CN102032959A - 一种竖向智能测力支座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖向智能测力支座，包括上摆、下摆以及底座；上摆的下表面为凸球面，下摆的上表面为一凹球面，上摆和下摆为球面接触；下摆位于底座之上，下摆在其外侧圆柱面设有至少一个电阻应变元件，下摆在上摆球面法向压应力作用下产生环向水平拉力，环向水平拉力使在下摆外侧柱面上的电阻应变元件电阻值发生变化，该变化量通过数据采集模块采集、分析与处理后，还原出作用在智能测力支座上荷载的大小。本发明竖向智能测力支座可作为桥梁、建筑或其它工程结构物的支座，用以对各种荷载包括静荷载、动荷载、冲击荷载等竖向荷载的测试和长期监测，特别是可作为高速铁路桥梁支座反力的监测，对确保高速铁路运营安全具有重大的现实意义。

Description

一种竖向智能测力支座

技术领域

本发明涉及一种桥梁测力支座，尤其是一种能对作用于结构物上垂直方向的荷载进行自动测试的竖向智能测力支座，它是桥梁和高架桥梁端的一种多功能测力支座。

背景技术

交通基础设施的快速发展，占用了大量宝贵的土地资源。为了节省日益稀缺的土地，近年来，高速铁路的建设采用以桥代路已越来越成为共识，如京沪高速铁路桥梁占线路总长达80％以上。为确保时速达350公里的列车在桥梁数量如此多的线路上安全运行，随时监测并了解每一孔桥梁是否处于良好的工作状态是极为重要的，是避免出现灾难性事故的必不可少的措施。

多数桥梁的梁与桥墩和桥台之间采用支座连接，支座起着支承桥梁上部结构自重和列车荷载的作用，同时协调桥梁由于荷载作用和温度变化产生的结构变形。高速铁路桥梁绝大多数为箱型简支梁桥和连续梁桥，每片箱型梁由4个支座支承，连续梁则由多于4个支座支承。简支箱型梁桥和连续梁桥在桥梁自重和列车荷载作用下，支座承受的荷载在一定的范围内变化，如果桥梁的墩台发生不正常的变位，必然引起支座反力的不正常变化。因此，实时监测桥梁支座反力变化情况，便可监测桥梁的工作状态，判断其是否处于正常范围。

目前，国内外尚没有一种测试自动化性、价比高的测力支座可用于高速铁路桥梁或其他桥梁的安全监测，要么技术性能达不到要求，要么造价较高，不适宜大量使用。

发明内容

本发明设计了一种竖向智能测力支座，其解决的技术问题是国内外尚没有一种测试自动化、价比高的测力支座可用于高速铁路桥梁或其他桥梁的安全监测，或者存在技术性能达不到要求，或者存在造价较高不适宜大量使用的缺陷。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种竖向智能测力支座，包括上摆(1)、下摆(3)以及底座(7)；所述上摆(1)的下表面为凸球面，所述下摆(3)的上表面为一凹球面，所述上摆(1)和所述下摆(3)为球面接触；所述下摆(3)位于所述底座(7)之上，所述下摆(3)在其外侧圆柱面设有至少一个电阻应变元件(4)，所述下摆(3)在上摆(1)球面法向压应力作用下产生环向水平拉力，环向水平拉力使在下摆外侧柱面上的电阻应变元件(4)电阻值发生变化，该变化量通过数据采集模块(9)采集、分析与处理后，还原出作用在智能测力支座上荷载的大小。

进一步，所述电阻应变元件(4)通过密封罩(5)密封连接在所述下摆(3)外侧圆柱面上。

进一步，所述上摆(1)和所述下摆(3)之间设有上减摩层(2)。

进一步，所述下摆(3)与所述底座(7)之间设有下减摩层(6)。

进一步，所述下摆(3)的中间设有圆孔(10)，所述下摆(3)的底面为平面或球面；所述底座(7)顶面形成一环形凹槽，所述环形凹槽的底面为平面或球面，所述下摆(3)与下减摩层(6)之间和所述下减摩层(6)与所述底座(7)之间为平面或球面接触。

进一步，所述数据采集模块(9)设置在底座(7)顶面上，并通过连接导线(8)与所述电阻应变元件(4)连接。

该竖向智能测力支座与传统的测力支座相比，具有以下有益效果：

(1)本发明竖向智能测力支座利用球型支座的下摆作为传感器，在下摆的周边贴有电阻应变元件。当作用在本发明上的垂直荷载发生变化时，应变片的电阻值将发生变化、其变化量由数据采集模块测出。数据采集模块采集的数据经计算机分析处理，转换成作用在支座上的荷载后进行图形显示，可直观地判断桥梁的工作状态。

(2)本发明竖向智能测力支座由于利用支座下摆作为压力传感器，使得结构简单和造价低，并且测试精度高。

(3)本发明竖向智能测力支座由于将数据采集模块通过连接导线与电阻应变元件连接，因而可进行动态测试以及实现测试自动化和远程监测。

附图说明

图1：本发明竖向智能测力支座的第一种半立面和半剖面图；

图2：本发明竖向智能测力支座的第二种半平面图和半剖面图。

附图标记说明：

1-上摆；2-上减摩层；3-下摆；4-电阻应变元件；5-密封罩；6-下减摩层；7-底座；8-连接导线；9-数据采集模块；10-圆孔。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种智能竖向测力支座，它是由上摆1、上减摩层2、下摆3、电阻应变元件4、密封罩5、下减摩层6、底座7、连接导线8、以及数据采集模块9组成。

上摆1的顶面为平面，在四角设有与结构物连接的螺栓孔，上摆1底面为凸球面；下摆3顶面为凹球面，底面可为平面或球面，侧面为带凹槽的柱面，下摆3中心有圆孔10。在上摆1和下摆3之间设有上减摩层2，上减摩层2分别与上摆1和下摆3均为球面接触。

下摆3底面和底座7上支承面可为平面或球面，与设于下摆3底面和底座7上支承面之间的下减摩层6可为平面或球面接触。底座7顶面有一环状凹槽，凹槽底面可为平面或球面，底座7内侧面为圆柱面，外侧面可为圆柱面、圆锥面或多边棱柱面。环状凹槽用以限定下摆的位置。底座7底面为平面，在底座7四角设有与结构物连接的螺栓孔。电阻应变元件4粘贴在下摆3的外侧圆柱面上，并用连接导线8连接于数据采集模块9；数据采集模块9固定于底座7上面。

如图2所示，本发明智能竖向测力支座的工作原理如下：作用在该竖向测力支座上的竖向荷载依次通过上摆1、上减摩层2、下摆3，下减摩层6、底座7传至桥梁墩台。下摆3在上摆1球面法向压应力作用下产生环向水平拉力，环向水平拉力使粘贴在下摆3外侧柱面上的电阻应变元件4电阻值发生变化，此变化量通过连接导线8由数据采集模块9采集、分析与处理后，还原出作用在智能测力支座上荷载的大小。

此外，密封罩5密封连接在下摆3外侧圆柱面上。密封罩5对电阻应变元件4起长期保护作用。

该竖向智能测力支座的上摆1与上减摩层2之间球面的相对转动可适应安装于本发明上的结构物的转动变形，上减摩层2起减少转动摩擦阻力的作用。下减摩层6减小上摆3与底座7之间的摩擦力。

本发明竖向智能测力支座的特点及其用途：

1、利用支座下摆作为压力传感器；

2、在满足作为桥梁支座功能的前提下，实现支座的测力功能；

3、可进行动态测试；

4、结构简单，造价低；

5、可实现测试自动化和远程监测；

6、测试精度高。

本发明竖向智能测力支座可作为桥梁、建筑或其它工程结构物的支座，用以对各种荷载包括静荷载、动荷载、冲击荷载等竖向荷载的测试和长期监测，特别是可作为高速铁路桥梁支座反力的监测，对确保高速铁路运营安全具有重大的现实意义。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种竖向智能测力支座，包括上摆(1)、下摆(3)以及底座(7)；所述上摆(1)的下表面为凸球面，所述下摆(3)的上表面为一凹球面，所述上摆(1)和所述下摆(3)为球面接触；所述下摆(3)位于所述底座(7)之上，其特征在于：所述下摆(3)在其外侧圆柱面设有至少一个电阻应变元件(4)，所述下摆(3)在上摆(1)球面法向压应力作用下产生环向水平拉力，环向水平拉力使在下摆外侧柱面上的电阻应变元件(4)电阻值发生变化，此变化量通过数据采集模块(9)采集、分析与处理后，还原出作用在智能测力支座上荷载的大小。

2.根据权利要求3所述竖向智能测力支座，其特征在于：所述密封罩(5)密封连接在所述下摆(3)外侧圆柱面上。

3.根据权利要求1或2所述竖向智能测力支座，其特征在于：所述上摆(1)和所述下摆(3)之间设有上减摩层(2)。

4.根据权利要求3所述竖向智能测力支座，其特征在于：所述下摆(3)与所述底座(7)之间设有下减摩层(6)。

5.根据权利要求4所述竖向智能测力支座，其特征在于：所述下摆(3)的中间设有圆孔(10)，所述下摆(3)的底面为平面或球面；所述底座(7)顶面形成一环形凹槽，所述环形凹槽的底面为平面或球面，所述下摆(3)与下减摩层(6)之间和所述下减摩层(6)与所述底座(7)之间为平面或球面接触。

6.根据权利要求5所述竖向智能测力支座，其特征在于：所述数据采集模块(9)设置在底座(7)顶面上，并通过连接导线(8)与所述电阻应变元件(4)连接。

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