多功能智能sma拉索減、隔震支座的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能智能SMA拉索減、隔震支座，所述支座包括上座板和具有座腔的下座板，所述支座還包括若干根SMA拉索和固定擋板，所述支座還包括附加于下座板座腔外側(cè)的測力元件、固定于SMA拉索中部的磁通量傳感器、數(shù)據(jù)傳輸線、解調(diào)儀、無線信號發(fā)射器以及接收終端。本實用新型在水平位移超過設(shè)計位移時，SMA拉索開始受力，不僅可以起到有效限位的作用還可以耗散地震輸入到橋梁結(jié)構(gòu)的部分能量。下座板外側(cè)的測力元件可以實時監(jiān)測支座的軸力和剪力的電阻信號，固定于SMA拉索的中部得磁通量傳感器，可以記錄拉索力的磁信號，通過解調(diào)儀變換為數(shù)字信號，經(jīng)由無線信號發(fā)射器與互聯(lián)網(wǎng)連接，最后由接收終端獲取監(jiān)測到結(jié)果，實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和評估。
【專利說明】
多功能智能SMA拉索減、隔震支座
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于土木工程、地震工程及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以實時測量支座的三分力和形狀記憶合金(SMA)拉索索力，將解調(diào)后的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)，最后通過接收終端實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程監(jiān)測的多功能智能SMA拉索減、隔震支座。
【背景技術(shù)】
[0002]近十幾年來，減、隔震支座作為橋梁減、隔震的重要措施，獲得了越來越多的重視，并取得了重大的發(fā)展。盆式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、FPS(摩擦擺錘體系)逐步得到了廣泛的應(yīng)用，并成為了國內(nèi)外橋梁減、隔震支座的主流。然而在歷次的地震中，以上幾種支座還是暴漏了它們各自不同的缺點:盆式橡膠支座在遭遇地震或重大的振動性沖擊時，上、下座板之間的水平位移得不到有效的緩沖，支座位移過大;鉛芯橡膠支座耗能能力強(qiáng)，溫度、徐變等蠕變變形引起的支座次內(nèi)力較小，但支座的剪切性能受豎向荷載的影響較大，且隨著鉛芯的增加，支座自恢復(fù)能力逐漸減弱，不能在具有多頻譜效應(yīng)的地震動中有效的減、隔震;FPS(摩擦擺錘體系)的自恢復(fù)能力強(qiáng)、摩擦耗能性能穩(wěn)定，但是在摩擦耗能的過程中會導(dǎo)致梁端的豎向位移而產(chǎn)生次內(nèi)力。中國實用新型專利ZL200920212009.3公告了一種拉索減震支座。但該技術(shù)方案在使用中也還是發(fā)現(xiàn)了一些不足之處:I)普通鋼絞線拉索在地震過程時不具備滯回耗能的能力，地震后也沒有自動復(fù)位的能力；2)不能實時監(jiān)測正常運營和地震時支座和橋梁結(jié)構(gòu)上、下部的受力狀態(tài)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種既可以限位、耗能又可以實時監(jiān)測橋梁的受力狀態(tài)的智慧型SMA拉索減、隔震支座。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案:一種多功能智能SMA拉索減、隔震支座，所述支座包括上座板和具有座腔的下座板，所述座腔內(nèi)依次疊置有緩沖板、中間板、減磨板和依次穿過下座板、緩沖板、中間板、減磨板和上座板的抗剪螺桿；
[0005]所述支座還包括若干根SMA拉索和固定擋板，所述固定擋板上設(shè)有若干拉索孔，所述若干根SMA拉索分別位于所述支座的縱向兩側(cè)，每根SMA拉索分別與上下的固定擋板聯(lián)結(jié)；
[0006]所述支座還包括附加于下座板座腔外側(cè)的測力元件、固定于SMA拉索中部的磁通量傳感器、數(shù)據(jù)傳輸線、解調(diào)儀、無線信號發(fā)射器以及接收終端。
[0007]進(jìn)一步的，所述的每根SMA拉索由SMA絲制成。
[0008]進(jìn)一步的，所述每根SMA拉索套置在固定擋板的拉索孔內(nèi)，通過擋板固定螺栓分別將固定擋板與上座板、下座板連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述SMA拉索由一根整體的索制成半環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有方形固定件，內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個鋼彈簧墊圈。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011](I)本實用新型充分發(fā)揮了SMA拉索的超彈性和滯回耗能的特點，使支座不僅具有震后自動復(fù)位的功能，還能夠耗散地震時輸入到橋梁結(jié)構(gòu)的部分能量。
[0012](2)本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測支座的軸向和剪力以及SMA拉索的索力，通過無線信號發(fā)射器與互聯(lián)網(wǎng)相連，最后由接收終端獲取實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)過專業(yè)分析就能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的實際運營性態(tài)進(jìn)行實時的監(jiān)測和評估。
[0013]本實用新型適用于既有和新建的城市高架橋、公路橋、鐵路橋以及各種需要減、隔震的建筑物上，起到減、隔震的作用。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的其中一個實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型實施組裝結(jié)構(gòu)圖示；
[0016]圖2為本實用新型支座部分的實施組裝結(jié)構(gòu)圖示；
[0017]圖3為本實用新型支座部分的零部件結(jié)構(gòu)圖示；
[0018]圖4為本實用新型中拉索部分與固定擋板配合圖示；
[0019]圖5為本實用新型中一根拉索的圖示；
[0020]圖6為本實用新型中測力設(shè)計、解調(diào)儀和接收終端的圖示；
[0021 ]圖中:1-上座板、2-下座板、3-抗剪螺母、4-緩沖板、5-中間板、6_減磨板、7_抗剪螺桿、8-SMA拉索、9-磁通量傳感器、I O-鋼彈簧墊圈、11 -固定擋板、12-擋板固定螺栓、13-方形固定件、14-測力元件、15-數(shù)據(jù)傳輸線、16-解調(diào)儀、17-無線信號發(fā)射器、18-接收終端。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型其中部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0023]本實用新型的技術(shù)方案:一種多功能智能SMA拉索減、隔震支座，所述支座包括上座板I和具有座腔的下座板2，所述座腔內(nèi)依次疊置有緩沖板4、中間板5、減磨板6和依次穿過下座板2、緩沖板4、中間板5、減磨板6和上座板2的抗剪螺桿7;
[0024]所述支座還包括若干根SMA拉索8和固定擋板11，所述固定擋板11上設(shè)有若干拉索孔，所述若干根SMA拉索8分別位于所述支座的縱向兩側(cè)，每根SMA拉索8分別與上下的固定擋板11聯(lián)結(jié)；
[0025]所述支座還包括附加于下座板2座腔外側(cè)的測力元件14、固定于SMA拉索8中部的磁通量傳感器9、數(shù)據(jù)傳輸線15、解調(diào)儀16、無線信號發(fā)射器17以及接收終端18。
[0026]進(jìn)一步的，所述的每根SMA拉索8由SMA絲制成。
[0027]進(jìn)一步的，所述每根SMA拉索8套置在固定擋板11的拉索孔內(nèi)，通過擋板固定螺栓12分別將固定擋板11與上座板1、下座板2連接。
[0028]進(jìn)一步的，所述SMA拉索8由一根整體的索制成半環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有方形固定件13，內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個鋼彈簧墊圈10。
[0029]實施例:
[0030]如圖1?6所示，支座下部是一塊矩形的下座板2，在下座板2朝向上的一側(cè)的中央挖空形成有一環(huán)狀的座腔，在該座腔內(nèi)自下而上地依次設(shè)置緩沖板4、中間板5、減磨板6。緩沖板4為橡膠板，中間板5為鋼板，減磨板6為聚四氟乙烯板。其中，在緩沖板4與中間板5之間設(shè)置有密封圈。支座上部是一塊矩形的上座板I。
[0031]本實用新型的技術(shù)方案的技術(shù)要點之一是左、右兩側(cè)各采用若干根SMA拉索8，將一根SMA拉索8按照設(shè)計的形狀及尺寸繞制并在特定部位使用方形固定件13可靠箍定，在兩端部有鋼彈簧墊圈10可進(jìn)行微調(diào)SMA拉索8的自由段長度。
[0032]本實用新型的技術(shù)方案的技術(shù)要點之二是使SMA拉索8的更換更加方便，不需要拆卸整個支座。在本實施例中，就一側(cè)單根SMA拉索8而言，其由SMA絲構(gòu)成。SMA拉索8的下端如圖示放置在固定擋板11的拉索孔內(nèi)，放置完成后，使用擋板固定螺栓12將固定擋板11與下座板2可靠連接。SMA拉索8的另一端與上座板I的連接與此相同。如此，就可以實現(xiàn)拉索部分的更換，不需要將整個支座從結(jié)構(gòu)上拆卸下來進(jìn)行更換SMA拉索8。
[0033]本實用新型的技術(shù)方案的技術(shù)要點之三是可以通過對支座受力狀態(tài)的監(jiān)測，可以實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)使用性能的實時評估。在正常使用狀態(tài)，通過安裝在下座板2外部的測力元件14可以實時記錄支座所承受的軸力和剪力的電阻信號，通過數(shù)據(jù)傳輸線15與解調(diào)儀16相連，接著由無線信號發(fā)射器17連接到互聯(lián)網(wǎng)，最后由接收終端18獲取實時監(jiān)測的支座三分力結(jié)果，通過專業(yè)分析，有經(jīng)驗的橋梁管護(hù)人員可以對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)做出評估，對橋梁結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)做出準(zhǔn)確的決策。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，通過安裝在下座板2外部的測力元件14可以實時記錄支座所承受的軸力和剪力，加上對每根SMA拉索8的索力測量，就可以對橋梁結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)做出評估，對震后橋梁結(jié)構(gòu)和支座的維修做出正確的決策。
[0034]在地震發(fā)生之前的正常狀態(tài)下，使上座板1、下座板2由抗剪螺桿7聯(lián)結(jié)為一體，因而使本實用新型結(jié)構(gòu)的智慧型SMA拉索減、隔震支座表現(xiàn)為固定支座的形式，即由抗剪螺桿7約束下座板2、上座板I之間的水平位移。然而，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，前述的水平力大于抗剪螺桿7的抗剪強(qiáng)度時，抗剪螺桿⑦7便被剪斷，解除了對上座板1、下座板2的約束，使支座的性質(zhì)從先前的固定支座轉(zhuǎn)型為多向活動支座。此外，在抗剪螺桿7斷開后，支座向一側(cè)運動，當(dāng)位移值超過一定設(shè)計值時，兩側(cè)SMA拉索8開始承受拉力，起到限位和耗能的作用。
[0035]作為本實施例的一種變換，與SMA拉索8裝置配合的支座可以采用盆式支座、球型鋼支座，也可以采用其他類型和指標(biāo)的支座。
[0036]作為本實施例的一種變換，與SMA拉索8裝置配合的支座可以采用所述帶有抗剪螺桿7的固定支座，也可以直接設(shè)置在滑動支座中。
[0037]作為本實施例的一種變換，SMA拉索8端部可以采用圖5中所示的鋼彈簧墊圈，也可以采用多組彈簧、鋼墊圈等其他類似可以起到調(diào)節(jié)SMA拉索長度作用的構(gòu)件。
[0038]本實用新型在水平位移超過設(shè)計位移時，SMA拉索開始受力，不僅可以起到有效限位的作用還可以耗散地震輸入到橋梁結(jié)構(gòu)的部分能量。在SMA拉索端頭固定件處設(shè)置鋼彈簧墊圈，在SMA拉索拉緊前起到緩沖作用，并且可以方便的調(diào)節(jié)SMA拉索段的自由長度;SMA拉索部分與支座主體的分離式構(gòu)造以實現(xiàn)拉索部分的可更換功能。下座板外側(cè)的測力元件可以實時監(jiān)測支座的軸力和剪力的電阻信號，固定于SMA拉索的中部得磁通量傳感器，可以記錄拉索力的磁信號，通過解調(diào)儀變換為數(shù)字信號，經(jīng)由無線信號發(fā)射器與互聯(lián)網(wǎng)連接，最后由接收終端獲取監(jiān)測到結(jié)果，實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和評估。
[0039]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的保護(hù)范圍，在本實用新型說明書基礎(chǔ)上所做的等同替換、改進(jìn)，或直接、間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多功能智能SMA拉索減、隔震支座，其特征在于:所述支座包括上座板(I)和具有座腔的下座板(2)，所述座腔內(nèi)依次疊置有緩沖板(4)、中間板(5)、減磨板(6)和依次穿過下座板(2)、緩沖板(4)、中間板(5)、減磨板(6)和上座板(2)的抗剪螺桿(7); 所述支座還包括若干根SMA拉索(8)和固定擋板(11)，所述固定擋板(11)上設(shè)有若干拉索孔，所述若干根SMA拉索(8)分別位于所述支座的縱向兩側(cè)，每根SMA拉索(8)分別與上下的固定擋板(11)聯(lián)結(jié)； 所述支座還包括附加于下座板(2)座腔外側(cè)的測力元件(14)、固定于SMA拉索(8)中部的磁通量傳感器(9)、數(shù)據(jù)傳輸線(15)、解調(diào)儀(16)、無線信號發(fā)射器(17)以及接收終端(18)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能SMA拉索減、隔震支座，其特征在于:所述的每根SMA拉索(8)由SMA絲制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能SMA拉索減、隔震支座，其特征在于:所述每根SMA拉索(8)套置在固定擋板(11)的拉索孔內(nèi)，通過擋板固定螺栓(12)分別將固定擋板(11)與上座板(I)、下座板(2)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能SMA拉索減、隔震支座，其特征在于:所述SMA拉索(8)由一根整體的索制成半環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有方形固定件(13)，內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個鋼彈簧墊圈(1)0
【文檔編號】E01D19/04GK205604065SQ201620051770
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】鄭越, 袁萬城, 宋驁?zhí)? 鐘丹, 鄭旻, 陳波, 古泉, 李振乾
【申請人】深圳橋智科技有限公司