[发明专利]一种基于大应变FRP的新型自复位耗能支撑

说明书

本发明公开了一种基于大应变FRP的自复位耗能支撑，包括：摩擦耗能系统，由上部外套筒、下部外套筒、第一楔形内芯、第二楔形内芯、左端板以及右端板组成。两楔形内芯位于上下部外套筒中并与上下部外套筒紧密贴合，第一楔形内芯左端和第二楔形内芯右端伸出外套筒分别与左端板和右端板相连；自复位系统由FRP条带或整包的FRP和上下部外套筒组成，FRP为大应变FRP，采用条带FRP形式时，FRP条带均匀分布在上下部外套筒两侧，并且上端与上部外套筒顶端紧密连接，下端与下部外套筒底端紧密连接；当采用整包的FRP形式时，FRP完全包裹上下部外套筒，上端与上部外套筒顶端紧密连接，下端与下部外套筒底端紧密连接，该支撑具有良好实用性、耗能能力及自复位能力。

技术领域

本发明属于结构工程消能减震技术领域，具体地说，是涉及一种基于大应变FRP的新型自复位耗能支撑。

背景技术

桥梁结构震后残余变形的存在会严重减小结构本身抵抗余震的能力，并且增加震后桥梁结构加固维修费用，甚至需要将其推倒重建，从而造成了巨大的经济损失。为了减少震后结构的残余位移，学者们提出了不同种类的自复位耗能支撑。该体系通过耗能装置消耗地震输入能量，保护主体结构安全，同时通过附加自复位装置提供自恢复力从而减小甚至消除结构残余变形，保证结构震后能够恢复其使用功能。附加自复位耗能装置既能够提高结构的耗能性能又减小震后结构的残余位移，所以受到许多专家学者青睐。常见的耗能系统有主要分为钢材塑性变形耗能、摩擦耗能和粘弹性材料耗能三大类。而摩擦耗能相比粘弹性材料耗能和钢材塑性变形耗能显得更有优势：对荷载频率和周围环境不敏感、相对便宜、耗能大且稳定、可重复利用且生产简单。耐疲劳自复位系统主要分为形状记忆合金(SMA)类和弹性材料类(如碟簧、弹簧等)两大类。但是SMA价格昂贵，应变超过8％之后会出现应力强化、塑形位移减小以及刚度下降的现象，容易受温度的影响，且随着荷载频率的增加SMA耗能能力有所下降。而弹簧类组件较多，安装复杂。而自复位支撑多采用单组预压碟簧提供恢复力不能充分利用碟簧的轴向变形能力，且预压碟簧的过程中需要使用大型加载设备，对安装环境要求较高。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术所存在的问题之一，提供一种具有良好的自复位及耗能能力，并且容易安装及更换的新型自复位滑移摩擦支撑。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于大应变FRP的新型自复位耗能支撑，主要由两端的端板以及中间的摩擦耗能系统和FRP自复位系统组成；

所述摩擦耗能系统由上部外套筒、下部外套筒、第一楔形内芯、第二楔形内芯、左端板以及右端板组成。

具体的，所述上部外套筒与第一楔形内芯及第二楔形内芯的上部紧密贴合，所述下部外套筒与第一楔形内芯及第二楔形内芯的下部紧密贴合，上部外套筒与下部外套筒结构相同关于中轴线上下对称。

具体的，所述第一楔形内芯左端伸出上下部外套筒与左端板相连接，所述第二楔形内芯右端伸出上下部外套筒与右端板相连接，第一楔形内芯及第二楔形内芯都可以在套筒中运动，当两端板受挤压时，端板同时挤压楔形内芯运动，为了避免内芯在外套管凹槽轨道中滑动时出现应力集中现象，楔形内芯边缘和外套管凹槽轨道棱角处采用弧形设计。

所述自复位系统由FRP、上部外套筒、下部外套筒组成，FRP可分为FRP条带及FRP整包两种形式；

具体的，所述FRP为大应变FRP，断裂应变大，具有良好的延性。

具体的，所述FRP条带形式中FRP条带上端与上部外套筒紧密连接，下端与下部外套筒紧密连接，条带FRP均匀的分布在上下部外套筒的两侧，所述FRP整包形式中FRP将整个外套筒包裹，上部及下部与外套筒紧密连接。

具体的，所述FRP的纤维方向在附图中均为上下走向。

本发明的工作原理如下：