[發明專利]一種適應脈沖大位移耗能減震裝置

有效

• 申請號: 202111097584.5
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113756184B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 郭軍軍;袁萬城;黨新志;李明珂;郭笑;姜宇飛;張欣
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海賽斯美克土木科技有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/04;E01D19/00
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明提出一種適應脈沖大位移耗能減震裝置，包括下連接鋼構件、螺栓孔、滑槽、三角軟鋼板、鋼擋板、錨固板、形狀記憶合金棒及上連接鋼構件。下連接鋼構件通過螺栓孔與蓋梁預埋鋼構件錨固；上連接鋼構件通過螺栓孔與主梁錨固；滑槽中下滑槽沿著下連接鋼構件導軌進行滑動，上滑槽沿著上連接鋼構件導軌進行滑動；三角軟鋼板底部焊接于下滑槽兩側，頂部與兩端圓頭短桿焊接，并卡在相鄰鋼擋板間；形狀記憶合金棒兩端錨固于錨固板上。本發明的裝置能夠在墩梁相對位移與墩柱內力間取得平衡，避免強脈沖作用下發生落梁及固定墩柱損壞，從而更好保護整個橋梁結構體系安全，且制造成本低、施工方便、震后易修復、易更換。

技術領域

本發明屬于橋梁工程領域，具體涉及一種適應脈沖大位移耗能減震裝置。

背景技術

我國處在環太平洋地震帶與喜馬拉雅地震帶交界上，近幾十年來發生了多次破壞性極大的地震，造成斷層附近橋梁結構損傷嚴重，典型橋梁震害為落梁、墩柱倒塌等。目前常采用的減隔震裝置主要應對地震位移需求小的遠場地震動，通過往復滯回實現耗能。但近斷層地震動通常具有顯著的速度脈沖效應，從而導致過大的墩梁相對位移，使得現有的常規減隔震裝置難以發揮作用。

軟鋼板和形狀記憶合金(SMA)均可應用于減震裝置。單獨的軟鋼板由于屈后剛度過小難以對脈沖位移進行有效限制，從而導致過大的墩梁位移；單獨使用SMA雖然具有很好的耗能限位作用，但往往費用過高難以在工程實際中應用。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提出采用水平放置的三角軟鋼板與軸向受拉的形狀記憶合金(SMA)棒，實現近斷層地震作用下橋梁上、下部結構力與位移平衡。三角軟鋼板水平放置減小了對豎向空間要求，能夠在主梁與蓋梁豎向空間受限的情況下，通過增加水平放置軟鋼板長度實現水平大變位；SMA具有形狀記憶及超彈特性，并且具有較大的伸長率。綜合軟鋼板與SMA優勢，使得軟鋼板在強震屈服后，通過SMA超彈性提供較大的抵抗剛度，從而在耗能的過程中有效限制墩梁位移，實現強脈沖作用下上、下部結構相對位移與墩柱內力的合理平衡。采用鋼板-形狀記憶合金組合減震耗能裝置，使得橋梁結構能夠有效應對近斷層強脈沖地震動，并且具有良好的經濟性。此外，該減震耗能體系通過SMA的記憶特性震后可實現自復位，同時構造簡單，震后易更換、易修復。

本發明的目的在于提供一種能夠實現近斷層強脈沖作用下橋梁結構力與位移平衡的減震耗能裝置，即適應脈沖大位移耗能減震裝置。

本發明采用的技術方案：

該適應脈沖大位移耗能減震裝置，設置于由主梁、蓋梁、墩柱及支座構成的橋結構中，其特征在于，該裝置包括下連接鋼構件、上連接鋼構件、滑槽、若干三角軟鋼板、鋼擋板、錨固板、若干形狀記憶合金棒；

下連接鋼構件設置有螺栓孔，通過螺栓孔與蓋梁錨固，螺栓孔的個數及直徑可根據傳遞的剪力值進行設計；下連接鋼構件設有導軌；所述導軌底部設有空腔；

上連接鋼構件設置有螺栓孔，通過螺栓孔與主梁錨固；上連接鋼構件設有凸塊；

滑槽設有上滑槽、下滑槽，用于形成相互垂直狀態的滑動系；其中下滑槽與所述導軌配合，沿著下連接鋼構件的導軌進行滑動；上滑槽與所述凸塊配合，沿著上連接鋼構件的凸塊進行滑動；

三角軟鋼板底部焊接于滑槽兩側，與下滑槽方向垂直，其頂部與兩端圓頭短桿焊接，并卡在相鄰鋼擋板間；

所述形狀記憶合金棒貫穿于導軌底部空腔的長度方向內，形狀記憶合金棒兩端錨固于錨固板上，錨固板因形狀記憶合金棒的張力而限位于下連接鋼構件的導軌兩端。

所述形狀記憶合金棒的數量根據屈后剛度需求進行設置。

所述三角軟鋼板尺寸及個數根據實際工程需求進行設計。

進一步地，所述的三角軟鋼板可替換為X型軟鋼板或者弧形軟鋼板。