一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統及其施工方法
2023-10-26 01:59:13 3
1.本發明涉及一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統及其施工方法，屬於橋梁支座發電技術領域。
背景技術：
2.現今，隨著我國社會的發展進步，為了滿足日益繁重的交通運輸的需要，橋梁建設量的需求也在不斷增大，中國交通運輸部的統計資料表明，目前我國現有各類型橋梁共約50萬座，毎年開工建設的橋梁數量多達1萬座。
3.隨著人們生活水平的日益提高，我國汽車保有量越來越多，橋梁上的車流量不斷增大。行駛於橋梁上的機動車使橋梁頻繁振動，「隱藏」著大量被忽視的能量。隨著近年來人們對環保意識的日益重視和國際大力倡導可持續發展的要求，以及我國提出的「碳中和」和「碳達峰」的雙碳目標，發展新的清潔環保能源，是全人類共同追求的目標。因此發明一種清潔環保，安全可控，使用方便的新能源技術，具有重要的意義。目前已有的是利用橋梁振動發電的技術是壓電發電技術。
4.目前應用較多的橋梁隔震支座主要是疊層鋼板橡膠類支座，常見的有鉛芯橡膠支座、高彈橡膠支座等。鉛芯橡膠隔震支座的豎向剛度很大，常常是水平剛度的幾百倍甚至上千倍。因此，只能降低水平震動對上部結構的反應，而對於豎向震動沒有多大的隔震效果，甚至有放大的可能。
5.因此，如何向橋梁提供豎向隔震減震的功能，解決現有橋梁隔震裝置使用時難以將水平減震和豎直減震同時兼顧的問題，同時利用車輛荷載振動進行發電，將該「振動」轉換為切割磁感線運動，將該技術應用於發電領域，是本發明需要解決的問題。
技術實現要素：
6.針對現有技術的不足，本發明提供一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統及其施工方法，在原有橋梁支座下方設置隔震層，提高了橋梁的豎向減震和吸能特性；同時，隔震層中設置有金屬線圈，在橋梁振動過程中可以切割磁感線運動，進而發電，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
7.本發明採用以下技術方案：
8.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，包括隔震層，所述隔震層安裝於支座與橋梁墩臺頂面之間；
9.所述隔震層由填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構構成，蜂窩結構包括若干連接為一體的胞元，胞元內部設置橢圓開孔，橢圓開孔內填充高彈橡膠，橢圓開孔的長軸：短軸為5:3；
10.所述隔震層兩側各放置一強磁鐵(兩強磁鐵之間產生磁場)，每一橢圓開孔內的高彈橡膠表面均外包有金屬線圈，每一金屬線圈均採用導線連接形成迴路，多個帶有金屬線
圈的迴路並聯並通過電路保護系統連接儲電電源。
11.上述的橢圓蜂窩結構中，採用超高韌性水泥基複合材料作為基體材料，當超高韌性水泥基複合材料受到外部荷載時，因纖維的存在使得胞元具有裂紋橋接效應，使得單個胞元在受壓時具有超強的承載能力、位移延性、變形能力和能量吸收能力；
12.相比於圓形開孔和六邊形等性質，橢圓開孔能量吸收能力強，抗震吸能效果較好；
13.在橢圓開孔內填充高阻尼橡膠，有三方面作用，一方面是受力過程中延緩裂縫的開裂，提高超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的延性和變形能力，一定程度上阻止胞元變形過大，並且在振動時能極快的恢復原位；第二方面是提高蜂窩結構的應變硬化能力，第三方面是高阻尼橡膠具有高彈性和黏彈性，與水泥基材料相比,高阻尼橡膠的彈性變形很大,彈性模量小，高阻尼橡膠滯回曲線特點(載荷-變形曲線)飽滿、耗能顯著，提供良好的減震、吸能的作用。
14.本發明在隔震層兩端上分別加裝兩組異種電極強磁鐵，通過車輛特別是大型貨車產生的豎向荷載振動，帶動隔震層蜂窩結構內部夾雜金屬線圈豎向振動切割設置好的強磁場，產生感應電動勢，採用若干個金屬線圈並聯，共同切割磁感線，以便達到所需的電流值，利用發電裝置使得能源再生，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
15.優選的，所述超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構由高彈橡膠材質的模具製備而成，所述模具為矩形結構，其尺寸與隔震層尺寸相適應，模具的下底面封閉，上表面開口，模具下底面上均勻設置有多個橢圓柱，多個橢圓柱呈多排多列排布，相鄰橢圓柱的橢圓截面長軸相互垂直。
16.優選的，所述橢圓柱的材質也為高彈橡膠，橢圓柱的長軸：短軸為5:3；
17.優選的，橢圓柱可拆卸安裝在模具下底面，方便進行線路連接。
18.優選的，所述墩臺的墩帽上支座位置設置有支座墊石，支座墊石為鋼筋混凝土短柱，可以便於今後更換支座設置墊石給頂舉千斤頂留出位置，同時也是便於調整橋墩和橋面板施工帶來的誤差；支座墊石的混凝土標號不低於c40，支座墊石高度應考慮安裝養護和必要時更換支座的方便，支座墊石頂面四角高差不得大於2mm。
19.優選的，所述支座為鉛芯橡膠支座，鉛芯橡膠支座包括上連接鋼板、上預埋鋼板、橡膠、鉛芯、下連接鋼板和下預埋鋼板，上套筒錨杆穿過上連接鋼板、上預埋鋼板錨固在橋面板上，下套筒錨杆穿過下連接鋼板、下預埋鋼板、隔震層、支座墊石錨固在橋梁墩臺上，預製減震支座時應在墩臺頂面支座墊石部位預留錨栓孔，預留錨栓孔中心及對角線位置偏差不得超過10mm。
20.隔震層可設置於鉛芯橡膠支座底部，與原有鉛芯橡膠支座相串聯，取長補短，形成一個具有三向適宜剛度和阻尼性能的三維支座隔震系統，能有效地降低豎向振動對橋梁結構的影響。
21.優選的，與支座相連的橋面板底部及墩臺頂部的混凝土中增設4層網狀鋼筋，布筋範圍大於支座尺寸，優選的，網狀鋼筋直徑ф12mm，網格為100mm
×
100mm，層間距為100mm；預留錨栓孔處的網狀鋼筋可切斷，在孔邊增設相同直徑的輔助鋼筋。
22.優選的，所述強磁鐵採用釹磁鐵，外鍍一層環氧樹脂防止腐蝕。
23.優選的，所述電路保護系統包括整流橋和短路保護模塊，優選的，整流橋型號為kbu803，短路保護模塊型號為正泰rt28-32 32a。
24.由於隔震層切割磁場的速度是隨機的，方向也在時刻發生變化，因此產生的感應電流也需要進行將交流電轉變為直流，即需要產生的感應電流通過整流橋，將切割磁場產生的交流轉換為直流，然後把整流橋輸出的直流電給儲電系統充電，進而為橋梁健康監測設備或者交通基礎設施發光標識提供電源；
25.電路保護系統還可以包括電池過衝保護和電池過放保護，以此保護電路安全；儲電電源包括兩個電源，兩個電源支架設置有電源自動切換控制器，兩個電源進行交互式充放電，一個電源充滿時可以自動轉換開關對另外一個電源進行充電，同時另一個電源可以放電，達到邊充電邊放電的目的。該交互式充放電電路，充放電電路由電源自動轉換器控制，當一個電源充電時，放電電路自動切換由另一電源為用電器供電。
26.一種上述的基於切割磁感線發電的橋梁隔震層發電系統的施工方法，包括以下步驟：
27.(1)蜂窩結構的預製：
28.首先將模具改性，採用1mol/l naoh溶液浸泡40-60分鐘，用清水多次清洗直到清洗水的ph值達到7，對模具改性主要用於提高橡膠和超高韌性水泥基複合材料的界面粘結性能，因為相對於填充橡膠的蜂窩結構來說，由於橡膠表面的憎水性，橡膠與水泥基體的界面粘結性能較弱，在疲勞荷載下，其最先發生破壞的即為水泥-橡膠界面過渡區；
29.高阻尼橡膠表面naoh改性後，其親水基團可與水泥基體產生較強結合，從而改善橡膠-水泥基體界面性能，增強填充高阻尼橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的整體性，通過確定高阻尼橡膠改性方法，提高結構的整體抗震性能；
30.改性原理為：硬脂酸鋅是橡膠表面的主要憎水性物質，採用naoh浸泡，可使與橡膠表面的硬脂酸鋅(化學式為(c
17h35
coo)2zn)反應生成可溶性物質而被移除,反應方程式為：
31.(c
17h35
coo)2zn+4naoh＝2na(c
17h35
coo)+na2(zn(oh)4)
32.反應生成的兩種物質易溶於水，因此在處理過程中去掉了硬脂酸鋅，提高表面的粗糙程度，從而提高橡膠顆粒與水泥基體的粘結力；
33.然後將提前配置好的水泥矽酸鈉混合料倒入模具中，在模具的內表面塗覆均勻，並將模具的開口側放，旋轉晾乾；
34.在每一橢圓柱外表面包覆金屬線圈，具體的，可將金屬線圈與橡膠的橢圓柱採用有機矽粘結劑連接，粘結時可選幾點連接，能夠將金屬線圈固定套在橢圓柱外表面即可，金屬線圈內徑比橢圓柱外徑略大，形狀與橢圓柱截面相一致，將金屬線圈的兩端引線引出用於後續的電路連接；
35.最後，澆築超高韌性水泥基混凝土，並養護至相應齡期，得到填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構；
36.本發明的橡膠表面需naoh改性後裹附水泥矽酸鈉混合料，提高界面性能，增強填充高阻尼橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的整體性，通過確定高阻尼橡膠改性方法，提高結構的整體抗震性能；
37.(2)現場施工：
38.將所有橢圓柱上金屬線圈的兩端引線通過導線連接形成迴路，導線可直接與線圈的引線相連，採用防水絕緣接頭進行防水保護，多條迴路並聯，並安裝電路保護系統和儲電電源，完成線路連接；
39.將填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構立起來放置在支座墊石上，開口位於前方，蜂窩結構尺寸，即模具的尺寸可根據實際橋墩的大小及工程需要靈活確定。
40.將上套筒錨杆穿過鉛芯橡膠支座的上連接鋼板、上預埋鋼板錨固在橋面板上，將下套筒錨杆穿過鉛芯橡膠支座的下連接鋼板、下預埋鋼板、隔震層、支座墊石錨固在橋梁墩臺上，完成施工。
41.本發明採用超高韌性水泥基複合材料作為橢圓蜂窩結構的基體材料，橡膠作為填充材料，水泥基複合材料和橡膠界面進行特殊處理，提高界面粘結性能，作為一種新型橋梁隔震減震支座，有著更好的減震和吸能特性，具有三向隔震減震效果，滿足橋梁的正常使用要求，延長結構使用壽命；同時蜂窩結構的豎向振動切割磁感線，利用發電裝置使得能源再生，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
42.優選的，水泥矽酸鈉混合料由水泥和0.5-0.65mol/l na2si03溶液拌和而成，水膠比為0.5-0.65。進行水泥矽酸鈉預塗層起到一個過渡的作用，避免和減少超高韌性水泥基複合材料直接與橡膠接觸，溶解的na2si03可以與水泥中的鈣離子反應生成c-s-h凝膠，作為毛細孔的填充物，能改善超高韌性水泥基材料與橡膠的界面過渡區itz微觀結構，降低itz孔隙率，提高界面過渡區(itz)的力學性能，進而加強超高韌性水泥基材料和橡膠的粘結性能。
43.本發明中所指的高彈橡膠可以為市面上的天然橡膠與合成橡膠，只要能滿足變形要求即可。
44.本發明未詳盡之處，均可採用現有技術。
45.本發明的有益效果為：
46.1、本發明填充高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構具有適宜的豎向剛度、阻尼性能、吸能效果和抗疲勞性能(車輛標準軸載可達到百萬次疲勞循環)。
47.2、本發明的隔震層可設置於目前工程常用的鉛芯橡膠支座底部，二者相串聯，取長補短，具有適宜的豎向剛度和阻尼性能，能有效地降低豎向振動對橋梁結構的影響。
48.3、本發明提出的基於切割磁感線發電的橋梁隔震層設計，利用蜂窩結構在進行減震工作時，蜂窩結構的豎向振動切割設置好的強磁場，產生感應電動勢，若干個金屬線圈共同切割磁感線，以便達到所需的電流值，利用發電裝置使得能源再生，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
49.4、本發明通過金屬線圈切割磁感線發電與整流橋與電路保護系統相連，切割磁感線方向改變的同時不改變電流的方向，保證了電流流向的一致性和發電的連續性，從而提高了能量的利用。
附圖說明
50.圖1為本發明隔震層發電系統中某一胞元細節圖；
51.圖2為未填充高彈橡膠的單個胞元示意圖，其中(a)為胞元試驗，(b)為數值模型；
52.圖3為填充高彈橡膠的單個胞元示意圖，其中(a)為胞元試驗，(b)為數值模型；
53.圖4為填充高彈橡膠後的胞元與未填充高彈橡膠的胞元的應力-應變曲線對比圖；
54.圖5為未填充和填充高彈橡膠高性能混凝土蜂窩結構數值模型，其中(a)為未填充
高彈橡膠，(b)為填充高彈橡膠；
55.圖6為疲勞加載頻率示意圖；
56.圖7為未填充和填充高彈橡膠高性能混凝土蜂窩結構的單次循環加載的應力-應變曲線對比圖，其中(a)為未填充高彈橡膠，(b)為填充高彈橡膠；
57.圖8為循環次數與最大荷載關係曲線；
58.圖9為本發明單個線圈的變化過程示意圖，其中(a)為無荷載時的線圈，(b)為在豎向荷載作用下線圈受到壓縮變形，(c)為無荷載時的磁通量不變，(d)為在豎向荷載作用下磁通量發生變化，+代表磁場方向；
59.圖10為電路保護系統組成示意圖；
60.圖11為電源交互式充放電示意圖；
61.圖12為本發明發電系統連接組件模塊圖；
62.圖13為隔震層兩端上分別加裝兩組強磁鐵後的結構示意圖；
63.圖14為模具結構示意圖；
64.圖15為隔震層的安裝方式示意圖；
65.圖16為經naoh改性橡膠表面sem圖；
66.圖17為模具下底結構示意圖；
67.圖18為橢圓柱可拆卸結構連接關係示意圖；
68.其中，1-隔震層，2-超高韌性水泥基複合材料，3-高彈橡膠，4-強磁鐵，5-電路保護系統，6-模具，7-橢圓柱，8-上連接鋼板，9-上預埋鋼板，10-橡膠，11-鉛芯，12-下連接鋼板，13-下預埋鋼板，14-上套筒錨杆，15-下套筒錨杆。
具體實施方式：
69.為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述，但不僅限於此，本發明未詳盡說明的，均按本領域常規技術。
70.實施例1：
71.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如圖1-17所示，包括隔震層1，隔震層1安裝於支座與橋梁墩臺頂面之間；
72.隔震層1由填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料2橢圓蜂窩結構構成，如圖1所述，蜂窩結構包括若干連接為一體的胞元，胞元內部設置橢圓開孔，橢圓開孔內填充高彈橡膠3，橢圓開孔的長軸：短軸為5:3；
73.隔震層1兩側各放置一強磁鐵4(兩強磁鐵之間形成磁感線)，每一橢圓開孔內的高彈橡膠表面均外包有金屬線圈，每一金屬線圈均採用導線連接形成迴路，多個帶有金屬線圈的迴路並聯並通過電路保護系統5連接儲電電源。
74.上述的橢圓蜂窩結構中，採用超高韌性水泥基複合材料作為基體材料，當超高韌性水泥基複合材料受到外部荷載時，因纖維的存在使得胞元具有裂紋橋接效應，使得單個胞元在受壓時具有超強的承載能力、位移延性、變形能力和能量吸收能力；
75.相比於圓形開孔和六邊形等性質，橢圓開孔能量吸收能力強，抗震吸能效果較好；
76.在橢圓開孔內填充高阻尼橡膠，有三方面作用，一方面是受力過程中延緩裂縫的開裂，提高超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的延性和變形能力，一定程度上阻止胞
元變形過大，並且在振動時能極快的恢復原位；第二方面是提高蜂窩結構的應變硬化能力，第三方面是高阻尼橡膠具有高彈性和黏彈性，與水泥基材料相比,高阻尼橡膠的彈性變形很大,彈性模量小，高阻尼橡膠滯回曲線特點(載荷-變形曲線)飽滿、耗能顯著，提供良好的減震、吸能的作用。
77.本發明在隔震層兩端上分別加裝兩組異種電極強磁鐵(如圖13)，通過車輛特別是大型貨車產生的豎向荷載振動，帶動隔震層蜂窩結構內部夾雜金屬線圈豎向振動切割設置好的強磁場，產生感應電動勢，採用若干個金屬線圈並聯，共同切割磁感線，以便達到所需的電流值，利用發電裝置使得能源再生，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
78.實施例2：
79.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如實施例1所述，所不同的是，超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構由高彈橡膠材質的模具6製備而成，如圖14所示，模具6為矩形結構，其尺寸與隔震層尺寸相適應，模具的下底面封閉，上表面開口，模具下底面上均勻設置有多個橢圓柱7，多個橢圓柱7呈多排多列排布，相鄰橢圓柱的橢圓截面長軸相互垂直。
80.橢圓柱7的材質為高彈橡膠，橢圓柱的長軸：短軸為5:3；
81.優選的，橢圓柱可拆卸安裝在模具下底面，方便進行線路連接，如圖17所示，虛線所示的橢圓柱均為可拆卸結構，如可採用現有的卡扣結構。
82.也可以採用如圖18所示形式，具體的，模具下底面上設置有多個安裝帽(一體成型或套接，安裝帽材質也為橡膠，可容易套接在模具下底面的凸臺上)，安裝帽的尺寸略大於橢圓柱尺寸，方便接線，安裝帽上設置有球形卡槽，橢圓柱底部設置有與球形卡槽對應的球狀凸起，將球狀凸起卡在球形卡槽中即實現了兩種的連接，也可以方便拆卸。
83.實施例3：
84.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如實施例2所述，所不同的是，墩臺的墩帽上支座位置設置有支座墊石，支座墊石為鋼筋混凝土短柱，可以便於今後更換支座設置墊石給頂舉千斤頂留出位置，同時也是便於調整橋墩和橋面板施工帶來的誤差；支座墊石的混凝土標號不低於c40，支座墊石高度應考慮安裝養護和必要時更換支座的方便，支座墊石頂面四角高差不得大於2mm。
85.實施例4：
86.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如實施例3所述，支座為鉛芯橡膠支座，鉛芯橡膠支座包括上連接鋼板8、上預埋鋼板9、橡膠10、鉛芯11、下連接鋼板12和下預埋鋼板13，上套筒錨杆14穿過上連接鋼板8、上預埋鋼板9錨固在橋面板上，下套筒錨杆15穿過下連接鋼板12、下預埋鋼板13、隔震層1、支座墊石錨固在橋梁墩臺上，預製減震支座時應在墩臺頂面支座墊石部位預留錨栓孔，預留錨栓孔中心及對角線位置偏差不得超過10mm。
87.隔震層可設置於鉛芯橡膠支座底部，與原有鉛芯橡膠支座相串聯，取長補短，形成一個具有三向適宜剛度和阻尼性能的三維支座隔震系統，能有效地降低豎向振動對橋梁結構的影響。
88.實施例5：
89.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如實施例4所述，與支座相
連的橋面板底部及墩臺頂部的混凝土中增設4層網狀鋼筋，布筋範圍大於支座尺寸，優選的，網狀鋼筋直徑ф12mm，網格為100mm
×
100mm，層間距為100mm；預留錨栓孔處的網狀鋼筋可切斷，在孔邊增設相同直徑的輔助鋼筋。
90.實施例6：
91.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統，如實施例5所述，強磁鐵採用釹磁鐵，外鍍一層環氧樹脂防止腐蝕。
92.電路保護系統5包括整流橋和短路保護模塊，優選的，整流橋型號為kbu803，短路保護模塊型號為正泰rt28-32 32a。
93.由於隔震層切割磁場的速度是隨機的，方向也在時刻發生變化，因此產生的感應電流也需要進行將交流電轉變為直流，即需要產生的感應電流通過整流橋，將切割磁場產生的交流轉換為直流，然後把整流橋輸出的直流電給儲電系統充電，進而為橋梁健康監測設備或者交通基礎設施發光標識提供電源；
94.電路保護系統還可以包括電池過衝保護和電池過放保護，以此保護電路安全；儲電電源包括兩個電源，兩個電源支架設置有電源自動切換控制器，兩個電源進行交互式充放電，一個電源充滿時可以自動轉換開關對另外一個電源進行充電，同時另一個電源可以放電，達到邊充電邊放電的目的。該交互式充放電電路，充放電電路由電源自動轉換器控制，當一個電源充電時，放電電路自動切換由另一電源為用電器供電，如圖11所示。
95.實施例7：
96.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統的施工方法，包括以下步驟：
97.(1)蜂窩結構的預製：
98.首先將模具6改性，採用1mol/l naoh溶液浸泡40-60分鐘，用清水多次清洗直到清洗水的ph值達到7，對模具改性主要用於提高橡膠和超高韌性水泥基複合材料的界面粘結性能，因為相對於填充橡膠的蜂窩結構來說，由於橡膠表面的憎水性，橡膠與水泥基體的界面粘結性能較弱，在疲勞荷載下，其最先發生破壞的即為水泥-橡膠界面區；
99.高阻尼橡膠表面naoh改性後，其親水基團可與水泥基體產生較強結合，從而改善橡膠-水泥基體界面性能，增強填充高阻尼橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的整體性，通過確定高阻尼橡膠改性方法，提高結構的整體抗震性能；
100.改性原理為：硬脂酸鋅是橡膠表面的主要憎水性物質，採用naoh浸泡，可使與橡膠表面的硬脂酸鋅(化學式為(c
17h35
coo)2zn)反應生成可溶性物質而被移除,反應方程式為：
101.(c
17h35
coo)2zn+4naoh＝2na(c
17h35
coo)+na2(zn(oh)4)
102.反應生成的兩種物質易溶於水，因此在處理過程中去掉了硬脂酸鋅，提高表面的粗糙程度，從而提高橡膠顆粒與水泥基體的粘結力，圖16為改性橡膠表面sem圖；
103.然後將提前配置好的水泥矽酸鈉混合料倒入模具中，在模具的內表面塗覆均勻，並將模具的開口側放，旋轉晾乾；
104.在每一橢圓柱外表面包覆金屬線圈，具體的，可將金屬線圈與橡膠的橢圓柱採用有機矽粘結劑連接，粘結時可選幾點連接，能夠將金屬線圈固定套在橢圓柱外表面即可，金屬線圈內徑比橢圓柱外徑略大，形狀與橢圓柱截面相一致，將金屬線圈的兩端引線引出用於後續的電路連接；
105.最後，澆築超高韌性水泥基混凝土，並養護至相應齡期，得到填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構；
106.本發明的橡膠表面需naoh改性後裹附水泥矽酸鈉混合料，提高界面性能，增強填充高阻尼橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構的整體性，通過確定高阻尼橡膠改性方法，提高結構的整體抗震性能；
107.(2)現場施工：
108.將所有橢圓柱上金屬線圈的兩端引線通過導線連接形成迴路，導線可直接與線圈的引線相連，採用防水絕緣接頭進行防水保護，多條迴路並聯，並安裝電路保護系統和儲電電源，完成線路連接；
109.將填充有高彈橡膠的超高韌性水泥基複合材料橢圓蜂窩結構立起來放置在支座墊石上，開口位於前方，蜂窩結構尺寸，即模具的尺寸可根據實際橋墩的大小及工程需要靈活確定。
110.將上套筒錨杆穿過鉛芯橡膠支座的上連接鋼板、上預埋鋼板錨固在橋面板上，將下套筒錨杆穿過鉛芯橡膠支座的下連接鋼板、下預埋鋼板、隔震層、支座墊石錨固在橋梁墩臺上，完成施工。
111.本發明採用超高韌性水泥基複合材料作為橢圓蜂窩結構的基體材料，橡膠作為填充材料，水泥基複合材料和橡膠界面進行特殊處理，提高界面粘結性能，作為一種新型橋梁隔震減震支座，有著更好的減震和吸能特性，具有三向隔震減震效果，滿足橋梁的正常使用要求，延長結構使用壽命；同時蜂窩結構的豎向振動切割磁感線，利用發電裝置使得能源再生，提高了資源利用率，節能環保綠色低碳。
112.實施例8：
113.一種基於切割磁感線發電的橋梁支座隔振層發電系統的施工方法，如實施例7所述，所不同的是，水泥矽酸鈉混合料由水泥和0.5-0.65mol/l na2si03溶液拌和而成，水膠比為0.5-0.65。進行水泥矽酸鈉預塗層起到一個過渡的作用，避免和減少超高韌性水泥基複合材料直接與橡膠接觸，溶解的na2si03可以與水泥中的鈣離子反應生成c-s-h凝膠，作為毛細孔的填充物，能改善超高韌性水泥基材料與橡膠的界面過渡區itz微觀結構，降低itz孔隙率，提高界面過渡區(itz)的力學性能，進而加強超高韌性水泥基材料和橡膠的粘結性能。
114.採用表1的超高韌性水泥基複合材料配合比按照實施7製備蜂窩結構，其中纖維採用日本kuraray公司的rec-15型pva纖維，體積摻量1.8％：
115.表1：超高韌性水泥基複合材料配合比(kg/m3)
[0116][0117]
採用試驗和數值模擬的方法研究填充物對水泥基蜂窩複合材料力學行為和吸能性能的影響，分別對填充橡膠和未填充橡膠結構進行準靜態壓縮和循環加載疲勞性能測試。
[0118]
數值模擬使用有限元軟體abaqus，在abaqus/explicit模塊中採用混凝土損傷塑性模型(cpdm)。超高韌性水泥基複合材料單元輸入參數如表2所示，橡膠單元採用超彈性體中的yeoh非線性模型，yeoh的應變勢能階次為3，輸入參數如表3所示。
[0119]
表2：超高韌性水泥基複合材料輸入參數
[0120][0121]
表3：yeoh非線性模型各參數取值
[0122]
c10c20c30d1d2d30.110.020000
[0123]
其中c
i0
和di代表材料的模型參數
[0124]
對填充橡膠和未填充橡膠的單個胞元結構進行了準靜態壓縮試驗和數值模擬，如圖2、3，並通過試驗和模擬結果的對比，校正模型單元的輸入參數。胞元內部具有橢圓形孔洞，單個胞元模型的大小為9cm
×
9cm；
[0125]
將校正後的模型單元輸入參數直接用於未填充橡膠和填充橡膠的蜂窩結構的循環加載疲勞測試模型中。蜂窩結構由單個胞元經x和y方向4
×
4陣列得到，蜂窩結構模型的大小為12cm
×
12cm。
[0126]
通過單個胞元數值模型可知，填充高阻尼橡膠的蜂窩結構的準靜態壓縮平均應力增長近1倍；
[0127]
選擇11％-13％的應變範圍進行疲勞性能數值模擬，疲勞加載的頻率為1hz，可知填充高彈橡膠的蜂窩結構疲勞性能優異，在百萬次循環荷載下，其共同工作性能良好，抗疲勞性能優異。
[0128]
圖2和圖3用於模型輸入參數校正，經試驗和數值模型計算可知，高阻尼橡膠材料填充的蜂窩結構明顯提高結構的強度和斷裂能。
[0129]
根據圖2-圖4以及模擬結果可知，填充橡膠的蜂窩結構可以實現13％的彈性變形，可以保證線圈磁通量變化，進而保證發電系統的發電效率。
[0130]
值得注意的是，圖4中，實線代表填充橡膠的試件，虛線代表不填充橡膠的試件，其中，從上至下的四條虛線，與從上至下的四條實線一一對應，即最上一條虛線與最上一條實線除填充橡膠外其他條件均相同，作為對照；其他曲線同理進行對比。從圖4可以看出，填充橡膠後，蜂窩結構的性能得到了提升，吸能效果也得到了提高。
[0131]
圖7中，橫坐標為應變，縱坐標為應力，吸能效果可採用圖7中陰影部分面積說明，從圖中可以看出，填充有高彈橡膠的蜂窩結構吸能效果更好。
[0132]
本發明在工作時可以切割磁感線發電，導體切割磁感線的線圈面積發生變化，進而導致磁通量發生變化，如圖9所示。
[0133]
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。