CN108166381A - 一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于桥梁减震技术领域，公开了一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，包括：压电陶瓷片、上电极板、下电极板、磁化金属颗粒、整流器、升压电路以及弹性壳体；所述上电极板和所述下电极板相对设置在所述弹性壳体内，所述磁化金属颗粒设置在所述上电极板和所述下电极板之间；所述压电陶瓷片设置在所述下电极板的底部与所述弹性壳体之间；所述压电陶瓷片通过整流器与所述升压电路相连；所述升压电路的输出端分别连接所述上电极板和所述下电极板相连。本发明提供一种能够高效减震的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置。
Description
技术领域
本发明涉及减震装置技术领域，特别涉及一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置。
背景技术
桥梁支座是连接、约束桥梁上、下部结构的重要构件，对于桥梁的承重来说是不可缺少的一部分。桥梁构造在强震，跳车等作用下，多在上、下部构造间产生较大的冲击荷载，对桥梁支座产生很大损伤。
在当前我国建设节约型社会的大背景下，如何减少桥梁的震动损伤已成为桥梁保护上一个重要的研究课题。
发明内容
本发明提供一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，能够实现良好的减震效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，包括：压电陶瓷片、上电极板、下电极板、磁化金属颗粒、整流器、升压电路以及弹性壳体；
所述上电极板和所述下电极板相对设置在所述弹性壳体内，所述磁化金属颗粒设置在所述上电极板和所述下电极板之间；
所述压电陶瓷片设置在所述下电极板的底部与所述弹性壳体之间；
所述压电陶瓷片通过整流器与所述升压电路相连；
所述升压电路的输出端分别连接所述上电极板和所述下电极板相连。
进一步地，所述装置还包括：封装盒；
所述整流器以及所述升压电路设置在所述封装盒内。
进一步地，所述封装盒设置在所述弹性壳体外，所述整流器通过导线与所述压电陶瓷片相连，所述升压电路通过导线与所述上电极板和所述下电极板相连；
所述弹性壳体上开设用于所述导线通过的通孔。
进一步地，所述压电陶瓷片与所述下电极板之间设置绝缘隔板。
进一步地，所述压电陶瓷片的上部与所述绝缘隔板底部粘连，所述压电陶瓷片的底部与所述弹性壳体粘连。
进一步地，所述弹性壳体为橡胶壳体或者皮质壳体。
进一步地，橡胶壳体或者皮质壳体为柱形壳体，内部开设容纳空间。
进一步地，所述升压电路采用boost升压电路。
进一步地，所述磁化金属颗粒包括多种不同级配的金属颗粒。
进一步地，所述弹性壳体上设置用于与桥梁支座和梁衔接的固定面。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，通过弹性壳体包裹的压电陶瓷片感应载荷状态，输出电信号经过整流器整流后输出给升压电路，经由升压电路输出高电压信号，从而在上电极板和下电极板之间形成强电场，从而使得磁化金属颗粒的方向性由无序逐渐转为有序，沿电场方向产生反向作用力，抵抗吸收震动能量，从而达到减震的效果。整个装置无需外加控制，可实现自适应工作，避免支座受到瞬时形变而产生破坏。
附图说明
图1为本发明提供的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置结构示意图；
图2为本发明提供的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置工作结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，能够实现良好的减震效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，包括：压电陶瓷片11、上电极板7、下电极板9、磁化金属颗粒8、整流器12、升压电路13以及弹性壳体6。
具体来说，所述上电极板7和所述下电极板9相对设置在所述弹性壳体6内，所述磁化金属颗粒8设置在所述上电极板7和所述下电极板9之间；一般而言，所述弹性壳体6内设置约束结构，分别固定所述上电极板7和所述下电极板9以及两者间的所述磁化金属颗粒8，从而保证结构的功能可靠性。
所述压电陶瓷片11设置在所述下电极板9的底部与所述弹性壳体6之间；一般而言，所述上电极板7固定在所述弹性壳体6的内部空间的顶部，所述下电极板8固定在所述弹性壳体6的内部空间的底部，所述压电陶瓷片11设置在所述下电极板8和所述弹性壳体6的内部空间的底部之间，用于稳定感应载荷，基于正压电效应输出电信号。
所述压电陶瓷片11通过整流器12与所述升压电路13相连；所述升压电路的输出端分别连接所述上电极板和所述下电极板相连。将所述电信号整流，升压输出给所述上电极板7和下电极板9，从而在两者间形成电场，磁化金属颗受电场作用，方向性由无序逐渐转为有序，沿电场方向产生反向阻力，从而对所述上电极板7和下电极板9形成反作用力，抵抗吸收震动能量，实现减震效果。
一般而言，当荷载越大，压电陶瓷片11产生的形变越大，由升压电路13输出的电压越高，上电极板7和下电极板9之间形成电场越强，磁化金属颗粒受电场作用，其方向性越有序，沿电场方向产生的反向阻力越大，减震越强。
一般来说，所述升压电路采用boost升压电路。
为了避免减震过程对电路的损伤，所述装置还包括：封装盒4；所述整流器12以及所述升压电路13设置在所述封装盒4内，起到保护作用。
一般而言，可以通过封装盒4保护功能电路，封装盒4可以设置在弹性壳体6里面也可以在外边，根据实际需要设置。
通常，所述封装盒4设置在所述弹性壳体6外，所述整流器12通过导线与所述压电陶瓷片11相连，所述升压电路13通过导线与所述上电极板7和所述下电极板9相连；所述弹性壳体6上开设用于所述导线通过的通孔。从而能够避免功能电路压损。
进一步地，所述压电陶瓷片11与所述下电极板9之间设置绝缘隔板10，用于隔绝电信号干扰，保证减震可靠性。
一般来说，所述压电陶瓷片11的上部与所述绝缘隔板10的底部粘连，所述压电陶瓷片11的底部与所述弹性壳体6的内腔底部粘连，保证压电陶瓷片11的感应的可靠性。
一般来说，所述弹性壳体6为橡胶壳体或者皮质壳体，当然也可以是具备自主收缩功能的其他材料，能够避免压损或撑裂问题。
由于减震装置设置在支座和梁之间，橡胶壳体或者皮质壳体为柱形壳体，适应安装环境，内部开设容纳空间。
进一步地，所述磁化金属颗粒包括多种不同级配的金属颗粒，保证反向阻力的效率。
进一步地，所述弹性壳体上设置用于与桥梁支座和梁衔接的固定面。
下面描述工作原理和过程。
当桥梁受到瞬时荷载时，压电陶瓷片11受到压力产生形变，压电陶瓷片11内部产生极化现象，相对表面产生等量异号电荷，经过整流器12输出电压。后经过升压电路13按比例升压，输出较高电压，在上电极板7和下电极板9之间形成电场。磁化金属颗粒8受电场作用，方向性由无序逐渐转为有序，沿电场方向产生反向阻力。当荷载越大，压电陶瓷片11产生的形变越大，由升压电路13输出的电压越高，在上电极板7和下电极板9之间形成电场越强，电磁性金属颗粒受电场作用，其方向性越有序，沿电场方向产生的反向阻力越大，减震越强。
一般来说，所述升压电路13输出端的电压采用限值控制，最大限值为36V，当达到限值之后，电路自动断路。这样在安装检修过程中不会对人体产生较大影响。
参见图2，在安装使用时，减震装置固定在桥墩3上的支座2上，位于梁5之下，实现减震操作。一般而言，封装盒4固定在桥墩3上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，通过弹性壳体包裹的压电陶瓷片感应载荷状态，输出电信号经过整流器整流后输出给升压电路，经由升压电路输出高电压信号，从而在上电极板和下电极板之间形成强电场，从而使得磁化金属颗粒的方向性由无序逐渐转为有序，沿电场方向产生反向作用力，抵抗吸收震动能量，从而达到减震的效果。整个装置无需外加控制，可实现自适应工作，避免支座受到瞬时形变而产生破坏。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于，包括：压电陶瓷片、上电极板、下电极板、磁化金属颗粒、整流器、升压电路以及弹性壳体；
所述上电极板和所述下电极板相对设置在所述弹性壳体内，所述磁化金属颗粒设置在所述上电极板和所述下电极板之间；
所述压电陶瓷片设置在所述下电极板的底部与所述弹性壳体之间；
所述压电陶瓷片通过整流器与所述升压电路相连；
所述升压电路的输出端分别连接所述上电极板和所述下电极板相连。
2.如权利要求1所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于，所述装置还包括：封装盒；
所述整流器以及所述升压电路设置在所述封装盒内。
3.如权利要求2所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述封装盒设置在所述弹性壳体外，所述整流器通过导线与所述压电陶瓷片相连，所述升压电路通过导线与所述上电极板和所述下电极板相连；
所述弹性壳体上开设用于所述导线通过的通孔。
4.如权利要求1所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述压电陶瓷片与所述下电极板之间设置绝缘隔板。
5.如权利要求4所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述压电陶瓷片的上部与所述绝缘隔板底部粘连，所述压电陶瓷片的底部与所述弹性壳体粘连。
6.如权利要求1所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于，所述弹性壳体为橡胶壳体或者皮质壳体。
7.如权利要求6所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于，橡胶壳体或者皮质壳体为柱形壳体，内部开设容纳空间。
8.如权利要求1所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述升压电路采用boost升压电路。
9.如权利要求1所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述磁化金属颗粒包括多种不同级配的金属颗粒。
10.如权利要求1～9任一项所述的基于压电陶瓷的桥梁支座减震装置，其特征在于：所述弹性壳体上设置用于与桥梁支座和梁衔接的固定面。
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