一种高阻尼橡胶体内穿形状记忆合金绞线的阻尼器的制作方法

本实用新型属于结构减震控制技术领域，涉及到一种高阻尼橡胶体内穿形状记忆合金绞线的阻尼器，能够对工程结构在不同强度的地震作用下的结构震动响应起到抑制作用，达到耗能减震的效果。

背景技术：

形状记忆合金(SMA)作为一种新型功能材料，具有形状记忆效应、超弹性、高阻尼、耐久性、耐腐蚀性及自复位等优点，在工程结构减震耗能方面具有明显优势。但SMA的轴向抗压强度及等效粘性阻尼并不足以使其作为减震装置的唯一材料，且常用的形状记忆合金减震器存在造价高、SMA用量大、结构复杂、耗能效率低的问题。高阻尼橡胶材料是一种性能优良的耗能减震材料，具有高弹性、高阻尼、应用方便的特点，但高阻尼橡胶材料的轴向抗拉能力较弱，并且常用的高阻尼橡胶减震器多数应用在受压结构，应用范围有限。因而，合理利用以上两种材料可以更好地实现工程结构的减震控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种阻尼器，这种阻尼器具有制作简单、减隔震效果明显、适用范围大、整体性好、自复位和易于安装与更换等特点。

本实用新型的技术方案：

一种高阻尼橡胶体内穿形状记忆合金绞线的阻尼器，包括第一连接钢板1、连接螺栓2、胶结层3、高阻尼橡胶体4、形状记忆合金绞线5、夹紧块6、形状记忆合金绞线孔7、高阻尼橡胶体内的绞线孔8、带拉紧环的螺栓9和第二连接钢板10；

第一连接钢板1为圆柱体或矩形体，一侧设置凹槽，用于安置夹紧块6；第一连接钢板1上两端设有第一连接螺栓孔13，凹槽处预留有形状记忆合金绞线孔7，形状记忆合金绞线孔7的数量和直径由形状记忆合金绞线5的数量和直径确定；第一连接钢板1一侧通过胶结层3与高阻尼橡胶体4固结，另一侧通过连接螺栓2安装在相应位置上，如桥梁墩台或挡块；

第二连接钢板10为圆柱体或矩形体，一侧设置凹槽，用来安置带拉紧环的螺栓9，另一侧设有套箍结构，用于定位和固定高阻尼橡胶体4，并防止高阻尼橡胶体4和第二连接钢板10之间产生相对错动；第二连接钢板10上设有第二连接螺栓孔11，凹槽处预留有预紧螺栓孔12，预紧螺栓孔12的数量与形状记忆合金绞线5的数量一致；第二连接钢板10一侧与高阻尼橡胶体4自由接触，另一侧通过连接螺栓2安装在相应位置上；

所述的高阻尼橡胶体4的截面为圆形或矩形，高阻尼橡胶体4内设置供形状记忆合金绞线5通过的绞线孔8；高阻尼橡胶体内的绞线孔8的数量和直径按形状记忆合金绞线5的数量和直径确定，并且高阻尼橡胶体4内的绞线孔8的直径确保形状记忆合金绞线5在受压时可自由弯曲；高阻尼橡胶体4一端通过胶结层3与第一连接钢板1固结，另一端与第二连接钢板10自由接触；

在高阻尼橡胶体4内的绞线孔8内穿有一根形状记忆合金绞线5，形状记忆合金绞线5一端通过夹紧块6与第一连接钢板1连接，夹紧块6安装固定在第一连接钢板1上，另一端通过带有拉紧环的螺栓9连接在第二连接钢板10上，通过螺栓9的拉紧环调节形状记忆合金绞线5的预拉力；

所述的形状记忆合金绞线5以高阻尼橡胶体4的轴心为基准均匀布置，形状记忆合金绞线5的合力作用在高阻尼橡胶体4的轴心上；

通过调节高阻尼橡胶体4的长度L、直径D、边长，形状记忆合金绞线5的直径、数量、预张拉程度可以调整阻尼器的轴向刚度，满足不同位置的阻尼器的轴向刚度需求。

本实用新型的工作过程是：内穿形状记忆合金绞线的高阻尼橡胶体与连接钢板连接，形状记忆合金绞线锚固在连接钢板上。在地震力作用时，阻尼器两端发生轴向相对位移，两端的连接钢板带动形状记忆合金绞线往复拉伸，同时带动高阻尼橡胶圆柱体往复压缩，从而充分利用高阻尼橡胶体受压和形状记忆合金绞线受拉时的超弹性和高阻尼特性耗能。本实用新型阻尼器的形状记忆合金(SMA)绞线贯穿高阻尼橡胶体，每根SMA绞线施加相同的预拉力，对高阻尼橡胶体有预压的作用，并可实现阻尼器的自复位功能。每根SMA绞线的一端连接在带拉紧环的螺栓上，以调节其预拉力。

本实用新型的有益效果：

1、相比于使用单一的耗能减震材料，高阻尼橡胶材料和形状记忆合金组合后减震效果更好，适应性更强，能够更好地应用于结构减震控制领域；

2、本实用新型所涉及的高阻尼橡胶体内穿形状记忆合金绞线的阻尼器结构简单明确，易于实现，且具有刚度可调、耗能性能稳定、应用灵活的特点；

3、本实用新型中通过调整高阻尼橡胶体的截面积与长度，形状记忆合金绞线的数量、直径、预张拉程度可以调整阻尼器的轴向刚度，满足不同位置的阻尼器的轴向刚度需求；

4、解决了高阻尼橡胶材料抗拉能力弱、形状记忆合金抗压能力不足的问题，充分发挥了两种材料的超弹性和高阻尼特性，并使阻尼器具有良好的自复位效果；

5、安装方便，易于工程应用，便于震后修复。

附图说明

图1是本实用新型的纵向剖面示意图，截面以圆形为例。

图2是本实用新型的顶部俯视示意图，截面以圆形为例。

图3是图1的A-A向剖面结构示意图，截面以圆形为例。

图4是第一连接钢板的侧视图，截面以圆形为例。

图5是第一连接钢板的主视图，截面以圆形为例。

图6是第二连接钢板的侧视图，截面以圆形为例。

图7是第二连接钢板的主视图，截面以圆形为例。

图8是高阻尼橡胶体纵向剖面示意图，截面以圆形为例。

图9是高阻尼橡胶体B-B向剖面结构示意图，截面以圆形为例。

图10是阻尼器在工程中的安装示意图Ⅰ。

图11是阻尼器在工程中的安装示意图Ⅱ。

图中：1第一连接钢板；2连接螺栓；3胶结层；4高阻尼橡胶体；5形状记忆合金绞线；6夹紧块；7第一连接钢板上的绞线孔；8高阻尼橡胶体内的绞线孔；9带拉紧环的螺栓；10第二连接钢板；11第二连接螺栓孔；12第二连接钢板上的预紧螺栓孔；13第一连接螺栓孔；14主梁；15支座；16钢挡块；17高阻尼橡胶体内穿形状记忆合金绞线的阻尼器；18垫石；19桥墩；20混凝土上部结构；21混凝土下部结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式详细说明本实用新型：

一种高阻尼橡胶体内穿SMA绞线的阻尼器，如图1-3所示，它包括第一连接钢板1、连接螺栓2、胶结层3、高阻尼橡胶体4、形状记忆合金绞线5、夹紧块6、形状记忆合金绞线孔7、高阻尼橡胶体内的绞线孔8、带拉紧环的螺栓9和第二连接钢板10；

如图1和图4-5所示，所述的第一连接钢板1为圆形或矩形，一侧设置凹槽，用来安置夹紧块6；第一连接钢板1上两端设有第一连接螺栓孔13，凹槽处预留有形状记忆合金绞线孔7，形状记忆合金绞线孔7的数量和直径由形状记忆合金绞线5的数量和直径确定；第一连接钢板1一侧通过胶结层3与高阻尼橡胶体4固结，另一侧通过连接螺栓2安装在相应位置上，如桥梁墩台或挡块；

如图1和图6-7所示，所述的第二连接钢板10为圆形或矩形，一侧设置凹槽，用来安置带拉紧环的螺栓9，另一侧设有套箍，用于定位和固定高阻尼橡胶体4，并防止高阻尼橡胶体4和第二连接钢板10之间产生相对错动；第二连接钢板10上有第二连接螺栓孔11，凹槽处预留有预紧螺栓孔12，预紧螺栓孔12的数量与形状记忆合金绞线5的数量一致；第二连接钢板10一侧与高阻尼橡胶体4自由接触，另一侧通过连接螺栓2安装在相应位置上；

如图8-9所示，所述的高阻尼橡胶体4为圆形或矩形截面，高阻尼橡胶体4内设置供形状记忆合金绞线通过的绞线孔8；高阻尼橡胶体内的绞线孔8的数量和直径按形状记忆合金绞线5的数量和直径确定，并且高阻尼橡胶体内的绞线孔8的直径确保形状记忆合金绞线5在受压时可以自由弯曲；高阻尼橡胶体4一端通过胶结层3与第一连接钢板1固结，另一端与第二连接钢板10自由接触；

如图1-3所示，在高阻尼橡胶体4的每个绞线孔8内穿有一根形状记忆合金绞线5，每根形状记忆合金绞线5一端通过夹紧块6与第一连接钢板1连接，夹紧块6安装固定在第一连接钢板1上，另一端通过带有拉紧环的螺栓9连接在第二连接钢板10上，通过螺栓9的拉紧环调节形状记忆合金绞线5的预拉力；所述的形状记忆合金绞线5以高阻尼橡胶体4的轴心为基准均匀布置，形状记忆合金绞线5的合力作用在高阻尼橡胶体4的轴心上；

在实际的工程结构中，本阻尼器可以按照图10-11的方式进行连接。

如图10所示，两个阻尼器通过连接螺栓安装在桥梁支座两侧的钢挡块16上，在地震过程中通过两个阻尼器进行组合耗能，充分利用形状记忆合金的抗拉能力和高阻尼橡胶的抗压能力，在反复的地震力作用下达到稳定减震消能的效果。

如图11所示，阻尼器通过连接螺栓安装在混凝土下部结构21与混凝土上部结构20之间，在地震过程中充分利用了高阻尼橡胶材料和形状记忆合金的高弹性与高阻尼的特点，能够在反复的地震力作用下下达到耗能减震的作用。