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原文传递一种拱式变刚度耗能减震地下结构及施工方法

专利名称：	一种拱式变刚度耗能减震地下结构及施工方法
摘要：	一种拱式变刚度耗能减震地下结构及施工方法，属于地下结构减震技术领域。结构包括含拱门式框架、主动变刚度装置、高阻尼橡胶隔层和锚索；含拱门式框架包括立柱、连续梁、钢管拱、拱上支撑柱、刚性垫块、定滑轮和传感器；主动变刚度装置包括方形外筒、矩形滑动块、形状记忆合金丝和紧绳器；刚性垫块顶面与方形外筒底面形心对准并焊接，立柱与土体之间的空隙填充高阻尼橡胶隔层，锚索一端穿过定滑轮和拱上支撑柱与紧绳器焊接连接，另一端穿过立柱和高阻尼橡胶隔层锚固于稳定土层中。利用形状记忆合金马氏体相变形状记忆效应，并与高阻尼橡胶隔层共同工作，主动给框架结构附加了刚度，避免了地下结构与土体发生共振，使地下结构具有较好抗震性能。
专利类型：	发明专利
申请人：	兰州理工大学
发明人：	董建华;吴晓磊;颉永斌;师利君;杨晓宇;任新
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911357141.8
公开号：	CN110984225A
代理机构：	兰州振华专利代理有限责任公司
代理人：	董斌
分类号：	E02D29/045;E02D31/08;E04B1/00;E04B1/98;E04H9/02;E;E02;E04;E02D;E04B;E04H;E02D29;E02D31;E04B1;E04H9;E02D29/045;E02D31/08;E04B1/00;E04B1/98;E04H9/02
申请人地址：	730050 甘肃省兰州市七里河区兰工坪路287号
主权项：	1.一种拱式变刚度耗能减震地下结构，其特征在于：包括含拱门式框架（1）、主动变刚度装置（2）、高阻尼橡胶隔层（3）和锚索（4）；含拱门式框架（1）包括立柱（5）、连续梁（6）、钢管拱（7）、拱上支撑柱（8）、刚性垫块（9）、定滑轮（16）和传感器（19）；连续梁（6）内侧底部中心位置处设有传感器（19）；立柱（5）与连续梁（6）在端部垂直连接并浇筑形成门式框架，立柱（5）中部设有卡槽（10），钢管拱（7）的拱脚伸进卡槽（10）卡在立柱（5）中部位置处；拱上支撑柱（8）一端与钢管拱（7）的拱肩焊接连接，另一端与连续梁（6）内侧底部浇筑为一体，刚性垫块（9）的弧形底面焊接于钢管拱（7）拱顶，且刚性垫块（9）的弧形底面形心与钢管拱（7）拱顶对准，定滑轮（16）设置在拱上支撑柱（8）的外侧，且定滑轮（16）的支座安装于连续梁（6）的底部；主动变刚度装置（2）包括方形外筒（11）、矩形滑动块（12）、形状记忆合金丝（13a）、形状记忆合金丝（13b）和紧绳器（14）；方形外筒（11）内侧端部设置凸体；矩形滑动块（12）由槽钢（17）和热电制冷片（18）组成，将槽钢（17）槽口对接安装形成一个腔体，腔体内固定安装热电制冷片（18）；方形外筒（11）内侧预留凹槽式滑道，滑道上安装矩形滑动块（12），且矩形滑动块（12）位于方形外筒（11）的端部凸体之间；一组形状记忆合金丝（13a）等间距焊接在两个矩形滑动块（12）之间，其中形状记忆合金丝（13a）的端部与矩形滑动块（12）内侧面焊接连接，另一组形状记忆合金丝（13b）等间距焊接在矩形滑动块（12）和拱上支撑柱（8）之间，其中形状记忆合金丝（13b）的一端与矩形滑动块（12）外侧面焊接连接，另一端与拱上支撑柱（8）内侧面固定，紧绳器（14）的端部焊接在矩形滑动块（12）的外侧面形心位置处；高阻尼橡胶隔层（3）由等大小的球状高阻尼橡胶颗粒填充而成的矩形板；含拱门式框架（1）上的刚性垫块（9）顶面与主动变刚度装置（2）上的方形外筒（11）底面形心对准并焊接，含拱门式框架（1）的立柱（5）与土体之间的空隙填充高阻尼橡胶隔层（3），锚索（4）一端穿过含拱门式框架（1）的定滑轮（16）和拱上支撑柱（8）与主动变刚度装置（2）的紧绳器（14）焊接连接，另一端穿过含拱门式框架（1）的立柱（5）和高阻尼橡胶隔层（3）锚固于稳定土层中，形成拱式变刚度耗能减震地下结构。 2.根据权利要求1所述的拱式变刚度耗能减震地下结构，其特征在于：所述的含拱门式框架（1）两侧的立柱（5）中上部开设锚孔（15），锚孔（15）的直径大于锚索（4）的直径。 3.根据权利要求1所述的拱式变刚度耗能减震地下结构，其特征在于：所述的含拱门式框架（1）在每一跨内各含有一个主动变刚度装置（2），钢丝绳穿过中间立柱（5）将每个主动变刚度装置（2）连接为一体。 4.根据权利要求1所述的拱式变刚度耗能减震地下结构，其特征在于：拱上支撑柱（8）中部设置预留孔的直径与锚索（4）的直径相等。 5.根据权利要求1所述的拱式变刚度耗能减震地下结构，其特征在于：所述的刚性垫块（9）的弧形底面与钢管拱（7）的拱顶具有相同的曲率。 6.拱式变刚度耗能减震地下结构的施工方法，其特征在于：其步骤为：（1）明挖地铁车站至设计标高，首先架设立柱（5）和连续梁（6）的模板，在立柱（5）相应设计处预留锚孔（15）及卡槽（10），在连续梁（6）下部预埋拱上支撑柱（8）和定滑轮（16），其次对立柱（5）和连续梁（6）整体浇筑混凝土形成含拱门式框架（1），待混凝土达到设计强度后拆除模板，在立柱（5）外侧填充高阻尼橡胶隔层（3），在连续梁（6）下方安装传感器（19）；（2）预制钢管拱（7），将钢管拱（7）的拱脚对准卡槽（10）安装完成，在钢管拱（7）设计位置处焊接拱上支撑柱（8）和刚性垫块（9）；（3）预制主动变刚度装置（2），将主动变刚度装置（2）焊接在刚性垫块（9）上，并通过钢丝绳将含拱门式框架（1）内部的各个主动变刚度装置（2）串联连接，将形状记忆合金丝（13）竖向对称焊接在矩形滑动块（12）和拱上支撑柱（8）之间；（4）将锚索（4）一端穿过连续梁（6）下部的定滑轮（16）与紧绳器（14）焊接，另一端穿过立柱（5）的预留锚孔（15）和高阻尼橡胶隔层（3）注浆锚固于稳定土层中。
所属类别：	发明专利