[发明专利]基于电磁感应空间定位的强震可复位隔震垫装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于大型土木工程结构的抗震与减震措施技术领域，尤其适用于经历强烈地震作用后大型建筑结构基础底部隔震垫永久变形的非接触式量测及其自动复位。

背景技术

近年来，强烈地震灾害造成的严重后果一再警示我们，强震作用下，保障人口密集区公用建筑物，以及核电、水利大坝等重要工程结构的抗震安全性，可有效地保护人们的生命财产安全。以削弱地震作用下结构动力响应幅值为目的的主动控制、被动控制等抗震措施研究发展迅速。这其中，布置于建筑物基础底部的大型分布式隔振垫体系，作为结构被动式隔振系统的典型代表应用最为广泛。

由于隔振垫的水平向剪切刚度显著低于上部结构的侧向刚度，从而地震载荷作用下，隔振垫会发生较大幅度的水平向剪切变形并发挥能量耗散作用，削弱传播到上部结构的地震能量。其减震效果已经通过数值仿真、振动台动力模型试验及真实震害调查所验证。地震作用结束后，一般认为隔振垫的弹性能力会恢复原位，不影响后续功能的继续使用。

但强烈地震作用下，不可否认隔振垫在震后可能会因塑性变形产生一定的残余量使其无法完全恢复到原始空间位置。残余形变的大小可能导致隔振垫的竖向偏心，影响其减震效率，对于核电站等重型建筑结构威胁其后续抗震安全。

同时，隔振垫布置于基础底部，空间狭小，人工或者直接量测震后变形难度大，而核电站，尤其安全壳等建筑物在整个运行期内的不可更换增加了隔振垫复位处理的复杂性，目前缺乏有效的技术措施。据此，本发明拟基于非接触式的电磁感应定位方法，通过简单构造，捕捉隔振垫在地震中的真实变形特征，量测其震后残余变形，并利用定位线槽布置隔振垫逐层调整的自动化复位装置，达到有效增强隔振垫等减震装置应用性能的目的。

利用电磁定位技术的基本原理，进行土建工程结构变形观测的应用相对较少。目前土建结构变形常用到的非接触式定位方法主要有激光位移传感器、GPS等，但这些措施对装置的安装环境、测量条件均有较高的要求。以GPS为例，需要待测点能接收到卫星信号，不能被掩盖物遮挡。目前，隔振垫的震害调查显示，电动小车等装置钻入隔振垫之间，由视频传输的形式定性观察隔振垫的变形与受损情况仍是常用的方法，其精度与可靠性值得探讨。基于电磁感应定位技术动态监测隔震垫变形的研究尚未见报道。利用本发明,可准确测量出隔震垫内部每层所发生的形变，根据变形数据工作人员便可由数据处理获得隔振垫整体的空间变形曲线，为复位装置将隔震垫严格恢复原状提供依据。本项发明，可有效提升隔振垫的使用可靠性，促进隔振措施在核电等重要建筑结构抗震领域的使用，保障抗震安全。

发明内容

本发明将提供一种基于非接触式的电磁感应空间定位测量隔震垫形变并使其复位的装置及设计方法，关注于解决大型土木工程结构底部隔震垫经历强烈地震后发生永久变形测量及其复位的问题，可以将震后强震可复位隔震垫整体的空间变形曲线在计算机上显示出来，并获得其形变量，通过控制底部的下固定钢板使强震可复位隔震垫逐层恢复原始状态。这种电磁感应空间定位测量方式具有装置简单、测量可靠、便于数据搜集和操作简便等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的:

以待测强震可复位隔震垫预设定位线槽内贴附的感应接收器为基本测量单元，强震可复位隔震垫发生的变形将以逐层的感应接收器在水平面X、Y方向的坐标变化来体现。

本发明的一种基于电磁感应空间定位强震可复位隔震垫装置，包括：上固定钢板、下固定钢板、导电金属棒a、导电金属棒b、导电金属棒c、限位棒a、限位棒b、限位棒c、导电金属板、电磁定位仪、计算机、开关控制器、直流电源、预留孔a、预留孔b、预留孔c、预留孔d、预留孔e、预留孔f、第一定位线槽、第二定位线槽、第三定位线槽、下连接钢板、强震可复位隔震垫层、上连接钢板、保护橡胶层、感应接收器。

强震可复位隔震垫层上侧与上连接钢板相连，下侧与下连接钢板相连，在强震可复位隔震垫层外侧紧贴有保护橡胶层；第一定位线槽、第二定位线槽、第三定位线槽布设在强震可复位隔震垫层上，强震可复位隔震垫层定位线槽的内壁上贴附有感应接收器。

上固定钢板与上连接钢板相连，下固定钢板与下连接钢板相连；在下连接钢板上设有预留孔a、预留孔b和预留孔c，下固定钢板设有预留孔d、预留孔e和预留孔f；限位棒a穿过预留孔d和预留孔a进入第一定位线槽，限位棒b穿过预留孔e和预留孔b进入第二定位线槽，限位棒c穿过预留孔f和预留孔c进入第三定位线槽。