[发明专利]一种触发式有限负刚度高强弹簧减震支座

说明书

本发明提供了一种触发式有限负刚度高强弹簧减震支座，该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座包括：上连接钢板、支座上层结构、支撑柱、弹簧组合、橡胶支座层和下连接钢板；在上连接钢板顶端设置有支座上层结构，若干支撑柱垂直铰接于上连接钢板和下连接钢板，在上连接钢板和下连接钢板之间安装有橡胶支座层，弹簧组合垂直锚固于上连接钢板和下连接钢板，并铰接于上连接钢板和下连接钢板，形成“K”字型组合构件。本发明的有益效果是：在震级较低时提供足够的承载力，在震级较大时触发负刚度性能，负刚度与普通正刚度隔震支座并联组合，总滞回曲线较饱满，使得隔震层具有较大的阻尼比、结构振动的位移响应有效减小，获得较为理想的隔震效果。

技术领域

本发明涉及土木工程、地震工程技术领域，尤其涉及一种触发式有限负刚度高强弹簧减震支座。

背景技术

我国位于两大地震带之间，属于地震多发国家，近年来我国经历了汶川地震和雅安地震，给我国人民造成了巨大的伤害。在总结地震震害经验教训的基础上，结构抗震设计理念深入结构工程师的设计思想中。在结构抗震设计中被动减震控制技术已发展成熟，其中基础隔震方法已得到广泛的应用。这种设计理念主要依靠在基础和上部结构间施加具有足够可靠度的柔性隔震层，延长结构的自振周期，以变形来消耗地震能量，达到减小地震反应的目的。

现广泛使用的隔震支座是普通橡胶隔震支座。这类支座在自振周期1s左右的中短周期结构隔震中具有很好的隔震效果。但是，不能实现更长自振周期结构的有效隔震，主要原因是没有水平刚度很低的隔震层、同时在经历大地震之后会出现破坏结构自身的大位移。因此，改善隔震结构在大地震作用下的隔震效果和隔震层位移响应是目前亟需研究解决的难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种触发式有限负刚度高强弹簧减震支座，应用于桥梁结构，所述桥梁结构中安装有隔震层；将负刚度减震技术应用到正刚度的结构中，负刚度与正刚度相互抵消，总滞回曲线较饱满，使隔震层具有较大的阻尼比，侧向刚度降低，实现结构更长的自振周期，使结构振动的位移响应有效减小，获得较为理想的隔震效果。

形状记忆合金(SMA)具有形状记忆效应和伪弹性的材质，在外力作用下，SMA钢丝具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复。利用其伸缩性能，SMA钢丝可以起到消耗能量的作用，且对温度的依赖性很小，适用范围广泛。将形状记忆合金用于桥梁支座，可以确保桥梁自由变形的能力，同时同时可以起到消耗能量的作用，使得支座耗能能力更强。

该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座包括：上连接钢板、支座上层结构、支撑柱、弹簧组合、橡胶支座层和下连接钢板；

在上连接钢板顶端设置有支座上层结构，若干支撑柱垂直铰接于上连接钢板和下连接钢板，在上连接钢板和下连接钢板之间安装有橡胶支座层，弹簧组合垂直锚固于上连接钢板和下连接钢板，并通过两个杆件铰接于上连接钢板和下连接钢板，弹簧组合和两个杆件形成“K”字型组合构件，用来减小该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座的移动位移，降低桥梁结构中隔震层的位移响应，获得较为理想的隔震效果。

进一步地，还包括由SMA材质组成的SMA钢丝，所述支撑柱沿高度方向的中间位置开有一孔，SMA钢丝的一端通过该孔锚固于所述支撑柱，SMA钢丝的另一端连接至桥梁的主梁；若干支撑柱用于提供该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座的负刚度，SMA钢丝用于提供该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座的自由变形力，同时用于消耗震动的能量，提高该触发式有限负刚度高强弹簧减震支座的耗能能力。

进一步地，所述若干支撑柱沿垂直于桥梁行车方向对称安装在橡胶支座层的两侧；每个支撑柱配有三根SMA钢丝，SMA钢丝一端通过螺栓集中锚固于支撑柱上的小孔，SMA钢丝另一端通过铆钉分散锚固于桥梁的主梁上。

进一步地，还包括销轴，该销轴呈“凸”字型，其中突起部分采用抗剪强度较低的钢，其他部分采用满足桥梁承载力要求的钢。