多级缓冲拉索减震支座

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种多级缓冲拉索减震支座。

背景技术：

1、随着我国社会经济的发展，当前基础设施建设重点正向西部地区转移，在四川、西藏、青海及云南等地区正形成新一轮的大规模基础设施建设需求。西部地区断层活动强烈且断裂带发育广泛，不可避免地临近或跨越断层建设桥梁。如川藏铁路拉萨至灵芝段线路穿越的活动断层多达18条，临近的活动断裂带3条，历史上该地区曾多次发生强震。随着我国进入新一轮的地震活跃期，以及越来越多的桥梁靠近断层建设，我国将面临数量众多的近断层桥梁强震安全问题。

2、近场地震波(距离断层破裂30km以内)具有与相应远场波显著不同的特点，主要体现在近场地震动往往具有显著的速度脉冲效应，且脉冲持续时间很短。近断层地震下桥梁位移需求显著增大，为了保护墩柱免遭破坏，要求减隔震装置具有大的变形能力。此外，为了防止落梁震害的发生，又要求减震装置具有大的限位能力。而传统减隔震支座(板式橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座及盆式支座等)在短持时，强冲击的脉冲地震下不能通过往复运动耗散地震能量，无法在限制支座的大位移，进而难以平衡近断层脉冲地震下墩梁脉冲位移与墩柱冲击力，从而给近断层桥梁的减隔震体系设计带来巨大挑战。传统的拉索减震支座在脉冲型地震作用下拉索索力激增，需增大拉索用量，增加上下支座板厚度，且存在拉索断丝风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多级缓冲拉索减震支座，其构造简单，安装方便，且能提供耗能和自复位能力。

2、为达到以上目的，本发明采用的解决方案是：

3、一种多级缓冲拉索减震支座，包括上盖板、上座板、支座主体、下座板、下盖板、锚固螺栓、形状记忆合金(shape memory alloys,sma)拉索、碳纤维(carbon fibrereinforced plastics,cfrp)拉索、拉索孔道。sma拉索和cfrp拉索穿过支座上座板和下座板中的预留拉索孔道，端部以接头相连形成闭合的环状。sma拉索的自由程要小于cfrp拉索，地震振动强度较小时两种拉索都不工作，仅靠支座主体传递上部结构的惯性力；当地震振动强度达到中等时，sma拉索开始工作，并耗散部分能量，抑制桥梁地震响应的快速增长；当强冲击发生后，sma拉索和cfrp拉索同时发挥作用，拉索的总体刚度和抗拉承载力迅速增加，限制墩梁过大位移。震后在超弹性sma拉索的作用下支座可实现自复位，减少残余位移。支座通过锚固螺栓与高强支座垫石、主梁连接。

4、进一步的，所述的支座主体可以是叠层橡胶支座、盆式支座、球钢支座、高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等。

5、进一步的，所述的sma拉索和cfrp拉索，其数量、截面积、自由程可根据设计需要进行调整。

6、进一步的，所述的拉索孔道，其端部应做倒角处理，防止对sma拉索和cfrp拉索造成损伤。

7、进一步的，所述的高强支座垫石可采用高强混凝土、超高性能混凝土(uhpc)或纤维水泥基复合材料(ecc混凝土)制成，也可以采用钢套管内填混凝土的形式制成，以防止发生剪切破坏。

8、与现有技术相比，本发明通过集成不同自由程的sma拉索和cfrp拉索，实现了一种刚度递增型的拉索减震支座。sma拉索弹性模量小(约7.3gpa)，拉伸强度低(约510mpa)，但伸长率高(约6.00％)，因此作为第一级索其工作的位移范围足够大，同时sma拉索的超弹性和耗能能力可以为支座提供自复位机制和额外的减震功效。cfrp拉索弹性模量大(约159gpa)，拉伸强度高(2430mpa)，可以为支座提供良好的限位效果，由于cfrp拉索的强度远高于钢拉索，因此拉索截面积可相应减少，进而减小拉索孔道内径和支座上、下座板的厚度。由于脉冲地震下多级缓冲拉索减震支座的剪力可能远超规范规定的支座竖向承载力的40％，因此为了防止锚固螺栓和支座垫石出现剪切破坏，须采用高强支座垫石和高强锚栓。

技术特征：

1.多级缓冲拉索减震支座，其特征在于，包括上盖板、上座板、支座主体、下座板、下盖板、锚固螺栓、形状记忆合金(shape memory alloys,sma)拉索、碳纤维(carbon fibrereinforced plastics,cfrp)拉索、拉索孔道；

2.根据权利要求1所述的支座，其特征在于，支座主体是叠层橡胶支座、盆式支座、球钢支座、高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座或摩擦摆支座。

3.根据权利要求1所述的支座，其特征在于，sma拉索和cfrp拉索，其数量、截面积、自由程根据设计需要进行调整。

4.根据权利要求1所述的支座，其特征在于，拉索孔道端部应做倒角处理，防止对sma拉索和cfrp拉索造成损伤。

5.根据权利要求1所述的支座，其特征在于，高强支座垫石采用高强混凝土、超高性能混凝土uhpc或纤维水泥基复合材料制成，或采用钢套管内填混凝土的形式制成，以防止发生剪切破坏。

技术总结
本发明涉及一种多级缓冲拉索减震支座，包括上盖板、上座板、支座主体、下座板、下盖板、锚固螺栓、SMA拉索、CFRP拉索、拉索孔道。SMA拉索和CFRP拉索穿过支座上座板和下座板中的预留拉索孔道，端部以接头相连形成闭合的环状。SMA拉索的自由程要小于CFRP拉索，地震振动强度较小时两种拉索都不工作，仅靠支座主体传递上部结构的惯性力；当地震振动强度达到中等时，SMA拉索开始工作，并耗散部分能量，抑制桥梁地震响应的快速增长；当强冲击发生后，SMA拉索和CFRP拉索同时发挥作用，限制墩梁过大位移。震后在超弹性SMA拉索的作用下支座可实现自复位，减少残余位移。本发明支座适用于近断层区域的减震要求，安装方便，残余位移小，适合推广和应用。

技术研发人员：张鹏辉,雷彬,左依洋,陈乐纯,谢峰,吴成峻,张霁颜,钟海强,高奇,侯力元,王志强
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13