[發明專利]用于高烈度地震區的調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構及方法

在審

• 申請號: 202010318890.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111455994A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 吳紅剛;牌立芳;龐偉軍;雷浩;張俊德;董占林;王永翔;張雄偉;楊昊天
• 申請（專利權）人: 中鐵西北科學研究院有限公司
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E02D31/08
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 王巧麗

本發明公開了一種用于高烈度地震區的調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構及方法，結構位于混凝土墊墩內，包括BFRP錨索及依次設置于支護面層上的鋼墊板、EPS減震板和調諧阻尼系統，BFRP錨索的一端插入支護面層中，另一端依次穿出鋼墊板、EPS減震板及調諧阻尼系統；調諧阻尼系統包括調諧阻尼約束限位護筒、頂端蓋板及調諧阻尼器，調諧阻尼器由固體質量、線性粘滯阻尼器和彈簧組成，頂端蓋板設置于調諧阻尼約束限位護筒的頂端開口處。本發明能將地震作用下阻尼器系統自身的振動頻率自動調整到BFRP錨索主受力結構振動的主要頻率附近，通過調諧阻尼系統與BFRP錨索間的相互作用實現地震作用能量從BFRP錨索向調諧阻尼系統的轉移，減小地震發生時對主受力結構的破壞性。

技術領域

本發明屬于高烈度特殊土地區巖土錨固工程技術領域，尤其涉及一種用于高烈度地震區的調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構及方法。

背景技術

錨索支護方式因具有較大的承載力和較深的錨固能力已成為當前鐵路、公路、水利等工程領域安全生產和提高經濟效益的重要技術手段之一。然而，高烈度地震區，在受到地震作用時，荷載由內部傳遞至錨頭、墊墩，其不能在再向周圍傳遞地震能量，出現應力集中的問題；且傳統外錨頭主要包括鋼筋、錨筋、墩頭混凝土及鋼墊板等連接構件，在強震作用下會有不同的動力響應，從而產生相對位移致使鎖定螺母或夾片等震動松弛，錨頭各部件短時間無法做到很好的協調受力，常常導致錨索外錨頭破壞，對地震擾動區的錨固工程安全性造成嚴重的威脅。基于此，技術人員對傳統的錨索結構進行了不斷改進，但其主體結構仍然是傳統的高強度鋼絞線，錨索頭部仍然是傳統的錨具墊墩剛性連接系統，僅是在預應力錨索的某一個部位設置屈服裝置，根據屈服裝置的設置位置，可將屈服錨索區分為外部屈服錨索和內部屈服錨索，外部屈服錨索就是將屈服裝置設置在錨索根部，內部屈服錨索就是將屈服裝置設置在錨索頭部。現有的屈服裝置主要有：滑絲式屈服螺帽，彈性減震體屈服裝置，脹殼拉模屈服裝置，橢圓管狀摩擦屈服裝置，管縫式摩擦屈服裝置，標準擠壓屈服套屈服裝置，讓壓泡(管)等。

上述這些屈服裝置，主要適用于擬靜力條件下的巖體加固，且需改變錨索的主體結構，屈服裝置與索體的連接及施工標準要求高，且存在變形協調性差、不可逆等缺陷。目前還沒有適用于地震動載條件下，針對巖體產生大變形的玄武巖纖維增強復合材料(BFRP)錨索頭部減震屈服結構。

發明內容

針對上述背景技術中指出的不足，本發明提供了一種用于高烈度地震區的調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構及方法，能適用于高烈度特殊土地區，錨索采用玄武巖纖維(BFRP)增強復合材料制作而成，通過調諧阻尼系統與BFRP錨索主受力結構間的相互作用，可實現地震作用能量從BFRP錨索主受力結構向調諧阻尼系統轉移，減少地震作用下主受力結構破壞的程度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于高烈度地震區的調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構，所述調諧阻尼式BFRP錨索頭部減震屈服結構位于混凝土墊墩內，包括BFRP錨索及依次設置于支護面層上的鋼墊板、EPS減震板和調諧阻尼系統，所述BFRP錨索的一端插入支護面層的中，BFRP錨索的另一端依次穿出所述鋼墊板、EPS減震板及調諧阻尼系統。

優選地，所述調諧阻尼系統包括調諧阻尼約束限位護筒、頂端蓋板及設置于調諧阻尼約束限位護筒內的調諧阻尼器，所述調諧阻尼器由固體質量、線性粘滯阻尼器和彈簧組成，所述頂端蓋板設置于調諧阻尼約束限位護筒的頂端開口處，所述頂端蓋板外設置錨具。

優選地，所述鋼墊板和EPS減震板均為中心開孔的圓形板。

優選地，所述鋼墊板的外徑大于所述EPS減震板的外徑，所述EPS減震板的外徑大于所述調諧阻尼約束限位護筒的外徑。