[实用新型]形状记忆合金拉索减震支座

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种形状记忆合金拉索减震支座。

背景技术

经济发展的需求及不断繁荣不断推动着桥梁建设。作为国家基础设施重要组成部分的桥梁，是交通畅通甚至社会稳定的重要保障。近20年来，全球范围内强震频发，汶川地震与玉树地震更是对我国造成了巨大的损失。这愈发让桥梁工程工作者认识到桥梁抗震的重要性。因此越来越多的装置被设计出来并应用到桥梁抗震领域。传统的桥梁减震元件通常分为被动式、半主动式以及主动式。被动式元件包括橡胶支座、摩擦型支座、摩擦摆式支座等，这些支座主要通过在一定程度上削弱桥梁下部结构传递到上部结构的地震动，增长了桥梁结构自身的振动周期，减小了桥梁结构与地震动的共振，同时通过有限的摩擦耗能实现了降低桥梁结构地震动响应的目的。半主动式及主动式可以一定程度上解决了地震力过大的问题，但其需要借助外部能量保证工作并且代价昂贵。

所有这些支座原件无一例外存在一个弊端，即支座的极限位移不能得到有效保证。拉索减震支座创造性地将连梁约束的拉索应用到支座上，解决了支座极限位移的问题，极大降低了桥梁系统中支座的失位破坏及落梁破坏。但一个重要的问题是，由于弹性钢丝绳的弹性伸长相对有限，当强震发生时拉索的瞬时小变形伸长给整个桥梁结构产生了很大的内力，这种现象类似于桥梁的剪力件和挡块的碰撞破坏。桥梁的下部结构因此会承担更大的地震力。

借鉴国内外在限位装置领域的研究成果，将原有拉索支座的钢丝绳拉索更换为具有超弹性高阻尼特性的形状记忆合金（SMA）拉索。这种改良的支座不仅具有原有支座正常使用状态下的特性，借助形状记忆合金的超弹性及高阻尼特性，强震下SMA拉索减震支座一定程度上避免钢丝绳拉索小应变造成的响应突变，并能够利用SMA的特性进一步耗散地震能量。同时，借助形状记忆合金的指定温度可回复性，方便了桥梁结构震后维修复位。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种形状记忆合金拉索减震支座，通过采用软化支座极限变形过程的方案，使支座具备控制极限变形能力的同时，具备在支座自由变形阶段耗散地震能量的能力，进一步地平衡了结构地震内力响应与主梁位移响应。

为达到以上目的，本实用新型采用的解决方案是：对于含有支座上下板的支座，在其基础上增设形状记忆合金拉索；对于不含有支座上下板的支座，如橡胶支座，增设支座上下板，并安装形状记忆合金拉索。

据此，本实用新型提出的形状记忆合金拉索减震支座，包含支座上板、支座下板、形状记忆合金拉索、可拆卸护板和传统支座元件，其中：支座上板和支座下板之间通过放置传统支座元件连接，支座上板上开有第一槽，支座下板上相应的开有第二槽，形状记忆合金拉索一端伸入支座上板的第一槽内，另一端伸入支座下板的第二槽内，形状记忆合金拉索通过可拆卸护板分别固定于支座上板的第一槽及支座下板的第二槽内，可拆卸护板通过护板锚固螺栓固定于支座上板或支座下板上。

本实用新型中，支座上板或支座下板上均设有支座板锚固螺栓。

本实用新型中，所述传统支座元件为橡胶支座、球钢支座或摩擦摆支座等中任一种，可根据结构具体需求进行具体调整。

本实用新型中，形状记忆合金拉索的参数（直径、长度、数量等）应根据位移需求及结构具体地震响应合理选取。

本实用新型与传统拉索减震支座的区别有两点，一是将传统拉索减震支座的拉索更换成形状记忆合金拉索，二是支座元件的范围更广，不仅包含原有的摩擦型支座元件构造，也可涵盖橡胶类支座等原先不具备支座上下板的支座。

本实用新型提供的技术方案的优点：

1）采用了形状记忆合金拉索的拉索减震支座具备控制支座极限位移的能力，能够有效避免支座的失位以及落梁灾害的发生。

2）形状记忆合金拉索具备超弹性及高阻尼的材料特性，在提供恢复力，实现支座的进一步弹性变形的同时能够进一步耗散结构的地震能量。另一方面，优化了原有采用钢丝绳的拉索支座在拉索起作用时的结构响应的突变。

3）形状记忆合金具备一定温度下恢复原有形状的能力，这有利于结构震后的复位，是结构复位的有效手段。

4）形状记忆合金拉索减震支座，在具备传统被动式减震元件功能的同时，能够进一步耗散结构能量，控制支座的极限变形。相较于半主动及主动式抗震元件，它具有更加简洁的力学原理和高性价比。

本实用新型不仅适用于中小跨径的简单桥梁，对于有位移控制要求的大型桥梁，尤其是长联多跨与大跨桥梁，有着更加优秀的表现。