[发明专利]一种高阻尼橡胶与形状记忆合金组合的桥梁减震控制系统

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构减震控制领域，涉及到一种高阻尼橡胶与形状记忆合金组合的桥梁减震控制系统，能够对桥梁结构在地震作用下的结构震动响应起到抑制作用，达到耗能减震的控制效果。

背景技术

耗能减震技术主要通过在结构的某些部位增设阻尼器或耗能部件,为结构提供一定的附加刚度和附加阻尼,在地震作用或风荷载作用下通过耗能部件来耗散输入结构的能量,以减轻结构的动力反应,是一种安全、有效、经济且日渐成熟的工程减震技术。目前，耗能减震装置主要有金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞性阻尼器、复合型阻尼器等。但常用的阻尼器在工程应用中都具有一定的局限性，如：钢阻尼器构件笨重，震后修复、更换困难；传统的摩擦阻尼器只有单摩擦面，耗能效果不显著；粘弹性阻尼器抗疲劳性差、易老化,受环境影响易导致包括阻尼特性在内的力学性能严重退化；粘滞阻尼器的粘性流体容易渗漏,维护困难等等。而超弹性形状记忆合金，作为一种新型功能材料，不仅具有大变形回复能力和高阻尼特性，而且具有良好的抗腐蚀、抗疲劳特性，因而是实现结构被动控制的理想材料。同时，高阻尼橡胶具有很好的弹性回复与变形能力，也是一种良好的耗能减震材料。因而，合理地利用两种材料可以更好地实现结构的被动控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高阻尼橡胶与形状记忆合金组合的桥梁减震控制系统，将高阻尼橡胶材料与形状记忆合金组合后成对安装在桥梁工程结构中，提高了阻尼器的减震能力，拓宽了其适用范围。

本发明的技术方案：

一种高阻尼橡胶与形状记忆合金组合的桥梁减震控制系统，包括第一组合式阻尼器1、抗震钢挡块2、主梁3、双向滑动型球形钢支座4、桥墩或垫石5和第二组合式阻尼器6；

第一组合式阻尼器1和第二组合式阻尼器6结构相同，为高阻尼橡胶与形状记忆合金组合的阻尼器，将第一组合式阻尼器1和第二组合式阻尼器6成对安装在桥梁结构上，其一端通过连接螺栓8锚固在抗震钢挡块2上，另一端通过连接螺栓8锚固在桥墩或垫石5上；通过调节阻尼器的组数和位置，进而满足不同强度、不同方向的地震力作用下的耗能减震需求；

第一组合式阻尼器1包括第一连接钢板7、连接螺栓8、胶结层9、高阻尼橡胶圆柱体10、形状记忆合金丝11、形状记忆合金绞线12、夹紧块13、高阻尼橡胶圆柱体内的绞线孔14、带拉紧环的预紧螺栓15、第二连接钢板16、锚固装置17和高阻尼橡胶体内的绞线孔18；

第一连接钢板7为圆柱体，一侧设置凹槽，用来安置夹紧块13；第一连接钢板7上两端设有第一连接螺栓孔21，凹槽处预留有形状记忆合金绞线孔18，形状记忆合金绞线孔18的数量和直径由形状记忆合金绞线12的数量和直径确定；第一连接钢板7一侧通过胶结层9与高阻尼橡胶圆柱体10体固结，另一侧通过连接螺栓8安装在相应位置上，如桥梁墩台或挡块；

第二连接钢板16为圆柱体，一侧设置凹槽，用于安置带拉紧环的螺栓15，另一侧设有套箍结构，用于定位和固定高阻尼橡胶圆柱体10，并防止高阻尼橡胶圆柱体10和第二连接钢板16之间产生相对错动；第二连接钢板16上设有第二连接螺栓孔20，凹槽处预留有预紧螺栓孔19，预紧螺栓孔19的数量与形状记忆合金绞线12的数量一致；第二连接钢板16一侧与高阻尼橡胶圆柱体10自由接触，另一侧通过连接螺栓8安装在相应位置上；

所述的高阻尼橡胶圆柱体10的截面为圆形，高阻尼橡胶圆柱体10内设置供形状记忆合金绞线12通过的高阻尼橡胶圆柱体内的绞线孔14；高阻尼橡胶体内的绞线孔14的数量和直径按形状记忆合金绞线12的数量和直径确定，并且高阻尼橡胶体内的绞线孔14的直径确保形状记忆合金绞线12在受压时可以自由弯曲；高阻尼橡胶圆柱体10一端通过胶结层9与第一连接钢板7固结，另一端与第二连接钢板16自由接触；高阻尼橡胶圆柱体10侧面带有多个凹槽，在高阻尼橡胶圆柱体10的凹槽内缠绕形状记忆合金丝11，每个凹槽内用一根形状记忆合金丝11，形状记忆合金丝11的两端用锚固装置17固定；通过调节高阻尼橡胶圆柱体10的长度L、直径D，形状记忆合金丝11的直径、缠绕段数量n、缠绕段宽度b及缠绕段间距c，形状记忆合金绞线12的直径、数量、预张拉程度可以调整阻尼器的轴向刚度，满足不同位置的阻尼器的轴向刚度需求。

在高阻尼橡胶圆柱体10的每个绞线孔14内穿有一根形状记忆合金绞线12，形状记忆合金绞线12一端通过夹紧块13与第一连接钢板7连接，夹紧块13安装固定在第一连接钢板7上，另一端通过带有拉紧环的螺栓15连接在第二连接钢板16上，通过螺栓15的拉紧环调节形状记忆合金绞线12的预拉力；