STU抗震装置
STU抗震装置
抗震装置（STU）是一种油缸形式的抗震装置
STU的作用：
有一种油缸形式的抗震装置，用于桥梁和其它大型建筑物抵抗地震的冲击破坏。在国内尚无规定的名称,有人称之为速度锁定器或译为特种阻尼器。在欧美称之为：Shock Transmission Unit （STU）或者 Lock-Up Device（LUC）。它是一种类似速度开关的装置, 改变了建筑结构的平动动力约束方式。以应用在多跨连续梁的桥梁上为例：一个桥梁段有多个桥墩对其支撑，只能有一个固定的桥墩，其余为滑动桥墩。传统的设计该桥段的全部纵向载荷只能全部由固定桥墩承受。采用了STU以后，将STU的两端分别固定在滑动桥墩和桥梁板之间，如图1所示。在桥梁受到突发冲击荷载，如发生地震、紧急刹车时，它能在吸收一定的冲击能量的同时将桥梁板和纵向滑动支撑桥墩锁定成一个整体，所有桥墩共同承受纵向的冲击载荷，减小对于桥梁的损害。
犹如汽车的安全带，在汽车正常行驶时，它可以自由伸缩；当突然刹车或者发生撞车事故时，它就被锁住，减小冲击对乘员的伤害。
STU的工作原理：
STU的内部结构如图2所示。工作部分为一个两边面积相等的油缸。油缸内充满了高粘度硅树脂化合物的介质。活塞的两边通过活塞与缸筒的间隙或者活塞上的小孔使活塞两边贯通。这种介质是一种具有一种反向触变（reverse thixotropic）特性的震凝流体，其粘度是速度梯度的增函数。当它不受外力时像一个固体，但在慢速度的恒定压力下可以缓慢地流动；在高速度的突然的冲击之下又成为了固体。在当桥梁板只发生温度伸缩，或混凝土的蠕变、收缩等缓慢运动时，该介质始终保持着流体的性质，可以通过缸壁间隙或者活塞上的小孔从活塞的一边向另一边流动，活塞可以在缸体内自由移动，油缸不会产生有害的约束力，限制桥梁板的自由运动。当桥梁受到突发震动荷载时，桥梁板带动活塞突然快速移动，介质在间隙内以很高速度流动，粘度迅速增加，最后流体几乎变成了固体，活塞因此被锁住。
通过一个简单的试验，可以说明该介质的特性和在STU中的作用。取一小团看起来像“兰州拉面”一样硅树脂介质材料，把它捏成棒形，像拉面一样拉伸。慢速拉伸时，和拉面一样没有区别，可以拉成很细的丝；但快速拉伸时会突然断裂，并且呈没有收缩的整齐脆性断口。
STU快速冲击运动结束后，又回到自然状态，它是可以反复使用的设备。它的工作寿命仅取决于：密封件的寿命，硅树脂介质的老化和金属部件的腐蚀。
STU的设计和制造
1. 根据建筑物的传力要求，选择适当的承载能力。一个传力部位可以安装一个STU，也可以安装多个。
2. 工作行程要满足该处的最大位移，如桥梁结构要满足：该处混凝土的收缩、蠕变和两倍的温度变形量之和。为了制造和安装的方便，一般同一种载荷规格的STU，按最大要求的行程选用同一种行程。
3. STU的安装方向必须延着桥梁板变形的轴线方向。对于直线桥梁，STU的轴线与桥梁的轴线平行；对于曲线桥梁段，根据平面变形的几何关系，STU的轴线是和桥梁的轴线的切线平行，而是使STU的轴线指向固定桥墩的固定点。
4. 为了便于施工安装和减小安装误差的不均匀受力，STU油缸的两端连接销轴上装有关节轴承；STU的活塞杆和接手的连接螺纹留有一定的调整余量，一般为32mm。
5. 主要材料选择：为了防腐的需要，STU油缸的活塞、活塞杆和连接销轴均采用接近屈服应力700MPa级别的高强度、耐腐蚀的不锈钢制造；缸体，接手等其它的受力部件均采用屈服应力600MPa级别高合金结构钢制造。受力螺栓采用10.9级的高强螺栓。安装在桥梁上的支座为焊接结构，采用屈服应力300MPa级别的低合金钢制造。
6. 强度设计根液压油缸基本相同，主要考虑：
1）活塞杆的抗拉强度和疲劳强度。
2）活塞杆与接手的螺纹连接强度。
3）活塞的抗弯强度以及活塞与活塞杆的连接强度。
4）缸筒按照设计载荷的1.5倍的油压和厚壁容器理论验算强度。
5）端盖螺钉按照设计载荷的1.5倍的油压选择螺钉的规格和数量。
7. 关于油缸的密封件：如果采用活塞与缸筒间隙联通活塞左右两腔的结构，活塞上不用设置密封件，缸筒内壁的粗糙度也可以低一些。活塞杆的密封件是必不可少的。由于合成硅树脂介质的粘度完全不同于液压油，不能采用和普通油缸类似的油封