CN109440631A - 一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,将非牛顿流体装置设置于建筑物、桥梁的受力结构易破坏处。非牛顿流体装置包括弹性橡胶囊体,弹性橡胶囊体内填充有非牛顿流体,弹性橡胶囊体外包裹有纤维材料层。本发明提供的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,能够解决现有建筑物、桥梁无法实现缓震的问题,在建筑物、桥梁上的容易受到冲击破坏的受力结构易破坏处设置非牛顿流体装置,利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震,可以分散来自同一个方向的力,将集中力转换成面力,起到消散力的作用,从而达到减缓冲击力的效果。

Description

一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法
技术领域
本发明涉及建筑物防震领域,尤其是一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法。
背景技术
地震发生时会产生纵波,纵波是上下振动的波,会引起建筑结构上下颠簸,如果建筑物没有良好的竖向稳定性,受到较大地震力的影响,会给建筑物、桥梁的各组成部分增加很大的荷载,超过承受能力之后就会使建筑物坍塌。
随着城市现代化进程不断加快、城市人口的大量聚集和经济的高速发展,交通网络在整个城市生命线抗震防灾系统中的重要性不断提高,对桥梁的依赖性越发增强。而近几十年全球发生的多次破坏性大地震表明,作为抗震防灾、危机管理系统重要组成部分的桥梁工程在地震中受到破坏,将严重阻断震区的交通生命线,使地震产生的次生灾害进一步加重,给救灾和灾后重建工作带来极大困难。同时,桥梁作为重要的社会基础设施,投资大、公共性强、维护管理困难。提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失加强区域安全的基本措施之一。根据以往地震中桥梁的震害情况,钢筋混凝土桥梁常见的破坏形式主要分为上部结构破坏、支座破坏、下部结构破坏和基础破坏等;传统的施工方法构筑物的抗震能力不够强,现有的建筑物、桥梁几乎未安装缓震装置,无法实现缓震。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,能够解决现有建筑物、桥梁无法实现缓震的问题,在建筑物、桥梁上的容易受到冲击破坏的受力结构易破坏处设置非牛顿流体装置,利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震,可以分散来自同一个方向的力,将集中力转换成面力,起到消散力的作用,从而达到减缓冲击力的效果。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,将非牛顿流体装置设置于建筑物、桥梁的受力结构易破坏处。
非牛顿流体装置包括弹性橡胶囊体,弹性橡胶囊体内填充有非牛顿流体,弹性橡胶囊体外包裹有纤维材料层。
建筑物的受力结构易破坏处包括
建筑物的板与梁连接处
以及
建筑物的梁与柱体连接处
以及
建筑物的柱体上弯矩较大处
的至少一处。
当非牛顿流体装置设置于建筑物的板与梁连接处时,在梁上开设梁体凹槽,将非牛顿流体整体装置放置于梁体凹槽内,非牛顿流体整体装置的高度为梁体凹槽高度的1/2-2/3,在建筑物的板下部设置与放置了非牛顿流体整体装置的梁体凹槽相配合的板体凸块,将建筑物的板通过板体凸块嵌合在梁上;
当非牛顿流体装置设置于建筑物的梁与柱体连接处时,在柱体上开设柱体凹槽,将非牛顿流体整体装置放置于柱体凹槽内,非牛顿流体整体装置的高度为柱体凹槽高度的1/2-2/3,在建筑物的梁下部设置与放置了非牛顿流体整体装置的柱体凹槽相配合的梁体凸块,将建筑物的梁通过梁体凸块嵌合在柱体上。
当非牛顿流体装置设置于柱体上弯矩较大处时,通过铆钉固定及混凝土填充或浇筑的方法使非牛顿流体装置设置于柱体上并与柱体形成一个整体。
桥梁的受力结构易破坏处包括
桥梁的盖梁与桥柱连接处
以及
桥梁的桥柱和底座连接处
以及
桥梁的桥柱上弯矩较大处
的至少一处。
当非牛顿流体装置设置于桥梁的盖梁与桥柱连接处时,
将盖梁通过箱体与桥柱连接,在箱体内放置非牛顿流体装置。
当非牛顿流体装置设置于桥梁的桥柱和底座连接处时,
将非牛顿流体整体装置放置于底座凹槽内,非牛顿流体整体装置的高度为底座凹槽高度的1/2-2/3,在桥梁的桥柱下部设置与放置了非牛顿流体整体装置的底座凹槽相配合的桥柱凸块,桥梁的桥柱通过桥柱凸块嵌合在底座上,
或者
将非牛顿流体整体装置放置于桥柱底部的桥柱凹槽内,并在非牛顿流体整体装置底部设置刚性支架,在桥梁的底座下部设置与放置了非牛顿流体整体装置的桥柱凹槽相配合的底座凸块,将桥梁的底座通过底座凸块嵌合在桥柱上。
当非牛顿流体装置设置于桥梁的桥柱上弯矩较大处时,通过铆钉固定及混凝土填充的方法使非牛顿流体装置设置于桥柱上并与桥柱形成一个整体。
本发明提供的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,有益效果如下:
1、利用非牛顿流体装置中的非牛顿流体,可以分散来自同一个方向的力,起到减缓冲击力的效果,并且非牛顿流体遇到剧烈的冲击力会变硬,也会产生的抵抗力很大,将集中力转换成面力,起到消散力的作用。
2、地震产生的冲击力,针对建筑物冲击力首先传递至板,然后由板传递至板、梁连接处的非牛顿流体装置,一次削弱冲击力后再传递至梁,再由梁传递至梁、柱连接处的非牛顿流体装置,经过二次削弱冲击力后再传递至柱,柱体本身的非牛顿流体装置再次将冲击力削弱,这样经过多重削弱地震冲击力后,再传递至基础,减少冲击力对承受物的破坏,多重方面起到缓震的作用,从而达到对建筑物的缓震目的,保障建筑物的整体稳定性;应用于桥梁时缓震效果亦是如此。
3、非牛顿流体装置中的非牛顿流体制作简单,材料易得,可就地取材。非牛顿流体装置安装简便,可以放置在建筑物、桥梁上所需消散力的任何位置。
4、操作简便,既经济又安全,能够解决现有建筑物、桥梁无法实现缓震的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明非牛顿流体装置的结构示意图;
图2为本发明非牛顿流体装置设置于建筑物的板与梁连接处以及建筑物的梁与柱体连接处以及建筑物的柱体上弯矩较大处的示意图,此时设置于建筑物的板与梁连接处以及建筑物的梁与柱体连接处的非牛顿流体装置为方形体;
图3为本发明非牛顿流体装置设置于建筑物的板与梁连接处以及建筑物的梁与柱体连接处以及建筑物的柱体上弯矩较大处的示意图,此时设置于建筑物的板与梁连接处以及建筑物的梁与柱体连接处的非牛顿流体装置为弧形体;
图4为本发明非牛顿流体装置设置于建筑物的柱体上弯矩较大处的示意图;
图5为本发明非牛顿流体装置设置于桥梁的盖梁与桥柱连接处以及桥梁的桥柱上弯矩较大处的示意图;
图6为本发明非牛顿流体装置设置于桥梁的桥柱和底座连接处以及桥梁的桥柱上弯矩较大处的示意图,此时底座上开设有底座凹槽;
图7为为本发明非牛顿流体装置设置于桥梁的桥柱和底座连接处以及桥梁的桥柱上弯矩较大处的示意图,此时桥柱上开设有桥柱凹槽。
具体实施方式
实施例一
一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,将非牛顿流体装置4设置于建筑物、桥梁的受力结构易破坏处。
非牛顿流体装置4包括弹性橡胶囊体2,弹性橡胶囊体2内填充有非牛顿流体1,弹性橡胶囊体2外包裹有纤维材料层3(如碳纤维布、玻璃纤维布等),如图1所示。
建筑物的受力结构易破坏处包括
建筑物的板8与梁9连接处
以及
建筑物的梁9与柱体10连接处
以及
建筑物的柱体10上弯矩较大处
的至少一处,如图2-图4所示。
桥梁的受力结构易破坏处包括
桥梁的盖梁12与桥柱18连接处
以及
桥梁的桥柱18和底座19连接处
以及
桥梁的桥柱18上弯矩较大处
的至少一处,如图5-图7所示。
实施例二
当非牛顿流体装置4设置于建筑物的板8与梁9连接处时,在梁9上开设梁体凹槽15,将非牛顿流体整体装置4放置于梁体凹槽15内,非牛顿流体整体装置4的高度为梁体凹槽15高度的1/2-2/3,在建筑物的板8下部设置与放置了非牛顿流体整体装置4的梁体凹槽15相配合的板体凸块16,将建筑物的板8通过板体凸块16嵌合在梁9上, 最后用混凝土填满缝隙封闭;将板8上的力先传至非牛顿流体整体装置4中,借助非牛顿流体整体装置4内的非牛顿流体将板8上传递的力消散或阻断,使之传递至梁9上的力极大减弱。
当非牛顿流体装置4设置于建筑物的梁9与柱体10连接处时,在柱体10上开设柱体凹槽5,将非牛顿流体整体装置4放置于柱体凹槽5内,非牛顿流体整体装置4的高度为柱体凹槽5高度的1/2-2/3,在建筑物的梁9下部设置与放置了非牛顿流体整体装置4的柱体凹槽5相配合的梁体凸块17,将建筑物的梁9通过梁体凸块17嵌合在柱体10上;梁9上的力先传至非牛顿流体装置4上,借助其中的非牛顿流体1将梁9上传递的力消散或阻断,使之传递至柱体10上的力大幅度减弱。
当非牛顿流体装置4设置于柱体10上弯矩较大处(柱体10的1/3~1/2高度区域)时,通过铆钉7固定及混凝土填充或浇筑的方法使非牛顿流体装置4设置于柱体10上并与柱体10形成一个整体,具体操作为:
针对现有建筑物柱体,在柱体10上弯矩较大处(柱体10的1/3~1/2高度区域)先用强力胶水粘接非牛顿流体整体装置4,再用铆钉7固定,最后用混凝土填充封闭,使非牛顿流体整体装置4与柱体10形成一个整体;
针对在建的建筑物,在浇筑柱体10前将非牛顿流体整体装置4放置于柱体钢筋笼内,通过铆钉7将其固定在钢筋笼上,使其在浇筑后与柱体10成为一个整体,使梁9上传至柱体10的力通过非牛顿流体整体装置4内的非牛顿流体1削弱,也可在浇筑的柱体外预留出填充非牛顿流体的空间,对该空间做防水处理,然后直接将非牛顿流体填充其中,使其与柱体10成为一个整体;
如图4所示。
建筑物的板8与梁9连接处、建筑物的梁9与柱体10连接处以及柱体10上弯矩较大处都设置非牛顿流体装置4,建筑物的板8与梁9连接处、建筑物的梁9与柱体10连接处设置的非牛顿流体装置4可以为方形体、弧形体等各种形状如图2和图3所示,也可直接向柱体凹槽5及梁体凹槽15中填充非牛顿牛体,也可达到同样的缓震效果。
实施例三
当非牛顿流体装置4设置于桥梁的盖梁12与桥柱18连接处时,
将盖梁12通过箱体6与桥柱18连接,在箱体6内放置非牛顿流体装置4,也可直接将非牛顿流体装入箱体6内,利用非牛顿流体形成力的削弱带,使盖梁12传递至桥柱18的力削弱,提高桥梁的整体稳定性,如图5所示。
当非牛顿流体装置4设置于桥梁的桥柱18和底座19连接处时,
将非牛顿流体整体装置4放置于底座凹槽内,非牛顿流体整体装置4的高度为底座凹槽高度的1/2-2/3,在桥梁的桥柱18下部设置与放置了非牛顿流体整体装置4的底座凹槽相配合的桥柱凸块13,桥梁的桥柱18通过桥柱凸块13嵌合在底座19上,如图6所示,也可直接在底座凹槽内灌注非牛顿流体1,如图5所示;
或者
将非牛顿流体整体装置4放置于桥柱底部的桥柱凹槽内,并在非牛顿流体整体装置4底部设置刚性支架14,在非牛顿流体整体装置4四周用橡胶垫21紧紧的封闭,在桥梁的底座19下部设置与放置了非牛顿流体整体装置4的桥柱凹槽相配合的底座凸块20,将桥梁的底座19通过底座凸块20嵌合在桥柱18上,如图7所示;
带刚性支架14和橡胶垫21的非牛顿流体整体装置4同样可用于桥梁盖梁12与桥柱18的连接处,如图7所示。
当非牛顿流体装置4设置于桥梁的桥柱18上弯矩较大处(桥柱18的1/3~1/2高度区域)时,将非牛顿流体整体装置4先用强力胶水粘接到桥柱18上,通过铆钉7固定,采用混凝土填充封闭的方法使非牛顿流体装置4设置于桥柱18上并与桥柱18形成一个整体,如图5-图7所示。
还可在桥柱18上方开设凹槽,向凹槽内放置非牛顿流体装置或者灌注非牛顿流体,达到缓震的效果。
上述实施例一—实施例三中的非牛顿流体装置4中采用的非牛顿流体为自制非牛顿流体,制备方法为:
以淀粉:水质量比为=3:1的比例,先加水后加淀粉,再混合两种物质,搅拌后的淀粉糊体即为制成的非牛顿流体,为提高非牛顿流体特性,可在水中加入聚丙烯酰胺、高分子树脂等高分子溶液,高分子溶液的加入量为水质量的3%-5%。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下,可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:将非牛顿流体装置(4)设置于建筑物、桥梁的受力结构易破坏处。
2.根据权利要求1所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:非牛顿流体装置(4)包括弹性橡胶囊体(2),弹性橡胶囊体(2)内填充有非牛顿流体(1),弹性橡胶囊体(2)外包裹有纤维材料层(3)。
3.根据权利要求2所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:建筑物的受力结构易破坏处包括
建筑物的板(8)与梁(9)连接处
以及
建筑物的梁(9)与柱体(10)连接处
以及
建筑物的柱体(10)上弯矩较大处
的至少一处。
4.根据权利要求3所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:
当非牛顿流体装置(4)设置于建筑物的板(8)与梁(9)连接处时,在梁(9)上开设梁体凹槽(15),将非牛顿流体整体装置(4)放置于梁体凹槽(15)内,非牛顿流体整体装置(4)的高度为梁体凹槽(15)高度的1/2-2/3,在建筑物的板(8)下部设置与放置了非牛顿流体整体装置(4)的梁体凹槽(15)相配合的板体凸块(16),将建筑物的板(8)通过板体凸块(16)嵌合在梁(9)上;
当非牛顿流体装置(4)设置于建筑物的梁(9)与柱体(10)连接处时,在柱体(10)上开设柱体凹槽(5),将非牛顿流体整体装置(4)放置于柱体凹槽(5)内,非牛顿流体整体装置(4)的高度为柱体凹槽(5)高度的1/2-2/3,在建筑物的梁(9)下部设置与放置了非牛顿流体整体装置(4)的柱体凹槽(5)相配合的梁体凸块(17),将建筑物的梁(9)通过梁体凸块(17)嵌合在柱体(10)上。
5.根据权利要求3所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:当非牛顿流体装置(4)设置于柱体(10)上弯矩较大处时,通过铆钉(7)固定及混凝土填充或浇筑的方法使非牛顿流体装置(4)设置于柱体(10)上并与柱体(10)形成一个整体。
6.根据权利要求2所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:桥梁的受力结构易破坏处包括
桥梁的盖梁(12)与桥柱(18)连接处
以及
桥梁的桥柱(18)和底座(19)连接处
以及
桥梁的桥柱(18)上弯矩较大处
的至少一处。
7.根据权利要求6所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:当非牛顿流体装置(4)设置于桥梁的盖梁(12)与桥柱(18)连接处时,
将盖梁(12)通过箱体(6)与桥柱(18)连接,在箱体(6)内放置非牛顿流体装置(4)。
8.根据权利要求6所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:当非牛顿流体装置(4)设置于桥梁的桥柱(18)和底座(19)连接处时,
将非牛顿流体整体装置(4)放置于底座凹槽内,非牛顿流体整体装置(4)的高度为底座凹槽高度的1/2-2/3,在桥梁的桥柱(18)下部设置与放置了非牛顿流体整体装置(4)的底座凹槽相配合的桥柱凸块(13),桥梁的桥柱(18)通过桥柱凸块(13)嵌合在底座(19)上,
或者
将非牛顿流体整体装置(4)放置于桥柱底部的桥柱凹槽内,并在非牛顿流体整体装置(4)底部设置刚性支架(14),在桥梁的底座(19)下部设置与放置了非牛顿流体整体装置(4)的桥柱凹槽相配合的底座凸块(20),将桥梁的底座(19)通过底座凸块(20)嵌合在桥柱(18)上。
9.根据权利要求6所述的一种利用非牛顿流体装置实现建筑物、桥梁缓震的方法,其特征在于:当非牛顿流体装置(4)设置于桥梁的桥柱(18)上弯矩较大处时,通过铆钉(7)固定及混凝土填充的方法使非牛顿流体装置(4)设置于桥柱(18)上并与桥柱(18)形成一个整体。
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