一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩及其施工方法技术

本发明专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，包括：主体支撑柱和多个外围防护柱；主体支撑柱设置于中心位置；多个外围防护柱均匀的支撑在主体支撑柱的四周，外围防护柱的两端分别连接在主体支撑柱的顶部和底部；主体支撑柱设有内腔，内腔填充有外部绕设电磁线圈的磁流变弹性体；主体支撑柱的顶部内设压电装置、储电装置、加速度传感器和控制器，储电装置与压电装置、控制器和电磁线圈连接，加速度传感器和控制器连接。压电装置受到车辆压力后产生高频电流，储电装置用于储存电能，加速度传感器检测路面振动加速度，当振动加速度达到阈值时，控制储电装置向电磁线圈供电，以调节磁流变弹性体的力学性能，进而改变桥墩的刚度和阻尼。

A kind of vibration energy storage integrated MRE pier and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩及其施工方法
本专利技术属于桥梁领域，涉及一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩及其施工方法。
技术介绍
随着社会的发展，桥梁结构的建设日益增加，桥梁是道路交通建设中不可或缺的重要组成部分。桥墩为多跨桥的中间支承结构，用来架起高架桥，如果桥墩一旦损坏，就会给桥梁带来不可估量的损失，因此桥墩的设计对于整个桥梁系统来说是非常重要的。目前常见的桥墩多数为刚性结构桥墩，在车辆行进过程中会产生噪音与震动等不良影响，尤其是重载车辆，极易造成桥墩的损坏，给人们的生命财产安全带来隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩及其施工方法，在低振动下储能，高振动下释放电能激发桥墩内的磁流变弹性体，从而改变桥墩的强度，可减小重载车辆行进中的振动，且能提高防撞能力。本专利技术提供一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，包括：主体支撑柱和多个外围防护柱；所述主体支撑柱为竖直的柱体，设置于中心位置；多个外围防护柱为弧形柱体，均匀的支撑在主体支撑柱的四周，外围防护柱的两端分别连接在主体支撑柱的顶部和底部；所述主体支撑柱为钢筋混凝土结构，沿其轴向中心设有内腔，所述内腔填充有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体的外部绕设电磁线圈；所述主体支撑柱的顶部内设有压电装置、储电装置、加速度传感器和控制器，储电装置分别通过导线与压电装置、控制器和电磁线圈连接，加速度传感器和控制器通过导线连接；所述压电装置受到车辆压力后产生高频电流，储电装置用于储存电能，加速度传感器检测路面振动加速度并传输给控制器，当振动加速度达到阈值时，控制器控制储电装置向电磁线圈供电，对磁流变弹性体施加可变磁场，以调节磁流变弹性体的力学性能，进而改变桥墩的刚度和阻尼。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述储电装置包括相互连接的A/D转换器和蓄电池，所述A/D转换器将压电装置产生的电流进行整流后储存到蓄电池中。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述压电装置为封装好的压电陶瓷元件；所述压电装置设置于主体支撑柱的顶部的中心位置。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，在绕设电磁线圈的磁流变弹性体外部设有刚性保护套。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述储电装置和控制器设置于保护盒内。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述导线外部套设保护管。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述主体支撑柱呈长方体状，设有四个外围防护柱，四个外围防护柱分别支撑连接在主体支撑柱的四个侧面。在本专利技术的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩中，所述外围防护柱的上部和下部分别涂有荧光漆，下部涂有除绿色、黄色或红色以外其他颜色的荧光漆，上部涂有红色荧光漆。本专利技术还一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩的施工方法，包括以下步骤：步骤1：首先根据内腔形状制作磁流变弹性体，然后在磁流变弹性体的外围缠绕线圈，同时用刚性保护套包裹运至施工现场；步骤2：清理承台，将预制好的磁流变弹性体放置在承台上，绑扎主体支撑柱的钢筋和外围防护柱的钢筋，制作主体支撑柱和外围防护柱的模板并进行安装；步骤3：浇筑主体支撑柱的下部结构和外围防护柱的混凝土，当其有一定强度时将压电装置、储电装置、控制器和加速度传感器放置在下部结构上，连接导线并在导线外部套设保护管，浇筑主体支撑柱的上部结构，当混凝土达到一定强度后拆除模板，然后进行养护；步骤4：最后在外围防护柱的上部和下部相应位置涂刷各色荧光漆，完成桥墩施工。本专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩及其施工方法至少具有以下有益效果：1、本专利技术的桥墩内设有磁流变弹性体，在有电场的情况下，可以激发桥墩内的磁流变弹性体，从而改变桥墩的刚度，减小车辆行驶过程中产生的振动。2、本专利技术的桥墩，由于其自身可以通过桥上行驶的车辆产生电能，无需外部供电，实现自主供电自主调节的系统，节约资源；3、本专利技术的桥墩，其设置围护结构，加强了桥墩的防冲撞的能力，使其在遭受撞击时不用影响到主体结构；4、本专利技术的桥墩采用磁流变弹性体可以吸声、降噪、保护周围环境，设计合理，实用性强。附图说明图1是本专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩的立体图；图2是本专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩的主体支撑柱的剖面图；图3是本专利技术的电磁线圈的供电框图。具体实施方式如图1和图2所示，本专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，包括：主体支撑柱1和多个外围防护柱2。所述主体支撑柱1为竖直的柱体，设置于中心位置；多个外围防护柱2为弧形柱体，均匀的支撑在主体支撑柱1的四周，外围防护柱2的两端分别连接在主体支撑柱1的顶部和底部。所述主体支撑柱1和外围防护柱2都为钢筋混凝土结构，沿主体支撑柱1的轴向中心设有内腔，所述内腔填充有磁流变弹性体3，所述磁流变弹性体3的外部绕设电磁线圈4。如图3所示，所述主体支撑柱1的顶部内设有压电装置5、储电装置6、加速度传感器7和控制器8，储电装置6分别通过导线9与压电装置5、控制器8和电磁线圈4连接，加速度传感器7和控制器8通过导线9连接。所述压电装置5受到车辆压力后产生高频电流，储电装置6用于储存电能，加速度传感器7检测路面振动加速度并传输给控制器8，当振动加速度达到阈值时，控制器8控制储电装置6向电磁线圈4供电，对磁流变弹性体3施加可变磁场，以调节磁流变弹性体3的力学性能，进而改变桥墩的刚度和阻尼。具体实施时，所述储电装置6包括相互连接的A/D转换器和蓄电池，所述A/D转换器将压电装置5产生的电流进行整流后储存到蓄电池中。具体实施时，所述压电装置5为封装好的压电陶瓷元件；所述压电装置5设置于主体支撑柱的顶部的中心位置。具体实施时，在绕设电磁线圈4的磁流变弹性体3的外部设有刚性保护套。具体实施时，所述储电装置6和控制器8设置于保护盒10内。具体实施时，所述导线外部套设保护管。具体实施时，所述主体支撑柱1呈长方体状，设有四个外围防护柱2，四个外围防护柱2分别支撑连接在主体支撑柱1的四个侧面。具体实施时，所述外围防护柱2的上部和下部分别涂有荧光漆11，下部涂有除绿色、黄色或红色以外其他颜色的荧光漆，上部涂有红色荧光漆。本专利技术的一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩的施工方法，包括以下步骤：步骤1：首先根据内腔形状制作磁流变弹性体，然后在磁流变弹性体的外围缠绕线圈，同时用刚性保护套包裹运至施工现场；步骤2：清理承台，将预制好的磁流变弹性体放置在承台上，绑扎主体支撑柱的钢筋和外围防护柱的钢筋，制作主体支撑柱和外围防护柱的模板并进行安装；步骤3：浇筑主体支撑柱的下部结构和外围防护柱的混凝土，当其有一定强度时将压电装置、储电装置、控制器和加速度传感器放置在下部结构上，连接导线并在导线外部套设保护管，浇筑主体支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，其特征在于，包括：主体支撑柱和多个外围防护柱；所述主体支撑柱为竖直的柱体，设置于中心位置；多个外围防护柱为弧形柱体，均匀的支撑在主体支撑柱的四周，外围防护柱的两端分别连接在主体支撑柱的顶部和底部；所述主体支撑柱为钢筋混凝土结构，沿其轴向中心设有内腔，所述内腔填充有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体的外部绕设电磁线圈；所述主体支撑柱的顶部内设有压电装置、储电装置、加速度传感器和控制器，储电装置分别通过导线与压电装置、控制器和电磁线圈连接，加速度传感器和控制器通过导线连接；/n所述压电装置受到车辆压力后产生高频电流，储电装置用于储存电能，加速度传感器检测路面振动加速度并传输给控制器，当振动加速度达到阈值时，控制器控制储电装置向电磁线圈供电，对磁流变弹性体施加可变磁场，以调节磁流变弹性体的力学性能，进而改变桥墩的刚度和阻尼。/n

【技术特征摘要】
1.一种振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，其特征在于，包括：主体支撑柱和多个外围防护柱；所述主体支撑柱为竖直的柱体，设置于中心位置；多个外围防护柱为弧形柱体，均匀的支撑在主体支撑柱的四周，外围防护柱的两端分别连接在主体支撑柱的顶部和底部；所述主体支撑柱为钢筋混凝土结构，沿其轴向中心设有内腔，所述内腔填充有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体的外部绕设电磁线圈；所述主体支撑柱的顶部内设有压电装置、储电装置、加速度传感器和控制器，储电装置分别通过导线与压电装置、控制器和电磁线圈连接，加速度传感器和控制器通过导线连接；
所述压电装置受到车辆压力后产生高频电流，储电装置用于储存电能，加速度传感器检测路面振动加速度并传输给控制器，当振动加速度达到阈值时，控制器控制储电装置向电磁线圈供电，对磁流变弹性体施加可变磁场，以调节磁流变弹性体的力学性能，进而改变桥墩的刚度和阻尼。


2.如权利要求1所述的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，其特征在于，所述储电装置包括相互连接的A/D转换器和蓄电池，所述A/D转换器将压电装置产生的电流进行整流后储存到蓄电池中。


3.如权利要求1所述的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，其特征在于，所述压电装置为封装好的压电陶瓷元件；所述压电装置设置于主体支撑柱的顶部的中心位置。


4.如权利要求1所述的振动储能一体化磁流变弹性体桥墩，其特征在于，在绕设电磁线圈的磁流变弹性体外部设有刚性保护套。

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【专利技术属性】
技术研发人员：霍立平，马兆勇，朱光夫，王小飞，王占宇，兰升洪，刘海峰，董庆玲，李大朋，
申请(专利权)人：沈阳众磊道桥有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21