具有自復(fù)位功能的減隔震結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及橋梁的減隔震技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 強(qiáng)震作用下橋梁結(jié)構(gòu)將發(fā)生橋墩與主梁相對(duì)位移過(guò)大的災(zāi)害，這將災(zāi)后修復(fù)增加 難度。減隔震設(shè)計(jì)被證明是一種有效的抗震策略，能最大限度減小結(jié)構(gòu)損傷，但是減隔震設(shè) 計(jì)將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的位移較大，橋墩與主梁相對(duì)位移的增大給震后快速修復(fù)帶來(lái)更多的困 難。如果減隔震支座在地震過(guò)程中具有自復(fù)位功能，將減小震后主梁與橋墩的殘余變形，這 具有重要的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)有技術(shù)中的橋梁減隔震支座中的摩擦擺支座因?yàn)橹ё驍[在曲面 上的重力作用而具有自復(fù)位功能，但是，這將導(dǎo)致主梁的升高，橋面系可能因此而破壞;現(xiàn) 有技術(shù)中的其它傳統(tǒng)的橋梁減隔震支座一般不具備自復(fù)位功能，震后殘余變形較大。
[0003]因此，如何研發(fā)一種既能防止震后較大墩梁相對(duì)位移的發(fā)生，又能充分發(fā)揮減隔 震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，能夠較為全面地提高橋梁結(jié)構(gòu)低于地震風(fēng)險(xiǎn)的能力的具有自復(fù)位功能的減 隔震結(jié)構(gòu)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種具有自復(fù)位功能的減隔震結(jié)構(gòu)，其既 能防止震后較大墩梁相對(duì)位移的發(fā)生，又能充分發(fā)揮減隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，能夠較為全面地 提高橋梁結(jié)構(gòu)抵御地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：
[0006]具有自復(fù)位功能的減隔震結(jié)構(gòu)，包括磁流變阻尼器、位移傳感器、支座、PLC智能控 制系統(tǒng)和電源，所述磁流變阻尼器位于主梁和橋墩之間，用于地震發(fā)生時(shí)阻擋主梁相對(duì)于 橋墩發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，所述位移傳感器位于主梁和橋墩之間，用于測(cè)量主梁與橋墩之間的相 對(duì)位移;所述支座位于主梁和橋墩之間，橋墩通過(guò)支座對(duì)主梁進(jìn)行支撐;所述磁流變阻尼器 1通過(guò)傳輸通道I與PLC智能控制系統(tǒng)連接，傳輸通道I向磁流變阻尼器1輸入控制電壓;所述 位移傳感器通過(guò)傳輸通道n與PLC智能控制系統(tǒng)連接，傳輸通道n向PLC智能控制系統(tǒng)傳輸 位移信號(hào)，并向位移傳感器輸入工作電壓。
[0007] 作為優(yōu)選，還包括力傳感器，所述力傳感器位于磁流變阻尼器的端部，所述力傳感 器也通過(guò)傳輸通道I與PLC智能控制系統(tǒng)連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述磁流變阻尼器的端部與主梁的底端相連，另一端與橋墩的順橋向 側(cè)壁相連。
[0009]作為優(yōu)選，所述支座為常規(guī)支座或減隔震支座。
[0010] 作為優(yōu)選，所述位移傳感器采用拉線式位移傳感器或紅外位移傳感器。
[0011] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:現(xiàn)有技術(shù)中的減隔震設(shè)計(jì)將導(dǎo)致橋梁 結(jié)構(gòu)的位移較大，橋墩與主梁之間過(guò)大的相對(duì)位移將對(duì)橋面構(gòu)造設(shè)施或線路結(jié)構(gòu)造成破 壞，并給震后快速修復(fù)帶來(lái)的困難，傳統(tǒng)的橋梁減隔震系統(tǒng)一般不具備自復(fù)位功能，地震發(fā) 生時(shí)和地震發(fā)生后變形較大。本實(shí)用新型在主梁與橋墩之間設(shè)置位移傳感器和磁流變阻尼 器，位移傳感器和磁流變阻尼器與PLC智能控制系統(tǒng)連接，通過(guò)位移傳感器實(shí)時(shí)采集相對(duì)位 移信號(hào)傳輸信號(hào)至PLC智能控制系統(tǒng)，PLC智能控制系統(tǒng)結(jié)合時(shí)間信息實(shí)時(shí)分析判斷主梁和 橋墩的相對(duì)位移狀態(tài)和相對(duì)位移變化趨勢(shì)，PLC智能控制系統(tǒng)根據(jù)主梁和橋墩的實(shí)時(shí)相對(duì) 位移狀態(tài)和相對(duì)位移變化趨勢(shì)，調(diào)節(jié)位于主梁和橋墩之間的阻尼裝置的輸入電壓，控制主 梁相對(duì)于橋墩的移動(dòng)。
[0012] 本實(shí)用新型既能防止震后較大主梁與橋墩相對(duì)位移的發(fā)生，又能充分發(fā)揮減隔震 設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，能夠較為全面地提高橋梁結(jié)構(gòu)抵御地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型的主梁與橋墩相對(duì)位移示意圖；
[0016] 各圖號(hào)名稱為：1一磁流變阻尼器，2-力傳感器，3-傳輸通道1，4一位移傳感器， 5-傳輸通道II，6-支座，7-PLC智能控制系統(tǒng)，8-電源，9一主梁，10-橋墩。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例一
[0019] 如圖1、圖3所示，本實(shí)用新型包括磁流變阻尼器1、位移傳感器4、支座6、PLC智能控 制系統(tǒng)7和電源8,所述磁流變阻尼器1位于主梁9和橋墩10之間，用于地震發(fā)生時(shí)阻擋主梁9 相對(duì)于橋墩10發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，所述位移傳感器4位于主梁9和橋墩10之間，用于測(cè)量主梁9與 橋墩10之間的相對(duì)位移;所述支座6位于主梁9和橋墩10之間，橋墩10通過(guò)支座6對(duì)主梁9進(jìn) 行支撐;所述磁流變阻尼器1通過(guò)傳輸通道13與PLC智能控制系統(tǒng)7連接，傳輸通道13向磁流 變阻尼器1輸入控制電壓;所述位移傳感器4通過(guò)傳輸通道115與PLC智能控制系統(tǒng)7連接，傳 輸通道II5向PLC智能控制系統(tǒng)7傳輸位移信號(hào)，并向位移傳感器4輸入工作電壓。
[0020] 進(jìn)一步的，所述磁流變阻尼器1的端部與主梁9的底端相連，另一端與橋墩10的順 橋向側(cè)壁相連。
[0021 ]進(jìn)一步的，所述支座6為常規(guī)支座或減隔震支座。
[0022]進(jìn)一步的，所述位移傳感器4采用拉線式位移傳感器或紅外位移傳感器。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的工作原理和工作過(guò)程為：
[0024] 首先，利用位于主梁9和橋墩10之間的位移傳感器4,實(shí)時(shí)測(cè)量主梁9和橋墩10之間 的相對(duì)位移d，傳輸至PLC智能控制系統(tǒng)7;PLC智能控制系統(tǒng)7結(jié)合自身實(shí)時(shí)記錄的時(shí)間t，實(shí) 時(shí)分析判斷主梁和橋墩的相對(duì)位移狀態(tài)和相對(duì)位移變化趨勢(shì)；
[0025]相對(duì)位移變化趨勢(shì)判斷方法為，
時(shí)，d有增大趨勢(shì)； 時(shí)，d有減小趨勢(shì)；
[0028] 其中，d和t為當(dāng)前步記錄的相對(duì)位移和記錄時(shí)間，do和to為上一步記錄的相對(duì)位移 和記錄時(shí)間；
[0029] 根據(jù)相對(duì)位移d的取值可以分為6種狀態(tài)，分別為：
[0030] 狀態(tài)1:de(-〇〇，-du]，稱為禁止區(qū)域（一)；
[0031] 狀態(tài)2:de(-du，-dy]，稱為控制區(qū)域（一）；
[0032] 狀態(tài)3:de(-dy，0)，稱為自由區(qū)域（一）；
[0033] 狀態(tài)4:de[0，dy)，稱為自由區(qū)域( + );
[0034] 狀態(tài)5:de[dy，du)，稱為控制區(qū)域( + );
[0035] 狀態(tài)6:de[du，+00)，稱為禁止區(qū)域(+ )。
[0036] 其中，變量dy和du，dy表示地震作用下橋墩和主梁相對(duì)位移絕對(duì)值不需要控制的 最大值，du表示地震作用下橋墩和主梁相對(duì)位移絕對(duì)值的最大允許值。
[0037] 然后，PLC智能控制系統(tǒng)7根據(jù)主梁9和橋墩10的實(shí)時(shí)相對(duì)位移狀態(tài)和相對(duì)位移變 化趨勢(shì)，調(diào)節(jié)位于主梁9和橋墩10之間的述磁流變阻尼器1的輸入電壓，控制主梁9相對(duì)于橋 墩10的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減隔震半主動(dòng)控制，并達(dá)到自復(fù)位的目的。以圖1所示磁流變阻尼器1與橋 墩10和主梁9之間的相對(duì)連接關(guān)系，各狀態(tài)的控制策略如下表所示：
[0039]
[0040] 上表中，U為磁流變阻尼器的控制輸入電壓，Umin和Umax分別為磁流變阻尼器的根據(jù) 線路參數(shù)、磁流變阻尼器規(guī)格參數(shù)、結(jié)構(gòu)控制目標(biāo)等設(shè)定的最小、最大電壓值。
[0041] 本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型在主梁與橋墩之間設(shè)置位移傳感器和磁 流變阻尼器，位移傳感器和磁流變阻尼器與PLC智能控制系統(tǒng)連接，通過(guò)位移傳感器實(shí)時(shí)采 集相對(duì)位移信號(hào)傳輸信號(hào)至PLC智能控制系統(tǒng)，PLC智能控制系統(tǒng)結(jié)合時(shí)間信息實(shí)時(shí)分析判 斷主梁和橋墩的相對(duì)位移狀態(tài)和相對(duì)位移變化趨勢(shì)，PLC智能控制系統(tǒng)根據(jù)主梁和橋墩的 實(shí)時(shí)相對(duì)位移狀態(tài)和相對(duì)位移變化趨勢(shì)，調(diào)節(jié)位于主梁和橋墩之間的阻尼裝置的輸入電 壓，控制主梁相對(duì)于橋墩的移動(dòng)。
[0042] 本實(shí)用新型既能防止地震發(fā)生時(shí)和地震發(fā)生后較大主梁與橋墩相對(duì)位移的發(fā)生， 又能充分發(fā)揮減隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，能夠能夠自動(dòng)減輕或消除地震危害，較為全面地提高橋 梁結(jié)構(gòu)抵御地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。
[0043]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明