體10的凹槽內纏繞形狀記憶合金絲11，每個凹槽內用一根形狀記憶合金絲11，形狀記憶合金絲11的兩端用錨固裝置17固定；通過調節高阻尼橡膠圓柱體10的長度L、直徑D，形狀記憶合金絲11的直徑、纏繞段數量n、纏繞段寬度b及纏繞段間距c，形狀記憶合金絞線12的直徑、數量、預張拉程度可以調整阻尼器的軸向剛度，滿足不同位置的阻尼器的軸向剛度需求。

在高阻尼橡膠圓柱體10的每個絞線孔14內穿有一根形狀記憶合金絞線12，形狀記憶合金絞線12一端通過夾緊塊13與第一連接鋼板7連接，夾緊塊13安裝固定在第一連接鋼板7上，另一端通過帶有拉緊環的螺栓15連接在第二連接鋼板16上，通過螺栓15的拉緊環調節形狀記憶合金絞線12的預拉力；