一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)，包括自適應(yīng)振動(dòng)控制部分和自傳感監(jiān)測(cè)部分，所述自適應(yīng)振動(dòng)控制部分包括上鋼盤、下鋼盤、磁流變彈性體、鋼片、繞線架、填充橡膠、勵(lì)磁線圈；所述的磁流變彈性體與所述鋼片交錯(cuò)疊層放置；所述下鋼盤中設(shè)有勵(lì)磁線圈；所述勵(lì)磁線圈設(shè)置在繞線架上；所述上鋼盤與所述下鋼盤之間為填充橡膠；所述的磁流變彈性體是由磁性顆粒以鏈狀或柱狀嵌入聚合物基體中形成的橫向各向異性的復(fù)合材料；所述的自傳感監(jiān)測(cè)部分包括電信號(hào)測(cè)量裝置和無(wú)線發(fā)射裝置。本發(fā)明的橋墩支座將結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)振動(dòng)控制兩大性能集成到一個(gè)裝置中，可實(shí)時(shí)控制橋梁的動(dòng)態(tài)特性，從而降低各種載荷的不良影響。
【專利說(shuō)明】一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)減震【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0003]目前基礎(chǔ)隔震技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，其減震效果明顯。傳統(tǒng)的隔震支座由橡膠構(gòu)成，這些被動(dòng)系統(tǒng)的性能可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膭偠群妥枘峁接?jì)算得出，以滿足特定的應(yīng)用要求，然而它們不可能在實(shí)際操作中獨(dú)立調(diào)整參數(shù)以達(dá)到最優(yōu)效果。而基于磁流變彈性體的自傳感自適應(yīng)的橋墩支座就可以克服這些限制。
[0004]橋梁支座作為連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件，是可以將結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔離開(kāi)來(lái)的隔震層，它能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形可靠的傳遞給橋梁下部結(jié)構(gòu)，橋墩支座的隔震性能將直接影響橋梁的壽命，基于磁流變彈性體的自傳感自適應(yīng)橋墩支座系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)控制橋梁的動(dòng)態(tài)特性，從而減少橋梁的損傷提升橋梁的使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種可實(shí)時(shí)控制橋梁的動(dòng)態(tài)特性、降低各種載荷不良影響的自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)，包括自適應(yīng)振動(dòng)控制部分和自傳感監(jiān)測(cè)部分，所述自適應(yīng)振動(dòng)控制部分包括上鋼盤、下鋼盤、磁流變彈性體、鋼片、繞線架、填充橡膠、勵(lì)磁線圈；所述的磁流變彈性體與所述鋼片交錯(cuò)疊層放置，用以約束橡膠環(huán)向變形，提高橫向剛度；所述下鋼盤中設(shè)有勵(lì)磁線圈，所述勵(lì)磁線圈設(shè)置在繞線架上，所述上鋼盤與所述下鋼盤之間為填充橡膠；所述的磁流變彈性體是由磁性顆粒以鏈狀或柱狀嵌入聚合物基體中形成的橫向各向異性的復(fù)合材料；所述的自傳感監(jiān)測(cè)部分包括電信號(hào)測(cè)量裝置和無(wú)線發(fā)射裝置。
[0007]所述的勵(lì)磁線圈由漆包線繞制而成，該勵(lì)磁線圈能夠通電產(chǎn)生外部磁場(chǎng)，使磁流變彈性體處于激活狀態(tài)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用上述技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)磁流變彈性體進(jìn)行磁場(chǎng)控制而達(dá)到可調(diào)控剛度的目的；本發(fā)明中，傳統(tǒng)橡膠支座的被動(dòng)橡膠由橡膠和磁流變彈性體復(fù)合層代替，在提供可變剛度的同時(shí)，保持了傳統(tǒng)隔振器的失效安全特性。本發(fā)明的內(nèi)置線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)改變了磁流變彈性體的剛度，從而改變整個(gè)裝置的剛度。當(dāng)未施加磁場(chǎng)時(shí)，基于磁流變彈性體的自傳感自適應(yīng)的橋墩支座與傳統(tǒng)的橡膠支座相似；當(dāng)施加磁場(chǎng)后磁流變彈性處于激活狀態(tài)，該系統(tǒng)可在剪切模式下工作，且其垂直剛度同樣可調(diào)控。
[0009]本發(fā)明的磁流變彈性體的自傳感性能是由嵌入聚合物基體中的導(dǎo)電鐵顆粒產(chǎn)生的。磁流變彈性體與鋼片疊層放置，這種結(jié)構(gòu)將磁流變彈性體夾在兩個(gè)金屬電極之間，電極承受機(jī)械變形。這種疏松的材料在施加外部磁場(chǎng)和機(jī)械載荷的時(shí)候表現(xiàn)出磁致彈性和壓阻效應(yīng)，當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，互阻抗測(cè)量裝置可以在線探測(cè)到電壓變化。
[0010]本發(fā)明的橋墩支座將結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)振動(dòng)控制兩大性能集成到一個(gè)裝置中，可實(shí)時(shí)控制橋梁的動(dòng)態(tài)特性，從而降低各種載荷的不良影響。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面通過(guò)參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì)更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中:
圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明自傳感原理圖；
圖中:
1、上鋼盤 2、磁流變彈性體 3、鋼片
4、填充橡膠 5、繞線架6、勵(lì)磁線圈
7、下鋼盤。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0013]如圖1至3所示，本實(shí)施例包括:上鋼盤1、磁流變彈性體2、鋼片3、填充橡膠4、繞線架5、勵(lì)磁線圈6、下鋼盤7 ；所述的磁流變彈性體2與所述鋼片3交錯(cuò)疊層放置；所述下鋼盤7中設(shè)有勵(lì)磁線圈6 ；所述勵(lì)磁線圈6設(shè)置在繞線架5上；所述上鋼盤1與所述下鋼盤7之間為填充橡膠4。
[0014]本發(fā)明的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)控制的工作原理為:當(dāng)勵(lì)磁線圈6無(wú)電流時(shí)，磁流變彈性體2與傳統(tǒng)橡膠類似。當(dāng)勵(lì)磁線圈6通入電流后，磁流變彈性體2夾在鋼片3之間承受機(jī)械變形，磁流變彈性體2內(nèi)部磁性顆粒間作用力在外加磁場(chǎng)作用下加強(qiáng)，磁流變彈性體2的的彈性模量等力學(xué)性能顯著提高。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈6的電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱控制，而磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化將影響磁流變彈性體剛度發(fā)生變化，達(dá)到了調(diào)節(jié)支座剛度，實(shí)現(xiàn)不同頻率下的自適應(yīng)控制。
[0015]本發(fā)明的自傳感監(jiān)測(cè)的工作原理為:磁流變彈性體的傳感性能是由嵌入非導(dǎo)電基體中的導(dǎo)電顆粒產(chǎn)生的，其中存在一個(gè)臨界體積分?jǐn)?shù)(稱作滲濾閾值),在該臨界分?jǐn)?shù)附近磁流變彈性體的導(dǎo)電率能夠迅速上升幾個(gè)量級(jí)，滲濾閾值對(duì)導(dǎo)電顆粒的體積分?jǐn)?shù)和結(jié)構(gòu)非常敏感，因此磁流變彈性體作為導(dǎo)電復(fù)合材料由于其滲濾特性，在很小的體積分?jǐn)?shù)變化下都會(huì)引起很大的電阻率變化，而電阻率的變化將通過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置傳輸至遠(yuǎn)程終端，達(dá)到自傳感監(jiān)測(cè)的目的。
[0016]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)，包括自適應(yīng)振動(dòng)控制部分和自傳感監(jiān)測(cè)部分，其特征在于:所述自適應(yīng)振動(dòng)控制部分包括上鋼盤、下鋼盤、磁流變彈性體、鋼片、繞線架、填充橡膠、勵(lì)磁線圈；所述的磁流變彈性體與所述鋼片交錯(cuò)疊層放置；所述下鋼盤中設(shè)有勵(lì)磁線圈；所述勵(lì)磁線圈設(shè)置在繞線架上；所述上鋼盤與所述下鋼盤之間為填充橡膠；所述的磁流變彈性體是由磁性顆粒以鏈狀或柱狀嵌入聚合物基體中形成的橫向各向異性的復(fù)合材料；所述的自傳感監(jiān)測(cè)部分包括電信號(hào)測(cè)量裝置和無(wú)線發(fā)射裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自傳感自適應(yīng)的橋墩支座系統(tǒng)，其特征在于:所述的勵(lì)磁線圈由漆包線繞制而成。
【文檔編號(hào)】E01D19/04GK104499427SQ201510005482
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月7日
【發(fā)明者】王曉杰, 李蓉, 黃 俊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所