一种自复位SMA-橡胶减隔震支座

技术领域

本发明属于土木工程减隔震装置技术领域，尤其涉及一种自复位SMA-橡胶减隔震支座。

背景技术

在土木工程领域，为了减少地震作用对结构的影响，常采用减隔震技术手段对结构进行减隔震控制。其中，橡胶支座已广泛应用于建筑、设备以及桥梁等工程领域中，并取得了很好的减隔震效果。在桥梁工程中，橡胶支座中通常设置多层钢板，用于约束橡胶的竖向变形，但对其水平变形基本没有影响，使得支座具有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，从而能将上部结构的压力可靠地传递给下部结构。橡胶支座具有良好的弹性以适应梁端的转动，同时具有较大的剪切变形以满足结构的水平位移，在水平剪切运动过程中橡胶的存在起到了减隔震作用，橡胶的阻尼特性可以吸收地震能量，但橡胶支座在发生变性后恢复力较小，导致地震作用后连接的支座存在一定的残余位移。

形状记忆合金SMA(Shape memory alloys)是一种智能材料，广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等领域，其具有超弹性性能，允许大变形且拥有很强的自恢复能力，其恢复应力可达700MPa以上，同时SMA材料在往复荷载作用下可消耗输入的地震能量，但其成本相比橡胶材料要大幅提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自复位SMA-橡胶减隔震支座。

为了达到上述目的，本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座包括上连接板、下连接板、叠层橡胶、钢板、连接耳环和形状记忆合金丝；其中，所述上连接板和下连接板均为圆形板，平行设置，并且边缘部位间隔形成有多个螺栓孔，利用螺栓贯穿螺栓孔的方式将上连接板和下连接板分别连接在不同的结构上；叠层橡胶的横截面为圆环形，上下端分别固定在上连接板的底面和下连接板的顶面外侧部位；钢板呈圆环形，多块钢板沿叠层橡胶的高度方向间隔设置在叠层橡胶的内部；上连接板的底面和下连接板的顶面中部靠近叠层橡胶的部位间隔设有多个连接耳环；每根形状记忆合金丝的两端分别连接在上连接板和下连接板上沿对角设置的两个连接耳环之间，并且安装时对形状记忆合金丝施加预拉力；形状记忆合金丝的截面尺寸和预拉力大小可根据支座设计参数确定。

所述多块钢板均匀设置在叠层橡胶的内部。

所述上连接板和下连接板均采用钢材制成。

本发明具有的优点和积极效果是：支座安装在结构上，其连接板、叠层橡胶承担上部结构传递下来的竖向荷载，形状记忆合金丝和钢板及叠层橡胶在水平地震作用下发生变形，由于形状记忆合金丝的超弹性特性和叠层橡胶的阻尼特性可以有效吸收耗散输入的地震能量，同时由于形状记忆合金丝具有很强的自恢复能力，在地震作用后可使支座复位，能够减小地震作用对结构产生的动力反应，避免或减小结构的残余位移，降低结构在地震作用后的维修维护成本，并且具有结构简单，耐久性好，造价低廉等优点。

附图说明

图1为本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座结构剖面图；

图2为本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座结构立体图；

图3为图2的A-A向剖面图；

图4为本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座在水平外力作用下的变形示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹配合附图详细说明如下：

如图1至图3所示，本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座包括上连接板1、下连接板2、叠层橡胶4、钢板5、连接耳环6和形状记忆合金丝7；其中，所述上连接板1和下连接板2均为圆形板，平行设置，并且边缘部位间隔形成有多个螺栓孔3，利用螺栓贯穿螺栓孔3的方式将上连接板1和下连接板2分别连接在不同的结构上；叠层橡胶4的横截面为圆环形，上下端分别固定在上连接板1的底面和下连接板2的顶面外侧部位；钢板5呈圆环形，多块钢板5沿叠层橡胶4的高度方向间隔设置在叠层橡胶4的内部；上连接板1的底面和下连接板2的顶面中部靠近叠层橡胶4的部位间隔设有多个连接耳环6；每根形状记忆合金丝7的两端分别连接在上连接板1和下连接板2上沿对角设置的两个连接耳环6之间，并且安装时对形状记忆合金丝7施加预拉力；形状记忆合金丝7的截面尺寸和预拉力大小可根据支座设计参数确定。

所述多块钢板5均匀设置在叠层橡胶4的内部。

所述上连接板1和下连接板2均采用钢材制成。

如图4所示，当本发明提供的自复位SMA-橡胶减隔震支座受到水平往复荷载作用时，上连接板1将带动叠层橡胶4和形状记忆合金丝7发生水平侧移，叠层橡胶4在水平往复荷载作用下提供反向的阻尼恢复力，并消耗能量，同时自复位SMA-橡胶减隔震支座发生往复水平位移过程，形状记忆合金丝7在拉长和收缩过程中可利用其超弹性特性来消耗能量，并且地震作用后可凭借形状记忆合金丝7的强恢复力带动连接板恢复至原来位置，使得荷载施加结束后自复位SMA-橡胶减隔震支座达到自复位效果，从而可避免或减小结构的残余位移。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。