CN108277738B - 一种智能铅芯橡胶支座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能铅芯橡胶支座，包括橡胶支座本体和智能传感***，所述橡胶支座本体包括上连接板、下连接板、上内封钢板、下内封钢板、橡胶片、加劲钢板、外层橡胶和铅芯，所述橡胶片和加劲钢板逐层交替设置，所述智能传感***包括与铅芯一体成型的第一智能材料、与外层橡胶一体成型的第二智能材料、与加劲钢板一体成型的第三智能材料；所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料均与数据采集***连接，所述数据采集***与数据传输***连接；所述数据传输***和数据处理与评估***连接。采用上述结构，其有益效果是能够实时监测支座在使用过程中的受力状态和物理状态，便于准确获得支座的健康状况。

Description

一种智能铅芯橡胶支座
技术领域
本发明属于土木工程结构隔震技术领域，具体的说，是关于一种智能铅芯橡胶支座。
背景技术
支座是建筑结构和桥梁结构中用于连接上部结构(如建筑主体等)和下部结构(如地基等)的重要节点构件，必须既有足够的承载力，又对上部结构的位移和转角变形的约束尽可能地小，还应便于安装、养护和维修。
现有的实际震害表明：节点支座破坏是导致建筑结构或桥梁结构上部结构破坏的最常见的破坏形式之一。同时，在结构的日常使用过程中，因为支座本身的质量问题导致的结构破坏、倒塌事件也时有发生。作为结构中重要节点的支座一旦失效，就会导致结构中传力方式发生改变，从而对结构其它部位抗震性能有不利的影响，进一步加重结构破坏或震害。以往对支座安全性的评估都是采用拆卸后逐一检测的方法，这对于大型工程来说是一项既耗时又费力的方法，在突发事件后难以及时获知支座的损伤情况。因此，对重要部位的节点支座实行实时健康监测更具有实用价值。
目前，已有部分隔震支座带有自检测功能，例如，中国专利文献CN203451989U公开了一种具有自检测功能的摩擦摆隔震支座，包括一个薄膜式压力传感器，该薄膜式压力传感器位于铰接滑块的弧形表面，前表面与支座板的滑动面相接触。但是，目前还没有一种检测结果准确、全面的带有自检测功能的铅芯橡胶支座。这是由于现有的铅芯橡胶支座包括上连接板、下连接板，上连接板和下连接板之间的中部设有铅芯，铅芯的外壁上从上到下依次套设有上内封钢板、加劲钢板和橡胶片、下内封钢板，所述加劲钢板和橡胶片逐层交替设置，并预压在上内封钢板和下内封钢板之间。其中，铅芯以及逐层交替设置的加劲钢板和橡胶片加工完成后即为一个整体。因此，现有的传感器只能安装在加劲钢板或铅芯的表面，不能安装在加劲钢板或铅芯的内部，无法检测到支座的关键受力部位的数据，其结果非常不准确；而如果将传感器等安装于加劲钢板的表层，加劲钢板在与橡胶片预压的过程中，容易损坏传感器，因此，效果也不理想。
发明内容
本发明的目的是改进现有技术的不足，提供一种能够实时监测支座的物理特性和力学特性的智能铅芯橡胶支座，以评估出支座的健康状况，给出维护的建议，从而满足工程结构“自感知、自评估”的智能化发展需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能铅芯橡胶支座，包括橡胶支座本体和智能传感***，所述橡胶支座本体包括上连接板、下连接板、上内封钢板、下内封钢板、橡胶片、加劲钢板、外层橡胶和铅芯，所述橡胶片和加劲钢板逐层交替设置，
所述铅芯设于所述上连接板和下连接板之间的中部，所述铅芯外从上到下分别套设有所述的上内封钢板、逐层交替设置的橡胶片和加劲钢板、下内封钢板，所述外层橡胶包裹在上内封钢板、逐层交替设置的橡胶片和加劲钢板、下内封钢板的外侧，
所述智能传感***包括第一智能材料、第二智能材料、第三智能材料、数据采集***、数据传输***、数据处理与评估***；
所述第一智能材料与铅芯一体成型，用于实时输出该处的物理和力学特性变化，所述第二智能材料与外层橡胶一体成型，用于实时输出该处的物理和力学特性变化，反映支座整体的力学特性变化，所述第三智能材料与加劲钢板一体成型，用于实时输出该处的物理和力学特性变化，反映支座的层间剪切特性变化，
所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料均与所述数据采集***连接，所述数据采集***与数据传输***连接；所述数据传输***和数据处理与评估***连接，利用数据处理与评估***分析评估得到支座的健康状况。
根据本发明，所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料可为压电材料、形状记忆合金或电流变液等。
根据本发明，所述铅芯灌注于橡胶支座本体的中间孔道内。
根据本发明，所述上内封钢板和下内封钢板通过连接螺栓连接。
进一步的，所述上内封钢板与上连接板通过焊接连接，所述下内封钢板与下连接板通过焊接连接，使上内封钢板与上连接板、下内封钢板与下连接板之间的连接更牢固。
根据本发明，所述数据采集***具有数据的本地存储功能，可以避免由于后续***的问题而造成数据遗失。
进一步的，所述数据采集***与所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料通过无线传输或者有线传输数据。
根据本发明，所述数据处理与评估***为一终端设备。
进一步的，所述终端设备可以为采用安装LabVIEW等程序语言编写的结合多传感器信息融合技术的数据分析评估软件的计算机。
本发明的智能铅芯橡胶支座，其有益效果是：
1、第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料的设置，能够实时监测支座在使用过程中的受力状态(包括力、变形等)和物理状态(包括温度等)，便于准确获得支座的健康状况；
2、第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料的设置，解决了现有的智能铅芯橡胶支座无法监测到支座的关键受力部位的数据的问题，改善了传统支座受力状态未知的缺陷，进一步避免了作为结构中重要节点的支座在使用或强震作用下发生突然破坏，有利于提高结构的安全性，实用价值和经济效益高，可广泛地适用于建筑、桥梁等土木工程结构的日常使用；
3、数据采集***具有本地存储功能，可以避免由于后续***的问题而造成数据遗失；
4、数据传输***的设置，用户不必到现场就可便捷地获得支座的状态信息；
5、数据处理与评估***以方便友好的界面使用户便捷地得到支座的健康评估结果，得到进一步使用的建议。
附图说明
图1为本发明的智能铅芯橡胶支座的剖面图示意图；
图2为本发明的智能铅芯橡胶支座的俯视图示意图；
图3为本发明的智能传感***的模块图示意图。
具体实施方式
以下结合具体附图，对本发明的智能铅芯橡胶支座作进一步详细说明。在本实施例的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的支座必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2和图3所示，为本发明的一种智能铅芯橡胶支座，包括橡胶支座本体和智能传感***10，所述橡胶支座本体包括上连接板1、下连接板2、上内封钢板3、下内封钢板4、橡胶片5、加劲钢板6、外层橡胶7和铅芯9，所述橡胶片5和加劲钢板6逐层交替设置，所述铅芯9设于所述上连接板1和下连接板2之间的中部，所述铅芯9外从上到下分别套设有所述的上内封钢板3、逐层交替设置的橡胶片5和加劲钢板6、下内封钢板4，所述外层橡胶7包裹在上内封钢板3、逐层交替设置的橡胶片5和加劲钢板6、下内封钢板4的外侧，所述智能传感***10包括第一智能材料11、第二智能材料12、第三智能材料13、数据采集***14、数据传输***15、数据处理与评估***16；所述第一智能材料11与铅芯9一体成型，用于实时输出该处的物理和力学特性变化，所述第二智能材料12与外层橡胶7一体成型，用于实时输出该处的物理和力学特性变化，反映支座整体的力学特性变化，所述第三智能材料13与加劲钢板6一体成型，所述第一智能材料11、第二智能材料12和第三智能材料13均与所述数据采集***14连接，所述数据采集***14与数据传输***15连接；所述数据传输***15和数据处理与评估***16连接，利用数据处理与评估***16分析评估得到支座的健康状况。
所述第一智能材料11、第二智能材料12和第三智能材料13可为压电材料、形状记忆合金或电流变液等。
所述铅芯9灌注于橡胶支座本体的中间孔道内。
所述上内封钢板3和下内封钢板4通过连接螺栓8连接。
所述上内封钢板3与上连接板1通过焊接连接，所述下内封钢板4与下连接板2通过焊接连接，使上内封钢板3与上连接板1、下内封钢板4与下连接板2之间的连接更牢固。
所述数据采集***14具有数据的本地存储功能，可以避免由于后续***的问题而造成数据遗失。
所述数据采集***14与所述第一智能材料11、第二智能材料12和第三智能材料13通过无线传输或者有线传输数据。
所述数据处理与评估***16为一终端设备。
所述终端设备可以为采用安装LabVIEW等程序语言编写的结合多传感器信息融合技术的数据分析评估软件的计算机。
使用时，第一智能材料11、第二智能材料12和第三智能材料13将信号传输给数据采集***14，数据采集***14具有本地存储功能，可以存储数据，同时，可通过数据传输***15将数据采集***14采集的数据进行远程传输，经过转化后传输给数据处理与评估***16，然后利用数据处理与评估***16分析评估得到支座的健康状况，因此可以避免桥梁等建筑的倒塌。
应当指出，本发明的智能材料的数量可根据工程实际而定。同时，本发明的橡胶支座本体的具体构造和尺寸可根据工程实际支座形式而定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能铅芯橡胶支座,其特征在于,包括橡胶支座本体和智能传感***,所述橡胶支座本体包括上连接板、下连接板、上内封钢板、下内封钢板、橡胶片、加劲钢板、外层橡胶和铅芯,所述橡胶片和加劲钢板逐层交替设置,所述铅芯设于所述上连接板和下连接板之间的中部,所述铅芯外从上到下分别套设有所述的上内封钢板、逐层交替设置的橡胶片和加劲钢板、下内封钢板,所述外层橡胶包裹在上内封钢板、逐层交替设置的橡胶片和加劲钢板、下内封钢板的外侧，所述智能传感***包括第一智能材料、第二智能材料、第三智能材料、数据采集***数据传输***、数据处理与评估***:所述第一智能材料与铅芯一体成型,所述第二智能材料与外层橡胶一体成型,所述第三智能材料与加劲钢板一体成型,所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料均与所述数据采集***连接,所述数据采集***与数据传输***连接:所述数据传输***和数据处理与评估***连接；
所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料为压电材料、形状记忆合金或电流变液；
所述数据采集***与所述第一智能材料、第二智能材料和第三智能材料通过无线传输或者有线传输数据。
2.如权利要求1所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,所述铅芯灌注于橡胶支座本体的中间孔道内。
3.如权利要求1所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,所述上内封钢板和下内封钢板通过连接螺栓连接。
4.如权利要求3所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,所述上内封钢板与上连接板通过焊接连接，所述下内封钢板与下连接板通过焊接连接。
5.如权利要求1所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,所述数据采集***具有数据的本地存储功能。
6.如权利要求1所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,所述数据处理与评估***为一终端设备。
7.如权利要求1-6任一所述的智能铅芯橡胶支座,其特征在于,采用安装LabVIEW程序语言编写的结合多传感器信息融合技术的数据分析评估软件的计算机。
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