具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及桥梁的减隔震技术领域。
【背景技术】
[0002] 强震作用下桥梁结构经常发生落梁和相邻跨主梁间碰撞的灾害，这将导致严重后 果。减隔震设计被证明是一种有效的抗震策略，能最大限度减小结构损伤，但是，现有技术 中的减隔震设计将导致桥梁结构的位移较大，落梁和相邻跨主梁之间的碰撞风险增加，传 统的桥梁减隔震支座不能有效控制这种风险，或者虽然降低了这种风险，但是牺牲了减隔 震机制充分发挥所需要的变形能力和耗能能力。
[0003] 因此，如何研发一种既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又能充分发 挥减隔震设计的优势，能够较为全面地提高桥梁结构抵御地震风险的能力的具有防落梁和 防碰撞功能的减隔震结构，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题，是提供一种具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结 构，其既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又能充分发挥减隔震设计的优势，能 够较为全面地提高桥梁结构抵御地震风险的能力。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
[0006] -种具有防落梁和防碰撞功能的减隔震结构，包括分别位于主梁I与桥墩之间的 连接系统I、位于主梁n与桥墩之间的连接系统n、PLc智能控制系统和电源，所述连接系统 I包括连接主梁I与桥墩的磁流变阻尼器I、测量主梁I与桥墩相对位移的位移传感器I和位 于主梁I与桥墩之间的支座I;所述连接系统n包括连接主梁n与桥墩的磁流变阻尼器n、 测量主梁n与桥墩相对位移的位移传感器n和位于主梁n与桥墩之间的支座n;所述磁流 变阻尼器I和所述磁流变阻尼器n分别通过传输通道I和传输通道m与plc智能控制系统连 接，所述位移传感器I和位移传感器n分别通过传输通道n和传输通道iv将相对位移信号 传输至PLC智能控制系统;PLC智能控制系统经过分析计算，分别向位移传感器I和位移传感 器n输入工作电压，并分别向磁流变阻尼器I和磁流变阻尼器n输入控制电压;所述电源与 plc智能控制系统连接。
[0007] 作为优选，还包括力传感器和力传感器，所述力传感器和力传感器分别位于磁流 变阻尼器和磁流变阻尼器n的端部，所述力传感器和力传感器分别将实时采集的力信号传 输至plc智能控制系统。
[0008] 作为优选，所述磁流变阻尼器I的一端与主梁I的底端相连，另一端与桥墩的顺桥 向侧壁相连，磁流变阻尼器n的一端与主梁n的底端相连，另一端与桥墩的顺桥向侧壁相 连。
[0009]作为优选，所述支座I和支座n为常规支座或减隔震支座。
[0010]作为优选，所述位移传感器I和位移传感器n采用拉线式位移传感器或红外位移 传感器。
[0011] 作为优选，所述力传感器I与磁流变阻尼器I串联连接，所述力传感器n与磁流变 阻尼器n串联连接，所述力传感器和力传感器分别通过传输通道I传输通道m与plc智能控 制系统连接。
[0012] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:现有技术中的减隔震设计将导致桥梁 结构的位移较大，落梁和相邻跨主梁之间的碰撞风险增加，传统的桥梁减隔震支座不能有 效控制这种风险，或者虽然降低了这种风险，但是牺牲了减隔震机制充分发挥所需要的变 形能力和耗能能力。本实用新型分别利用位于主梁I与桥墩、主梁n与桥墩之间的位移传感 器I和位移传感器n与磁流变阻尼器I和磁流变阻尼器n，实时采集相对位移信号传输至 plc智能控制系统;plc智能控制系统将位移信号转换为搭接长度信号，并结合时间信息实 时分析判断主梁I与桥墩、主梁n与桥墩的搭接状态、主梁I与主梁n之间的间距状态和搭 接长度变化趋势;plc智能控制系统根据主梁I与桥墩、主梁n与桥墩的搭接状态、主梁I与 主梁n之间的间距状态和搭接状态变化趋势，分别调节位于主梁I与桥墩、主梁n与桥墩之 间的磁流变阻尼器I和磁流变阻尼器n的输入电压，控制主梁I和主梁n相对于桥墩的移 动。本实用新型实现了桥梁减隔震的半主动控制，通过实时采集主梁和桥墩的状态和运动 趋势，通过plc智能控制系统实时控制磁流变阻尼器的阻尼力，达到减隔震的效果。
[0013]本实用新型提供的减隔震结构既能防止落梁和相邻跨主梁间碰撞灾害的发生，又 能充分发挥减隔震设计的优势，能够较为全面地提高桥梁结构低于地震风险的能力。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的实施例一的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的实施例二的结构示意图；
[0016]图3为本实用新型的主梁I和主梁n与桥墩相对位移示意图；
[0017] 各图号名称为：1 一磁流变阻尼器I，2-力传感器I，3-传输通道I，4一位移传感器 I，5-传输通道n，6-支座I，7-磁流变阻尼器n，8-力传感器n，9一传输通道m，1〇-位 移传感器n，11一传输通道IV，12-支座n，13-智能控制系统，14一电源，15-主梁I，16- 主梁n，17-桥墩。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0019] 实施例一
[0020] 如图1、图3所示，本实用新型包括分别位于主梁115与桥墩17之间的连接系统I、位 于主梁n16与桥墩17之间的连接系统n、PLC智能控制系统13和电源14,所述连接系统I包 括连接主梁115与桥墩17的磁流变阻尼器II、测量主梁115与桥墩17相对位移的位移传感器 14和位于主梁115与桥墩17之间的支座16;所述连接系统n包括连接主梁n16与桥墩17的 磁流变阻尼器n7、测量主梁n16与桥墩17相对位移的位移传感器n1〇和位于主梁n16与 桥墩17之间的支座n12;所述磁流变阻尼器11和所述磁流变阻尼器n7分别通过传输通道I 3和传输通道m9与PLC智能控制系统13连接，所述位移传感器14和位移传感器n10分别通 过传输通道n5和传输通道IV11将相对位移信号传输至PLC智能控制系统13;PLC智能控制 系统13结合由相对位移信号转换的搭接长度信号和时间信号经过分析计算，分别向位移传 感器14和位移传感器n10输入工作电压，并分别向磁流变阻尼器11和磁流变阻尼器n7输 入控制电压;所述电源14与PLC智能控制系统13连接。
[0021] 进一步的，所述磁流变阻尼器II的一端与主梁115的底端相连，另一端与桥墩17的 顺桥向侧壁相连，磁流变阻尼器117的一端与主梁II16的底端相连，另一端与桥墩17的顺桥 向侧壁相连。
[0022] 进一步的，所述支座16和支座n12为常规支座或减隔震支座。
[0023] 进一步的，所述位移传感器14和位移传感器n10采用拉线式位移传感器或红外位 移传感器。
[0024]本实用新型的工作原理和工作过程为：
[0025] 首先，分别利用位于主梁115与桥墩17之间的位移传感器14、主梁II16与桥墩17之 间位移传感器n1〇，实时测量主梁115和主梁n16与桥墩17之间相对位移xi和X2;并将位移 信号通过PLC智能控制系统13,转换为主梁115和主梁n16与桥墩17之间搭接长度cU和d2,计 算公式为(11 = 131+11，(12 =匕2-12;根据已知的桥墩沿顺桥向的宽度3计算主梁115和主梁1116 的相对距离d3,计算公式如为d^a-cU-cM其中h为主梁I与桥墩的初始搭接长度，b2为主梁 n与桥墩的初始搭接长度）；PLC智能控制系统13结合自身实时记录的时间t，实时分析判断 主梁115与桥墩17、主梁II16与桥墩17的搭接状态、主梁115与主梁II16之间的间距状态和 搭接长度变化趋势。
[0026]主梁115与桥墩17、主梁II16与桥墩17的搭接长度变化趋势判断方法为，
1时，di有增大趋势，i=l，2; 时，di有减小趋势，i=l，2;
[0029] 其中，di和t为当前步记录的搭接长度和记录时间，diQ和to和上一步记录的搭接长 度和记录时间。
[0030] 主梁115与桥墩17、主梁n16与桥墩17的搭接状态和主梁115与主梁n16之间的间 距状态划分为3种，分别为：
[0031] ①自由区域为de(dy，+~）段。此区域预示着结构安全，没有落梁或碰撞的危险， 即主梁115、主梁II16与桥墩17的搭接长度或主梁115与主梁II16之间的间距处于安全状 〇
[0032] ②控制区域为de(du，dy]段。此区域结构虽然没有落梁或碰撞的危险，但是其安 全储备较小，需要警惕位移d进一步减小