[发明专利]用于高烈度地震区的调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构及方法

说明书

本发明公开了一种用于高烈度地震区的调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构及方法，结构位于混凝土垫墩内，包括BFRP锚索及依次设置于支护面层上的钢垫板、EPS减震板和调谐阻尼系统，BFRP锚索的一端插入支护面层中，另一端依次穿出钢垫板、EPS减震板及调谐阻尼系统；调谐阻尼系统包括调谐阻尼约束限位护筒、顶端盖板及调谐阻尼器，调谐阻尼器由固体质量、线性粘滞阻尼器和弹簧组成，顶端盖板设置于调谐阻尼约束限位护筒的顶端开口处。本发明能将地震作用下阻尼器系统自身的振动频率自动调整到BFRP锚索主受力结构振动的主要频率附近，通过调谐阻尼系统与BFRP锚索间的相互作用实现地震作用能量从BFRP锚索向调谐阻尼系统的转移，减小地震发生时对主受力结构的破坏性。

技术领域

本发明属于高烈度特殊土地区岩土锚固工程技术领域，尤其涉及一种用于高烈度地震区的调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构及方法。

背景技术

锚索支护方式因具有较大的承载力和较深的锚固能力已成为当前铁路、公路、水利等工程领域安全生产和提高经济效益的重要技术手段之一。然而，高烈度地震区，在受到地震作用时，荷载由内部传递至锚头、垫墩，其不能在再向周围传递地震能量，出现应力集中的问题；且传统外锚头主要包括钢筋、锚筋、墩头混凝土及钢垫板等连接构件，在强震作用下会有不同的动力响应，从而产生相对位移致使锁定螺母或夹片等震动松弛，锚头各部件短时间无法做到很好的协调受力，常常导致锚索外锚头破坏，对地震扰动区的锚固工程安全性造成严重的威胁。基于此，技术人员对传统的锚索结构进行了不断改进，但其主体结构仍然是传统的高强度钢绞线，锚索头部仍然是传统的锚具垫墩刚性连接系统，仅是在预应力锚索的某一个部位设置屈服装置，根据屈服装置的设置位置，可将屈服锚索区分为外部屈服锚索和内部屈服锚索，外部屈服锚索就是将屈服装置设置在锚索根部，内部屈服锚索就是将屈服装置设置在锚索头部。现有的屈服装置主要有：滑丝式屈服螺帽，弹性减震体屈服装置，胀壳拉模屈服装置，椭圆管状摩擦屈服装置，管缝式摩擦屈服装置，标准挤压屈服套屈服装置，让压泡(管)等。

上述这些屈服装置，主要适用于拟静力条件下的岩体加固，且需改变锚索的主体结构，屈服装置与索体的连接及施工标准要求高，且存在变形协调性差、不可逆等缺陷。目前还没有适用于地震动载条件下，针对岩体产生大变形的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)锚索头部减震屈服结构。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种用于高烈度地震区的调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构及方法，能适用于高烈度特殊土地区，锚索采用玄武岩纤维(BFRP)增强复合材料制作而成，通过调谐阻尼系统与BFRP锚索主受力结构间的相互作用，可实现地震作用能量从BFRP锚索主受力结构向调谐阻尼系统转移，减少地震作用下主受力结构破坏的程度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于高烈度地震区的调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构，所述调谐阻尼式BFRP锚索头部减震屈服结构位于混凝土垫墩内，包括BFRP锚索及依次设置于支护面层上的钢垫板、EPS减震板和调谐阻尼系统，所述BFRP锚索的一端插入支护面层的中，BFRP锚索的另一端依次穿出所述钢垫板、EPS减震板及调谐阻尼系统。

优选地，所述调谐阻尼系统包括调谐阻尼约束限位护筒、顶端盖板及设置于调谐阻尼约束限位护筒内的调谐阻尼器，所述调谐阻尼器由固体质量、线性粘滞阻尼器和弹簧组成，所述顶端盖板设置于调谐阻尼约束限位护筒的顶端开口处，所述顶端盖板外设置锚具。

优选地，所述钢垫板和EPS减震板均为中心开孔的圆形板。

优选地，所述钢垫板的外径大于所述EPS减震板的外径，所述EPS减震板的外径大于所述调谐阻尼约束限位护筒的外径。