[发明专利]基于智能磁控橡胶支座的桥墩缓冲隔振多功能试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁冲击防护试验平台，具体涉及一种基于智能磁控橡胶支座的桥墩缓冲隔振多功能试验平台。

背景技术

桥梁是交通生命线的重要组成部分，但是在其服役中面临车辆过载与撞击、船撞桥墩、地震、爆炸等大载荷作用威胁时，常在梁、墩处产生很大的冲击破坏力和移位，轻则引起墩梁结构损伤、重则造成坍塌，从而给人民生命财产和国民经济发展带来危害。目前，为了提高桥墩隔减振及缓冲能力，通常在桥的梁与墩(台)之间设置被动支座(如钢支座、橡胶支座、特殊抗震支座等类型)，它具有较高的垂向刚度和较低的水平弹性(刚度)，能够一定程度地通过延长结构振动周期来减少冲击振动对桥梁上部结构的破坏力。从工作情况上来说以上支座都属于被动支座，即相关参数值在生产后就不可调。但在现实中，桥梁在面对不同激励输入时所需的最佳结构参数是不同的，另外传统被动支座在一般振动载荷作用下虽然具有良好的隔减振性能，但在大载荷冲击下却无法“智能”地调节自身刚度、提升竖向强度来抵抗冲击力、大变形和耗散瞬间大能量，因而在大水平剪切力作用下会产生破坏性的位移，总体上缺乏良好的抗冲击和振动隔离的兼容能力。

目前，智能材料已广泛应用于车辆、建筑、振动控制等领域。其中，智能磁控橡胶可由磁场改变其弹性特性，从而改变其刚度(阻尼)等参数值。利用智能磁控橡胶作为桥梁支座，可以根据桥梁运行情况和环境抗冲隔振要求，实时调整缓冲隔振支座的刚度、阻尼等参数，有望克服被动支座缓冲隔振能力受限的问题。因而，越来越多的人渴望将智能磁控橡胶支座用于现实桥梁缓冲隔振当中。然而其问题在于，如果用实际的桥梁来研究其缓冲隔振和结构防护问题，不仅耗费庞大，而且试验操作十分困难，进而难以实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于智能磁控橡胶支座的桥墩缓冲隔振多功能试验平台，该试验平台充分考虑了桥的梁-支座-墩面临的冲击振动激励工况的多样性，考虑了试验中支座更换、测试、控制、评价一体的多功能特性，可以同时把桥梁和支座作为一个整体进行缓冲隔振系统的测试、控制和评价。

该试验平台的主要功能包括：1)可以模拟桥梁在车辆撞击、过载和地震等多种冲击振动工况下，梁-支座-墩系统的缓冲隔振响应；2)能够改变冲击载荷模拟发生器个数、排列方式和载荷施加位置以及基座振动激励方式，具有载荷施加的多样性；3)包含一套完整的试验测控系统，可以对试验平台的激励输入、支座参数控制以及平台响应进行数据采集合评价；4)为考虑平台的通用性，可以对模拟台的支座进行更换，进行被动支座或半主动智能磁控橡胶支座的缓冲隔振性能比较分析。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于智能磁控橡胶支座的桥墩缓冲隔振多功能试验平台，包括桥面垂向冲击载荷模拟发生器、顺桥向冲击载荷模拟发生器、桥面模拟平台、智能磁控橡胶支座、桥墩模拟体、基座振动台、位移传感器、加速度传感器、应变片、控制器、智能磁控橡胶支座驱动电源；

所述桥墩模拟体固定在基座振动台和桥面模拟台之间，在桥面模拟台上安装若干个桥面垂向冲击载荷模拟发生器，在其顺桥向平面安装若干个顺桥向冲击载荷模拟发生器；所述桥面模拟台下方安装若干个智能磁控橡胶支座，在每个智能磁控橡胶支座侧面安装应变片；在桥面模拟平台上方安装若干个位移传感器和加速度传感器；

所述桥面垂向冲击载荷模拟发生器、顺桥向冲击载荷模拟发生器和基座振动台用来模拟桥墩-支座系统受到的多种振动激励输入；所述智能磁控橡胶支座用来隔减桥面-墩台之间的相对冲击及振动；所述应变片用来测试支座应力应变变化；所述控制器分别与位移传感器、加速度传感器、应变片和桥面垂向冲击载荷模拟发生器、顺桥向冲击载荷模拟发生器、基座振动台连接，控制器还通过智能磁控橡胶支座驱动电源与智能磁控橡胶支座连接，对试验平台模拟的若干种工况下桥梁-支座模拟系统的冲击振动进行测试和控制。

进一步，所述试验平台上安装的智能磁控橡胶支座(5)采用被动支座或半主动支座，通过试验平台的试验结果得出被动支座或半主动支座的缓冲隔振性能，从而对比各种支座的冲击防护性能差异。