[发明专利]一种具备水平异性刚度及抗冲特性桥梁隔震器

说明书

本发明公开了一种具备水平异性刚度及抗冲特性桥梁隔震器，涉及桥梁隔震减振领域，该隔振器包括上承台板、连接板、聚四氟乙烯滑动层、下承台板、水平隔震组件和竖向隔振器；本发明可为桥梁支座在振动激励下进行有效隔震减振，克服了传统橡胶隔震器水平各向刚度一致且刚度不可变，阻尼力单一，不满足桥梁支座的水平异性刚度需求的缺陷；本发明可实现水平两个方向不同的隔震效果，并且在不同速度荷载下刚度和阻尼可变，能有效发挥耗能和抗冲击作用，且总安装高度低，制作方便。

技术领域

本发明涉及桥梁隔震减振技术领域，具体涉及到一种基于剪切增稠材料，具备水平异性刚度及抗冲特性桥梁隔震器。

背景技术

支座在桥梁工程或其他行业中已经不仅需要考虑支撑作用，更应该考虑在振动条件下支座的隔震减振作用，且应该考虑桥梁在有高速行车荷载，顺桥向产生的支座位移。而在地震时，宽桥支座的水平各向都会有较大的振动响应。为了减少振动对桥墩或梁体带来的影响，各种隔震减振手段应运而生，隔震技术作为振动控制领域中的一种，不同于传统的以刚克刚的抗震技术，工程上常采用橡胶支座作为隔震层，其水平刚度较低，通过延长结构自振周期，可减小结构的加速度响应。但橡胶支座水平各向刚度一致且阻尼力单一而桥梁的顺桥向和横桥向刚度往往是不同的，导致其在行车荷载或地震作用下的振动反应都是不同的，所需的水平各向隔震效果也是不同的。

有学者提出一种摩擦摆支座，通过滑动面的设计来延长结构的自振周期，并通过摩擦来消耗地震能量。现有摩擦摆支座有以下缺点：支座处需设计限位钢环，承力较大，受力复杂；摩擦面多为半球面，加工困难，成本高；振动频率单一，不能满足变刚度隔震和抗冲击需求。

近年来，剪切增稠材料在隔震技术上的使用越来越多，剪切增稠泥(ShearThickening Plastomers，简称STP)是性能优异的粘弹性材料，克服了剪切增稠液(STF)不稳定，易沉降，封装困难的缺陷，同时保有STF的优异力学性能。随着应变率的增加，STP由类液态变为类固态，在相态转变过程中会吸收大量能量，刚度也会提高，并有很好的抗冲击性能。

中国专利(申请号201420050258.8)公开的“摩擦摆减隔震球型支座”，通过摩擦摆支座设计可实现单向摩擦减震或双向摩擦减震，但限制在振动频率单一，缺乏竖向隔震能力。中国专利(申请号201620798469.9)公开的“一种带准零刚度特性的三维隔震/振支座”通过摩擦摆与碟形弹簧串联的设计能实现三维隔震，但仍存在振动频率单一，构造复杂，加工困难等问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明设计一种具备水平异性刚度及抗冲特性桥梁隔震器，与现有桥梁隔震器相比，通过结构设计使得该装置具有桥梁支座所需的水平异性刚度的特性，同时剪切增稠泥的引入使得该装置具有对于低速时刚度较低，满足其位移要求，高速时刚度跃升，提供较大阻尼力，具有耗能和抗冲击的特性。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种具备水平异性刚度及抗冲特性桥梁隔震器，该隔振器包括上承台板、连接板、聚四氟乙烯滑动层、下承台板、水平隔震组件和竖向隔振器；

所述上承台板与下承台板之间设置有数个竖向隔振器和水平隔震组件；

所述竖向隔振器用来支撑上承台板与下承台板；且竖向隔振器对称均布在上承台板与下承台板四周；所述水平隔震组件设置在上承台板与下承台板中心；

所述竖向隔振器包括上连接板、导向柱、弹性橡胶和下连接板；所述上连接板通过导向柱与下连接板连接；所述导向柱为两根，导向柱通过弹性橡胶连接；所述上承台板下底面与上连接板之间有聚四氟乙烯滑动层；所述下承台板与下连接板可拆卸连接；

所述水平隔震组件包括滑动关节、高阻尼橡胶隔层、摩擦板、聚四氟乙烯材料层、STP夹层、限位板、刚性杆、限位螺栓、和多孔钢板；