基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述桥梁隔振支座包括上台座、下台座以及设置于所述上台座与所述下台座之间的一维声子晶体结构，所述一维声子晶体结构包括呈上下设置的两个隔振单元，两个所述隔振单元之间以及所述隔振单元与所述上台座、所述下台座之间均设置有橡胶夹层，所述隔振单元包括自上而下依次设置的永磁体、抗压磁流变弹性体和具有铁芯的第一励磁线圈，所述下台座对应于所述一维声子晶体结构的正下方的位置埋设有第一压电单元，所述第一压电单元的输出端经整流电路与所述第一励磁线圈相连。本实用新型专利技术的优点是：隔振支座的刚度和阻尼可以根据受到的振动力进行自适应调节，从而达到良好的隔振效果。

Stiffness damping adaptive bridge isolation bearing based on one-dimensional phononic crystal structure

The utility model discloses a stiffness damping adaptive bridge vibration isolation bearing based on a one-dimensional phononic crystal structure, which is characterized in that the bridge vibration isolation bearing comprises a upper seat, a lower seat and a one-dimensional phononic crystal structure arranged between the upper seat and the lower seat. The one-dimensional phononic crystal structure comprises two vibration isolation units arranged in an upper and a lower position, and two vibration isolation units Rubber interlayer is arranged between the units and between the vibration isolation unit and the upper pedestal and the lower pedestal. The vibration isolation unit comprises permanent magnet, compressive magnetorheological elastomer and a first excitation coil with iron core successively arranged from top to bottom. The first piezoelectric unit and the first piezoelectric unit are embedded in the position directly below the one-dimensional phononic crystal structure corresponding to the lower part of the one-dimensional phononic crystal structure The output end of the piezoelectric unit is connected with the first excitation coil through a rectifier circuit. The utility model has the advantages that: the stiffness and damping of the vibration isolation support can be adjusted adaptively according to the vibration force received, so as to achieve good vibration isolation effect.

【技术实现步骤摘要】
基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座
本技术涉及桥梁减振
，具体涉及一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座。
技术介绍
桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，位于桥梁和垫石之间，它能将桥梁上部结构承受的荷载和变形（位移和角转）可靠地传递给桥梁下部结构，是桥梁的重要传力装置。有固定支座和活动支座两种。桥梁工程常用的支座形式包括：油毛毡或平板支座、板式橡胶支座、球型支座、钢支座和特殊支座等，其中，传统的桥梁橡胶支座使用寿命低，并且出厂后刚度阻尼不可调节。随着桥梁建设事业的不断发展，桥梁的振动损伤和振动噪声逐渐引起人们的关注，当桥梁上方经常有重型设备经过或发生地震时，大多数的隔振装置都会发生损坏，从而危及桥梁安全。因此，开发出一种可有效降低桥梁振动损伤以及振动噪声的隔振装置十分有必要。
技术实现思路
本技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，该桥梁隔支座通过在上台座与下台座之间设置层状的一维声子晶体周期性结构，利用压电单元受挤压时产生电压进而改变通入励磁线圈的电流大小，从而实现通过识别振动效应的大小以自适应调节支座的刚度和阻尼。本技术目的实现由以下技术方案完成：一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述桥梁隔振支座包括上台座、下台座以及设置于所述上台座与所述下台座之间的一维声子晶体结构，所述一维声子晶体结构包括呈上下设置的两个隔振单元，两个所述隔振单元之间以及所述隔振单元与所述上台座、所述下台座之间均设置有橡胶夹层，所述隔振单元包括自上而下依次设置的永磁体、抗压磁流变弹性体和具有铁芯的第一励磁线圈，所述下台座对应于所述一维声子晶体结构的正下方的位置埋设有第一压电单元，所述第一压电单元的输出端经整流电路与所述第一励磁线圈相连。所述上台座底部中央设置有一多面体凸台，所述下台座顶部中央对称设置有两个承台，所述承台具有与所述凸台的侧斜面相适配的斜面。所述一维声子晶体结构的形状为圆柱状，其数量为4个，且所述一维声子晶体结构对称设置于所述承台外侧。所述侧斜面与所述斜面之间设置有抗剪磁流变弹性体，所述承台内埋设有与所述侧斜面相平行的第二压电单元，所述承台内还设置有第二励磁线圈，所述第二励磁线圈位于所述多面体凸台外围，所述第二压电单元的输出端经整流电路与所述第二励磁线圈相连。所述多面体凸台为导磁多面体凸台。所述第一压电单元和第二压电单元，所述第一压电单元和所述第二压电单元均包括上极板、下极板以及所述上极板和所述下极板之间的压电材料层。所述多面体凸台外周还设置有第三励磁线圈，所述第二压电单元的输出端经整流电路与所述第三励磁线圈相连。所述上台座上方还设置有支座上承板，所述下台座下方还设置有支座下承板，所述上台座与所述支座上承板之间以及所述下台座与所述支座下承板之间均设置有减振垫。所述减振垫为锌铝合金减振阻尼垫。所述支座上承板和所述支座下承板的四角均设置有螺栓孔，所述支座上承板通过螺栓固定于桥梁底面，所述支座下承板通过螺栓固定于桥墩顶面。本技术的优点是：有效解决了传统的桥梁橡胶支座使用寿命低、并且出厂后刚度阻尼不可调节的弊端，可实现刚度和阻尼的自适应调节，达到更佳的隔振效果。附图说明图1为本技术中桥梁隔振支座的结构示意图；图2为图1中A-A剖面的示意图；图3为本技术中一维声子晶体结构的示意图；图4为本技术中压电单元与励磁线圈的连接示意图；图5为抗剪磁流变弹性体的设置位置示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-5，图中标记1-21分别为：支座上承板1、上台座2、下台座3、支座下承板4、多面体凸台5、承台6、一维声子晶体结构7、永磁体8、抗压磁流变弹性体9、第一励磁线圈10、橡胶夹层11、铁芯12、第一压电单元13、抗剪磁流变弹性体14、第二压电单元15、第二励磁线圈16、第三励磁线圈17、上极板18、下极板19、压电材料层20、整流电路21。实施例：如图所示，本实施例具体涉及一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，该桥梁隔支座通过在上台座与下台座之间设置层状的一维声子晶体周期性结构，利用压电单元受挤压时产生电压进而改变通入励磁线圈的电流大小，从而实现通过识别振动效应的大小以自适应调节支座的刚度和阻尼。如图1-3所示，本实施例中的一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座包括自上而下依次设置的支座上承板1、上台座2、下台座3以及支座下承板4，其中，支座上承板1和上台座2呈凹凸配合，支座下承板4和下台座3也呈凹凸配合，以实现支座的横向限位；支座上承板1和支座下承板4的四角均开设有螺栓孔，支座上承板1通过螺栓与桥梁底面连接固定，支座下承板4则通过螺栓与桥墩顶部连接固定；此外，支座上承板1与上台座2之间以及支座下承板4与下台座3之间还设置有一层减振垫，本实施例中的减振垫具体选用锌铝合金减振阻尼垫，以有效控制支座的振动水平，从而使噪声减小、磨损减小。如图1-3所示，在上台座2和下台座3之间设置有一维声子晶体结构7，该一维声子晶体结构7呈层状结构，包括呈上下设置的两个隔振单元，这两个隔振单元之间设置有橡胶夹层11，且位于上方的隔振单元与上台座2之间同样设置有橡胶夹层11，位于下方的隔振单元与下台座3之间也设置有橡胶夹层11；每个隔振单元包括自上而下依次设置的永磁体8、抗压磁流变弹性体9和第一励磁线圈10，抗压磁流变弹性体9的弹性模量可随外加磁场强度而变化，与普通磁流变液相比，不但具有可控性、可逆性、响应迅速等优异性能，还具有稳定性好的优点；第一励磁线圈10绕设在铁芯12的外围，从而当第一励磁线圈10通入电流产生磁场时，铁芯12可使其获得较强的磁场，从而使位于该磁场有效影响范围内的抗压磁流变弹性体9的刚度和阻尼发生变化以满足设计要求；“橡胶夹层11-隔振单元-橡胶夹层11-隔振单元-橡胶夹层11”呈一维声子晶体周期性结构，当桥梁振动自上而下传播时，一维声子晶体结构7将产生带隙，具有抑制多频段振动向下传递的良好效果。如图1、4所示，在下台座3的上部对应于一维声子晶体结构7的正下方的位置处埋设有第一压电单元13，第一压电单元13包括上极板18、下极板19以及填充在两者之间的压电材料层20，当第一压电单元13受到上部压力的挤压时，压电材料层20将产生变形，从而在上极板18和下极板19上产生等量的异号电量，即两板之间产生电压，即电压的大小与所受的压力大小一一对应；第一压电单元13的输出端经整流电路21与第一励磁线圈12的输入端相连，利用整流电路21将电压信号转化为对应的电流信号输入到第一励磁线圈12中，也即第一压电单元13的电压大小与输入到第一励磁线圈12中的电流大小一一对应，电流大小的不同将产生不同的磁场，使得抗压磁流变弹性体9的刚度和阻尼发生变化，从而通过识别振动效应的大小实现自适应地调整支座的刚度和阻尼，达到良好的减振降噪效果。如图1、4、5所示，在上台座2的底部中央设置有一多面体凸台5，而下台座3的上部中央对称设置有两个承台6，承台6具有与多面体凸台5的斜侧面相适配的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述桥梁隔振支座包括上台座、下台座以及设置于所述上台座与所述下台座之间的一维声子晶体结构，所述一维声子晶体结构包括呈上下设置的两个隔振单元，两个所述隔振单元之间以及所述隔振单元与所述上台座、所述下台座之间均设置有橡胶夹层，所述隔振单元包括自上而下依次设置的永磁体、抗压磁流变弹性体和具有铁芯的第一励磁线圈，所述下台座对应于所述一维声子晶体结构的正下方的位置埋设有第一压电单元，所述第一压电单元的输出端经整流电路与所述第一励磁线圈相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述桥梁隔振支座包括上台座、下台座以及设置于所述上台座与所述下台座之间的一维声子晶体结构，所述一维声子晶体结构包括呈上下设置的两个隔振单元，两个所述隔振单元之间以及所述隔振单元与所述上台座、所述下台座之间均设置有橡胶夹层，所述隔振单元包括自上而下依次设置的永磁体、抗压磁流变弹性体和具有铁芯的第一励磁线圈，所述下台座对应于所述一维声子晶体结构的正下方的位置埋设有第一压电单元，所述第一压电单元的输出端经整流电路与所述第一励磁线圈相连。2.根据权利要求1所述的一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述上台座底部中央设置有一多面体凸台，所述下台座顶部中央对称设置有两个承台，所述承台具有与所述凸台的侧斜面相适配的斜面。3.根据权利要求2所述的一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述一维声子晶体结构的形状为圆柱状，其数量为4个，且所述一维声子晶体结构对称设置于所述承台外侧。4.根据权利要求2所述的一种基于一维声子晶体结构的刚度阻尼自适应桥梁隔振支座，其特征在于所述侧斜面与所述斜面之间设置有抗剪磁流变弹性体，所述承台内埋设有与所述侧斜面相平行的第二压电单元，所述承台内还设置有第二励磁线圈，所述第二励磁线圈位于所述多面体凸台外围，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗锟，张新亚，雷晓燕，冯青松，刘林芽，欧开宽，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：江西,36