一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，属于桥梁技术领域，包括支座本体、固定在支座本体内的磁敏弹性体承力单元和可变磁场，还包括自感知控制系统，所述自感知控制系统包括依次连通的电极、测量装置、处理器及控制器，所述电极设置在所述磁敏弹性体承力单元上。本发明专利技术通过设置与支座连接的自感知控制系统，实时对减振缓冲工作中的支座组件进行监测和调节，减小冲击载荷作用下桥墩支座的振动响应，有效降低支座事故风险，进而提高整个桥梁的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于桥梁
，具体涉及一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座。
技术介绍
在结构系统的抗震设计中，通常依靠增加结构自身强度或采用被动橡胶支座来提高系统的抗冲隔振性能。被动橡胶支座虽然在一般冲击载荷作用下具有良好的抗冲减震能力，但在大载荷冲击时受其材料限制，不能智能地调节自身刚度来抵抗冲击力破坏，也不能改变自身阻尼来耗散冲击能量，总体上缺乏良好的抗冲减震和耗能的兼容能力，给结构系统的抗冲防护带来极大安全隐患。磁敏弹性体是由微米级铁磁颗粒填充于高分子基体所形成的一种新型智能材料，其模量和阻尼损耗因子可随外加磁场的变化而改变。由磁敏弹性体制作的支座与被动橡胶支座相比具有刚度、阻尼同时可控、稳定性好的特点，能够有效提高系统的隔震性能。然而磁敏弹性体支座参数的实时调节，需借助各种传感器来实现感知，然后输入控制系统，大大增加了整个系统的反馈时延，对一些安全隐患无法及时预警及排除，增加了桥梁事故风险。电阻抗断层成像技术是一种新型无损成像技术，其原理是根据物体内的不同介质以及介质在不同的状态下具有不同的电阻抗，通过向贴于物体表面的电极施加电流来测量引起的电压，然后将所获得的电压值送回处理器，依照一定的图像重建算法来重建关于被测对象内部的电导率分布信息的断层图像。因此，若能将电阻抗成像技术应用于自感知自适应隔震支座系统中，可以避免上述现有技术的缺陷，对实现支座参数的实时调节，对减小冲击载荷作用下结构系统的振动响应、保障结构系统安全具有十分重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，避免现有支座无法真正实现自感知使桥梁存在安全风险的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，包括支座本体、固定在支座本体内的磁敏弹性体承力单元和可变磁场，还包括自感知控制系统，所述自感知控制系统包括依次连通的电极、测量装置、处理器及控制器，所述电极设置在所述磁敏弹性体承力单元上，所述控制器与可变磁场连通，测量装置输入电极电流、测量两两电极间的电压，以及将电压信息传输至处理器；处理器根据电压信息并利用电阻抗成像技术重建磁敏弹性体承力单元的电导率变化情况，从而推算出支座受到冲击力大小，并发送至控制器；控制器根据冲击力大小调整可变磁场的磁场强弱，改变磁敏弹性体承力单元的模量、阻尼损耗因子，使隔震支座的刚度和阻尼与其受到冲击力的大小相适应。进一步，所述支座本体由上盖和下盖组成，所述磁敏弹性体承力单元包括设置于支座本体中心的圆柱隔振柱和环绕在圆柱隔振柱外围的环形隔振柱。进一步，所述支座本体由上盖和下盖组成，所述圆柱隔振柱和环形隔振柱均由磁敏弹性体与导磁钢板层叠而成。进一步，所述电极设置多个、且均匀的布置在圆柱隔振柱磁敏弹性体的四周。进一步，所述可变磁场包括固定在下盖内可对磁敏弹性体产生磁场作用的励磁线圈和与所述励磁线圈连通的可控电源。进一步，所述测量装置包括为每一电极提供工作电流的电极电源和用于测量任两两电极之间电压的电极电压测量器。进一步，每一电极与测量装置独立连接。进一步，所述上盖和下盖均采用钢或铁或导磁金属制成。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设置与支座连接的自感知控制系统，实时对减振缓冲工作中的支座组件进行监测和调节，减小冲击载荷作用下桥墩支座的振动响应，有效降低支座事故风险，进而提高整个桥梁的安全性。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为专利技术的结构示意图。附图标记：1-支座本体；2-电极；3-测量装置；4-处理器；5-导线；6-数据线；7-上盖；8-下盖；9-圆柱隔振柱；10-环形隔振柱；11-磁敏弹性体；12-导磁钢板；13-励磁线圈；14-可控电源；15-控制器；16-电极电源；17-电极电压测量器。具体实施方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，包括支座本体1、固定在支座本体1内的磁敏弹性体承力单元、可变磁场，以及自感知自适应控制系统，本实施例的自感知自适应控制系统包括电极2、测量装置3、处理器4及控制器15，其中，电极2通过导线5与测量装置3连接，测量装置3通过数据线6与处理器4连接，处理器4与可变磁场的可变电源14相连通对可变磁场进行控制，电极2贴附于磁敏弹性体承力单元上，接收磁敏弹性体承力单元在各种载荷作用下的电信号，测量装置3将测得的电信号传输到处理器4，处理器4通过相应的图像重建算法重建出磁敏弹性体承力单元的电导率变化情况，从而推算出支座受到冲击力的大小，进而控制器15发出电流调整指令，使可变磁场的磁场强弱相应改变，从而引起磁敏弹性体的模量、阻尼损耗因子变化，增加隔震支座的刚度和阻尼。因此支座能够自感知冲击力大小，且可根据冲击力大小对电流进行调节，达到智能防护桥梁支座的目的，大大提高支座甚至是整个桥梁的安全性。作为本实施例的改进，支座本体1由上盖7和下盖8组成，磁敏弹性体承力单元包括设置于支座本体1中心的圆柱隔振柱9和环绕在圆柱隔振柱9外围的环形隔振柱10，圆柱隔振柱9和环形隔振柱10均由设置于上盖7和下盖8之间的磁敏弹性体11与导磁钢板12层叠而成，并采用胶粘连固定，当遭遇不定高强度冲击(如地震、爆炸)时，可以防止磁敏弹性体支柱发生断裂等情况，保持其固定状态，从而保证磁敏橡胶支座自身的使用安全。作为本实施例的改进，电极2设置多个，并均匀布置在圆柱隔振柱9上任一磁敏弹性体11的四周厚度面上，且任一电极2与测量装置3独立连接，使各个电极2并联，可以测量任意两两电极之间的电压，进一步，测量装置3包括电极电源16和电极电压测量器17，电极电源16用于产生注入电极的电流，电极电压测量器17用于测量任意两个电极之间的电压，并通过数据线将测量装置3测得的电压数据传输到处理器。作为本实施例的改进，可变磁场包括固定在下盖8内可对所有磁敏弹性体11产生磁场作用的励磁线圈13和与励磁线圈13连通的可控电源14。由于可控电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，包括支座本体、固定在支座本体内的磁敏弹性体承力单元和可变磁场，其特征在于：还包括自感知控制系统，所述自感知控制系统包括依次连通的电极、测量装置、处理器及控制器，所述电极设置在所述磁敏弹性体承力单元上，所述控制器与可变磁场连通，测量装置输入电极电流、测量两两电极间的电压，以及将电压信息传输至处理器；处理器根据电压信息并利用电阻抗成像技术重建磁敏弹性体承力单元的电导率变化情况，从而推算出支座受到冲击力大小，并发送至控制器；控制器根据冲击力大小调整可变磁场的磁场强弱，改变磁敏弹性体承力单元的模量、阻尼损耗因子，使隔震支座的刚度和阻尼与其受到冲击力的大小相适应。

【技术特征摘要】
1.一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，包括支座本体、固定在支座本体内的磁敏
弹性体承力单元和可变磁场，其特征在于：还包括自感知控制系统，所述自感知控制系统
包括依次连通的电极、测量装置、处理器及控制器，所述电极设置在所述磁敏弹性体承力
单元上，所述控制器与可变磁场连通，测量装置输入电极电流、测量两两电极间的电压，
以及将电压信息传输至处理器；处理器根据电压信息并利用电阻抗成像技术重建磁敏弹性
体承力单元的电导率变化情况，从而推算出支座受到冲击力大小，并发送至控制器；控制
器根据冲击力大小调整可变磁场的磁场强弱，改变磁敏弹性体承力单元的模量、阻尼损耗
因子，使隔震支座的刚度和阻尼与其受到冲击力的大小相适应。
2.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，其特征在于：所述
磁敏弹性体承力单元包括设置于支座本体中心的圆柱隔振柱和环绕在圆柱隔振柱外围的
环形隔振柱。
3.根据权利要求2所述的一种基于电阻抗成像技术的自感知桥墩支座，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，牟文俊，王晓杰，刘坤选，孙天宇，刘琳，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85