本实用新型属于结构隔震技术领域，涉及一种多维减隔震智能桥梁支座。
背景技术：
桥梁基础隔震是指在桥梁基础和上部结构之间设置隔震装置形成隔震层，利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输，以减少桥梁的地震反应，实现地震时隔震层以上主体结构只发生微小的相对运动和变形，从而使桥梁在地震作用下不损坏和倒塌。
桥梁支座是桥梁基础隔震常用的方式，最常见的是叠层橡胶隔震支座，虽然其结构简单，性能较好，成本不高，但由于其刚度和阻尼参数不可调节，无法对外部环境的变化做出响应。
磁流变弹性体是一类新型的磁流变智能材料，是由高分子聚合物(如橡胶等)和铁磁性颗粒在外加磁场作用下固化而成，兼有磁流变材料和弹性体的优点，又克服了磁流变液易沉降、稳定性差等缺，故作为桥梁的智能减隔震支座具有很好的发展前景。
目前，磁流变弹性体智能支座多是采用外部电源驱动励磁机构，通过导磁组件形成电流，从而调节刚度和阻尼。但对于如地震等大荷载作用下，存在自身初始横向刚度、强度、阻尼不足，造成地震作用下结构的破坏。
技术实现要素：
本实用新型提供一种多维减隔震智能桥梁支座，该支座满足有效阻止竖向地震波的输入并增加初始横向刚度，在地震作用下可以调节支座的刚度和阻尼，对于减小桥梁结构在地震下的振动响应具有重要的实际意义。
本实用新型提供一种多维减隔震智能桥梁支座，包括：上连接板、中连接板和下连接板，在中连接板和下连接板之间固定安装有环形受力组件，在环形受力组件的外部缠绕有线圈；所述环形受力组件包括上永磁铁、下永磁铁和磁流变弹性体叠堆，所述上永磁铁、下永磁铁分别安装在磁流变弹性体叠堆的上端和下端，磁流变弹性体叠堆由多片磁流变弹性体薄板和多片导磁钢板交替硫化而成；上连接板和中连接板的中心部分通过空气橡胶弹簧支撑连接，四周通过多个复合弹簧支撑连接；桥梁支座用绝缘套筒包裹。
在本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座中，在所述中连接板上安装有用于检测桥梁震动的传感器，传感器与控制模块连接，控制模块根据传感器的检测信号控制电源模块向线圈供电，进而改变桥梁支座的刚度和阻尼。
在本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座中，贯穿所述磁流变弹性体叠堆的中心位置浇筑有铅芯。
在本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座中，所述空气橡胶弹簧由橡胶制成其内部充入压缩空气。
在本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座中，所述复合弹簧是在金属螺旋弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成的。
在本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座中，所述上连接板采用磁流变弹性体制成，中连接板和下连接板由导磁性好的材料制成。
本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座，至少具有以下优点与有益效果：
(1)本桥梁支座通过复合弹簧和空气橡胶弹簧的共同作用，有效的抑制了竖向地震波的输入，并且能够减小桥面车辆行驶带来的振动；
(2)本桥梁支座在正常环境下处于被动工作模式，不需要外部提供能量。由于永磁铁的存在，磁流变弹性体叠堆工作在较大的磁场中，因此支座具有很高的水平刚度，可以保证其上部建筑结构的稳定。当地震来临时，通过电磁线圈在磁流变弹性体叠堆内部产生一个反向磁场，抵消永磁铁产生的磁场，此时磁流变弹性体工作在较低的磁场环境中，支座的水平刚度较低，从而达到保护上部建筑的目的。
(3)本桥梁支座环形受力组件中心位置加入铅芯，增加了支座的阻尼。
(4)本桥梁支座采用的空气橡胶弹簧能隔绝高频振动且能隔音、降噪。
(5)本桥梁支座具有结构简单，稳定好，实用性强等优点。
附图说明
图1为本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座的剖面图；
图2为本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座实施例a-a的截面示意图；
图3为本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座实施例b-b的截面示意图。
具体实施方式
如图1至3所示，本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座，包括：上连接板1、中连接板2和下连接板3。在中连接板2和下连接板3之间固定安装有环形受力组件，在环形受力组件的外部缠绕有线圈11。所述环形受力组件包括上永磁铁6、下永磁铁7和磁流变弹性体叠堆，所述上永磁铁6、下永磁铁7分别安装在磁流变弹性体叠堆的上端和下端。磁流变弹性体叠堆由多片磁流变弹性体薄板8和多片导磁钢板9交替硫化而成。上连接板1和中连接板2的中心部分通过空气橡胶弹簧4支撑连接，四周通过多个复合弹簧5支撑连接；桥梁支座用绝缘套筒14包裹。
具有实施时，磁流变弹性体薄板8，按照重量比包括以下组分：硅橡胶100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份、硫化促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份；所述粘结剂为碳化硅、石墨烯、碳纳米管或二氧化硅中的一种；所述补强剂为气相法白炭黑。
所述磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1，选用此磁性颗粒在保证饱和磁化强度的前提下改善了导磁率，减小涡流损耗。所述硫化剂为硒、碲、过氧化物或硫磺；硫化促进剂为碱金属氧化物。所述增塑剂为二甲基硅油。所述分散剂为甲基戊醇或聚氨酯；耐寒剂为己二酸酯。
如图1所示，在中连接板2上安装有用于检测桥梁震动的传感器12，传感器12与控制模块15连接，控制模块15根据传感器12的检测信号控制电源模块13向线圈11供电，以实现对桥梁支座的实时监测并根据实际情况接电源模块13，进而改变桥梁支座的刚度和阻尼。
如图1所示，桥梁支座的磁流变弹性体叠堆中心位置浇筑有铅芯10，所述铅芯10贯穿磁流变弹性体叠堆，增加了支座的阻尼。上连接板1采用磁流变弹性体制成，方便与空气橡胶弹簧和复合弹簧的连接。中连接板2和下连接板3由导磁性好的材料制成，如低碳钢、硅钢等，使中连接板2和下连接板3组成的下部结构在通电后可以形成闭合回路，从而实现弹性体刚度和阻尼的改变。
所述空气橡胶弹簧4由橡胶制成其内部充入压缩空气。具体实施时，在密封的容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现弹性作用，能隔绝高频振动且能隔音、降噪。所述复合弹簧5是在金属螺旋弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成的。通过复合弹簧5和空气橡胶弹簧4的共同作用，可有效的抑制竖向地震波的输入，并且能够减小桥面车辆行驶带来的振动。
本实用新型的一种多维减隔震智能桥梁支座采用如下方法施工制成：
步骤1：按如下组分配比称重：硅橡胶100份、磁性颗粒600份、硫磺16份、碱金属氧化物4份、填充物料120份，其中填充物料包括二甲基硅油20份、甲基戊醇30份、碳纳米管50份、气相法白炭黑10份、己二酸酯10份；
步骤2：将硅橡胶、磁性颗粒以及所有填充物料放入炼胶机中，机械均匀搅拌20分钟，再置于80℃下真空桶中脱泡，再将其注入到环形铝制模具内；
步骤3：把硫磺及碱金属氧化物倒入模具内在150℃下硫化20分钟左右，与此同时施加磁感应强度为0.4t磁场，制备成各向异性的磁流变弹性体薄板；
步骤4：将多片磁流变弹性体薄板和多片导磁钢板交替硫化制成磁流变弹性体叠堆；
步骤5：将下永磁铁与磁流变弹性体叠堆粘结，在磁流变弹性体叠堆的中心位置浇筑铅芯，待铅芯达到强度后，粘结上永磁铁，组成环形受力组件；
步骤6：在环形受力组件外围包裹线圈，分别与中连接板和下连接板进行粘结，在中连接板的上方对应位置粘结空气橡胶弹簧和复合弹簧，将绝缘套筒通过中连接板中的预留孔延伸到下连接板上，最后粘结上连接板，同时将下连接板与绝缘套筒的接触位置进行固定粘结，完成多维减隔震桥梁支座的制作；
步骤7：将墩台支座垫石顶面去除浮沙，表面应清洁、平整无油污；
步骤8：在支座垫石上按设计图标出支座位置中心线，同时在多维减隔震支座上也标上十字交叉中心线；
步骤9：将组装完成的多维减隔震支座安放在支座垫石上，使支座的中心线同墩台上设计位置中心相重合，完成支座安装。
本实用新型的多维减隔震智能桥梁支座，在正常环境下由上部弹簧结构和下面的环形受力构件共同工作，不需要外部提供能量。由于上永磁铁6和下永磁铁7的存在，磁流变弹性体叠堆工作在较大的磁场中，因此支座具有很高的水平刚度，可以保证其上部建筑结构的稳定。当地震来临时，上部的弹簧结构可以阻止竖向地震波的输入，下部通过电磁线圈在磁流变弹性体叠堆内部产生一个反向磁场，抵消永磁铁产生的磁场，此时磁流变弹性体工作在较低的磁场环境中，支座的水平刚度较低，从而达到保护上部建筑的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的思想，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，包括：上连接板、中连接板和下连接板，在中连接板和下连接板之间固定安装有环形受力组件，在环形受力组件的外部缠绕有线圈；所述环形受力组件包括上永磁铁、下永磁铁和磁流变弹性体叠堆，所述上永磁铁、下永磁铁分别安装在磁流变弹性体叠堆的上端和下端，磁流变弹性体叠堆由多片磁流变弹性体薄板和多片导磁钢板交替硫化而成；上连接板和中连接板的中心部分通过空气橡胶弹簧支撑连接，四周通过多个复合弹簧支撑连接；桥梁支座用绝缘套筒包裹。
2.如权利要求1所述的多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，在所述中连接板上安装有用于检测桥梁震动的传感器，传感器与控制模块连接，控制模块根据传感器的检测信号控制电源模块向线圈供电，进而改变桥梁支座的刚度和阻尼。
3.如权利要求1所述的多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，贯穿所述磁流变弹性体叠堆的中心位置浇筑有铅芯。
4.如权利要求1所述的多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，所述空气橡胶弹簧由橡胶制成其内部充入压缩空气。
5.如权利要求1所述的多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，所述复合弹簧是在金属螺旋弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成的。
6.如权利要求1所述的多维减隔震智能桥梁支座，其特征在于，所述上连接板采用磁流变弹性体制成，中连接板和下连接板由导磁性好的材料制成。
技术总结