形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系制造技术

本发明专利技术涉及一种形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系。本发明专利技术的目的是提供一种结构简单、成本较低、受力合理的形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系。本发明专利技术的技术方案是：一种形状记忆合金环簧组，其特征在于：具有钢棒，钢棒上套有上垫片和下垫片，上、下垫片之间设有耗能和自复位机构，上垫片上方设有螺纹连接于钢棒上的螺母；所述耗能和自复位机构具有若干套装于钢棒上的精钢内环，相邻两精钢内环上共同套装有能在初始状态时使该相邻两精钢内环之间保持一定间隙且能在精钢内环受压、间隙缩小时被精钢内环挤压膨胀的形状记忆合金外环。本发明专利技术适用于桥梁工程领域。

【技术实现步骤摘要】
形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系
本专利技术涉及一种形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系。适用于桥梁工程领域。
技术介绍
采用延性设计方法设计的桥墩，虽然能保证有效的变形和耗能能力，但桥墩会产生较难修复甚至无法修复的永久性损伤，且受损桥梁的维修或更换工作所造成的社会影响和经济损失更是难以预估。为了减少震后桥墩的永久变形，诸多设计理念被提出，其中摇摆-自复位结构被认为是有效的解决方案之一。与传统固定基础的桥墩相比，摇摆-自复位桥墩允许在地震作用下发生抬升，摇摆界面间隙的开合为桥墩提供较大的可恢复变形能力，可显著降低不可逆的损伤和残余变形。形状记忆合金具有超弹性和形状记忆效应，是极具工程应用价值的新兴减震材料。其中，超弹性特性发生于形状记忆合金奥氏体相，由于可逆马氏体相变行为，在室温下可提供高达8％-10％的可恢复应变。超弹性形状记忆合金具有抗疲劳能力强、抗腐蚀能力强(与不锈钢类似)、耗能稳定、无需能量输入等优点，是减震设计的理想材料。现有的采用形状记忆合金的超弹性特性制作的自复位桥墩，大多将形状记忆合金制作为形状记忆合金钢筋或形状记忆合金隔震器，这样的设计虽然可以实现桥墩的自复位性能，但这样做会使形状记忆合金的用量大幅提升，造成造价高昂，且在制作形状记忆合金钢筋的工程中存在材料的切削，将产生大量的材料残余，造成浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、成本较低、受力合理的形状记忆合金环簧组及装配式自复位桥墩体系。r>本专利技术所采用的技术方案是：一种形状记忆合金环簧组，其特征在于：具有钢棒，钢棒上套有上垫片和下垫片，上、下垫片之间设有耗能和自复位机构，上垫片上方设有螺纹连接于钢棒上的螺母；所述耗能和自复位机构具有若干套装于钢棒上的精钢内环，相邻两精钢内环上共同套装有能在初始状态时使该相邻两精钢内环之间保持一定间隙且能在精钢内环受压、间隙缩小时被精钢内环挤压膨胀的形状记忆合金外环。所述精钢内环的外径从其上、下两端至其中间逐渐增大，从而在精钢内环外壁上半部和下半部分别形成外切角面Ⅰ、Ⅱ；所述形状记忆合金外环内壁上半部具有与其对应的两精钢内环中上方精钢内环的外切角面Ⅱ对应接触的内切角面Ⅰ，形状记忆合金外环内壁下半部具有与下方精钢内环的外切角面Ⅰ对应接触的内切角面Ⅱ。所述钢棒分为弯钩钢筋段、棒身段和与所述螺母适配的螺纹段。所述弯钩钢筋段表面有月牙纹或人字纹。所述弯钩钢筋段底部带弯钩。所述耗能和自复位机构中所述精钢内环与所述上、下垫片接触的接触面为平面。一种装配式自复位桥墩体系，其特征在于：具有现浇承台，现浇承台上置有预制扩展基础，预制扩展基础上经桥墩墩身连接盖梁，所述预制扩展基础经所述的形状记忆合金环簧组连接所述现浇承台；所述预制扩展基础上设有若干竖直贯穿该预制扩展基础的安装孔，安装孔内具有支撑台阶，所述形状记忆合金环簧组的钢棒插装于预制扩展基础的安装孔内，钢棒下端固定现浇承台，钢棒上部的螺母、上、下垫片及耗能和自复位机构位于安装孔内、支撑台阶上方且下垫片支撑于支撑台阶上。所述预制扩展基础底面设有抗剪键，所述现浇承台上对应预制扩展基础上的抗剪键设有抗剪槽。所述预制扩展基础上的安装孔围绕所述桥墩墩身均匀分布。所述预制扩展基础上的安装孔由预埋于预制扩展基础内的PVC管道形成。本专利技术的有益效果是：本专利技术中利用的形状记忆合金外环具有大变形能力，配合精钢内环，在有限的外环环数内可以提供很大的变形空间，采用形状记忆合金环簧组可以为自复位桥墩提供足够的弹性变形范围，避免自复位桥墩过早进入塑性阶段，可最大程度地避免残余变形，减少灾后修复工作。本专利技术采用的形状记忆合金环簧组通过受压来提供抗力，因此无需使用特别张拉锚固措施，环簧组的预紧力可以通过施加不同螺母预压紧来调节。本专利技术中形状记忆合金环簧组的主要作用是：提供弯矩抵抗力，通过奥氏体形状记忆合金超弹性特性提供自复位驱动力，通过形状记忆合金材料自身的滞回能力以及形状记忆合金外环和精钢内环的摩擦来提供一种混合耗能机制，保护高强螺栓不会受拉断裂。本专利技术提供的形状记忆合金环簧组是一种无断裂破坏风险的系统，并具备过载保护特性，当环簧组完全压缩后由于内外环相互接触制约而阻止产生更大的变形。本专利技术中预制扩展基础底部的抗剪键可最大程度地避免预制扩展基础与现浇承台之间发生相对滑移，从而可以最大程度的保持异形高强钢棒在摇摆界面附近良好的抗剪性能。此外，通过拧紧高强螺母对形状记忆合金环簧组施加预紧力也可以提高异形高强钢棒的抗剪性能。本专利技术采用在预制扩展基础中预留PVC管道形成安装孔，为钢棒提供保护，既可实现异形钢棒与预制扩展基础的无粘结连接，又能简化施工程序。附图说明图1为实施例中装配式自复位桥墩体系的侧示图。图2为图1的A-A线的剖示图。图3为实施例中形状记忆合金环簧组未压缩时的示意图。图4为实施例中形状记忆合金环簧组压缩后的变形示意图。图5为实施例中预制扩展基础的局部剖示图。图6为实施例中钢棒的安装示意图。图中：1、钢棒；101、钢筋段；102、棒身段；103、螺纹段；2、上垫片；3、下垫片；4、螺母；5、精钢内环；501、外切角面Ⅰ；502、外切角面Ⅱ；6、形状记忆合金外环；601、内切角面Ⅰ；602、内切角面Ⅱ；7、预制扩展基础；8、现浇承台；9、盖梁；10、支撑台阶；11、抗剪键；12、抗剪槽；13、PVC管道；1301、上部圆管；1302、下部圆管14、桥墩墩身；15、桩基。具体实施方式本实施例为一种基于形状记忆合金环簧组的装配式自复位桥墩体系，包括预制扩展基础、现浇承台、桥墩墩身和盖梁。现浇承台与其下方的桩基相连，预制扩展基础置于现浇承台上并经4个形状记忆合金环簧组连接，预制扩展基础上方经桥墩墩身连接盖梁。扩展基础的底部设置抗剪键；现浇承台顶面预留与预制扩展基础底部的抗剪键相契合抗剪槽。本例中预制扩展基础的几何形状为立方体，俯视平面形状为矩形，不失一般性的，建议预制扩展基础的俯视平面形状为正方形。本实施例中桥墩墩身接于预制扩展基础的顶部中心位置，预制扩展基础上、在桥墩墩身周围布置有4个竖直贯穿该预制扩展基础的安装孔，4个安装孔所在方位与桥墩墩身中心点的连线两两相互垂直。不失一般性的，建议4个安装孔布置在预制扩展基础的4个角落方向上。本实施例中安装孔由预埋于在预制扩展基础内并竖直贯穿该预制扩展基础PVC管道形成，PVC管道由上部圆管和下部圆管衔接组成，上部圆管内径大于下部圆管内径，安装孔内在上部圆管和下部圆管交界处形成支撑台阶。本实施例中形状记忆合金环簧组，具有钢棒，钢棒上套有上垫片和下垫片，上、下垫片之间设有耗能和自复位机构，上垫片上方设有螺纹连接于钢棒上的螺母。本例中耗能和自复位机构具有三个套装于钢棒上的精钢内环，相邻两精钢内环上共同套装有形状记忆合金外环，精钢内环的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆合金环簧组，其特征在于：具有钢棒(1)，钢棒(1)上套有上垫片(2)和下垫片(3)，上、下垫片之间设有耗能和自复位机构，上垫片(2)上方设有螺纹连接于钢棒(1)上的螺母(4)；/n所述耗能和自复位机构具有若干套装于钢棒(1)上的精钢内环(5)，相邻两精钢内环(5)上共同套装有能在初始状态时使该相邻两精钢内环(5)之间保持一定间隙且能在精钢内环(5)受压、间隙缩小时被精钢内环(5)挤压膨胀的形状记忆合金外环(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金环簧组，其特征在于：具有钢棒(1)，钢棒(1)上套有上垫片(2)和下垫片(3)，上、下垫片之间设有耗能和自复位机构，上垫片(2)上方设有螺纹连接于钢棒(1)上的螺母(4)；
所述耗能和自复位机构具有若干套装于钢棒(1)上的精钢内环(5)，相邻两精钢内环(5)上共同套装有能在初始状态时使该相邻两精钢内环(5)之间保持一定间隙且能在精钢内环(5)受压、间隙缩小时被精钢内环(5)挤压膨胀的形状记忆合金外环(6)。


2.根据权利要求1所述的形状记忆合金环簧组，其特征在于：所述精钢内环(5)的外径从其上、下两端至其中间逐渐增大，从而在精钢内环(5)外壁上半部和下半部分别形成外切角面Ⅰ、Ⅱ；
所述形状记忆合金外环(6)内壁上半部具有与其对应的两精钢内环(5)中上方精钢内环(5)的外切角面Ⅱ(502)对应接触的内切角面Ⅰ(601)，形状记忆合金外环(6)内壁下半部具有与下方精钢内环(5)的外切角面Ⅰ(501)对应接触的内切角面Ⅱ(602)。


3.根据权利要求1或2所述的形状记忆合金环簧组，其特征在于：所述钢棒(1)分为弯钩钢筋段(101)、棒身段(102)和与所述螺母(4)适配的螺纹段(103)。


4.根据权利要求3所述的形状记忆合金环簧组，其特征在于：所述弯钩钢筋段(101)表面有月牙纹或人字纹。


5.根据权利要求3所述的形状记忆合金环簧组，其特征在于：所述弯钩钢筋段(101)底部带...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小刚，李毅，羊东，陈骥，杨毅，王夏，张维伟，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33