CN102095539B - 一种自调高多向智能测力支座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自调高多向智能测力支座，包括上摆、下摆、楔型分压器、底座以及多个压力传感器，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；楔型分压器的上面与下摆下面为斜面接触，楔型分压器在垂直方向位于下摆和底座之间，多个压力传感器在水平方向位于所述楔型分压器和所述底座的立墙之间。本发明可作为桥梁、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、地震荷载、温度变化产生的附加荷载等的测试与监测，并消除由于基础沉降等原因造成支点脱空可能引起的冲击与振动。
Description
技术领域
本发明涉及一种测力支座，尤其是涉及一种能对作用于结构物上垂直方向和各个水平方向的荷载进行自动测试而且当卸载而脱空时能自动升高的多向智能测力支座，它也是桥梁和高架桥梁端的一种多功能支座。
背景技术
随着工程技术的不断进步，桥梁结构跨越能力越来越大，结构型式也越来越复杂多样。这些大跨度的复杂桥梁结构共同的特点就是都属于高次超静定结构，其内力计算甚为复杂。由于计算模型简化产生的误差、材料力学性能的差异、以及施工误差、结构物各部位温度变化不均等多种因素的影响，使得结构物在施工过程或建成后其内力与设计值差异很大，而且这些差异很难估计，给结构物以后的使用埋下一定的安全隐患。桥梁建成后，墩台在一定时期内会发生沉降，这将引起桥梁结构内力的重分配，对于我国正在建设的高速铁路桥梁来说，如果墩台沉降造成简支箱梁三点支承将可能导致灾难性事故的发生。因此，及时了解桥梁支座的受力状况、当发生支座突然卸载脱空时能自动升高，以避免车辆过桥时出现三点支承，这是避免桥梁发生灾难性事故的一个经济而且有效的解决办法。
目前，国内外尚没有一种能同时对作用于结构物上竖向和水平方向的荷载进行测试，而且当支座脱空时能自行升高以支承车辆荷载的测力支座，这种支座既可及时发现桥梁支座受力的异常变化，又能自行处理可能出现的车辆过桥时支座脱空引起的冲击。
发明内容
本发明设计了一种自调高多向智能测力支座，其解决的技术问题是：(1)现有支座不能使用一个传感器同时对垂直荷载和水平荷载进行检测，并且实现监测远程化、自动化和智能化；
(2)国内外尚没有一种能同时对作用于结构物上垂直方向和水平方向的荷载进行测试，而且当支座脱空时能自行升高以支承车辆荷载的测力支座，这种支座既可及时发现桥梁支座受力的异常变化，又能自行处理可能出现的车辆过桥时支座脱空引起的冲击。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种自调高多向智能测力支座，包括上摆(1)、下摆(3)、楔型分压器(5)、底座(7)以及多个压力传感器(8)，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；所述楔型分压器(5)的上面与所述下摆(3)下面为斜面接触，所述楔型分压器(5)在垂直方向位于所述下摆(3)和所述底座(7)之间，所述多个压力传感器(8)在水平方向位于所述楔型分压器(5)和所述底座(7)的立墙之间；所述多个压力传感器(8)受到压力作用后产生的电信号通过连接导线(11)由数据采集模块(12)采集、分析与合成处理后，还原出作用在自调高多向智能测力支座上水平和竖向荷载的大小及其方向。
进一步，还包括楔型锁定器(9)和顶压弹簧(10)，所述楔型锁定器(9)位于所述压力传感器(8)和所述底座(7)的立墙之间；所述楔型锁定器(9)的一面为斜面，并且支承在所述底座(7)边墙的斜面上；所述顶压弹簧(10)以所述底座(7)的边墙为支承，顶压在所述楔型分压器(5)的端面上。
进一步，所述上摆(1)底面的凸球面与所述下摆(3)上面的凹球面之间设有第一减摩层(2)，所述凸球面和凹球面分别与所述第一减摩层(2)的接触均为球面接触。
进一步，所述下摆(3)的下面与所述楔型分压器(5)的上面之间设有第二减摩层(4)；所述下摆(3)和所述楔型分压器(5)分别与所述第二减摩层(4)的接触都为斜面接触。
进一步，所述楔型分压器(5)的底面为平面或斜面，所述底座(7)的上支承面也对应设置为平面或斜面，在所述楔型分压器(5)的底面和所述底座(7)的上支承面之间设有第三减摩层(6)，所述楔型分压器(5)和所述底座(7)分别与所述第三减摩层(6)的接触为平面接触或斜面接触。
进一步，所述压力传感器(8)与所述楔型分压器(5)的接触为平面接触或球面接触，所述压力传感器(8)与所述楔型锁定器(9)的接触则为平面接触。
进一步，所述数据采集模块(12)采集的数据经无线网络传输至远程计算机分析处理后与正常使用荷载进行比较。
该自调高多向智能测力支座与传统测力支座相比，具有以下有益效果：
(1)本发明可作为桥梁、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、地震荷载、温度变化产生的附加荷载等的测试与监测，并消除由于基础沉降等原因造成支点脱空可能引起的冲击与振动。
(2)本发明利用楔型分压器将作用在支座的垂直荷载按一定比例分解出水平分量，并通过水平安装的多个压力传感器和数据采集模块进行测出，作用在支座的水平荷载同时也可通过同组压力传感器和数据采集模块测出；压力传感器采用响应频率高的电阻应变式压力传感器，可实现动荷载的测试。
(3)本发明当基础发生沉降导致上摆与其相接触的第一减摩层脱开时，可以利用顶压弹簧释放的弹簧力推动楔型分压器往支座中心线方向移动并使支座升高，同时楔型锁定器将锁住支座升高后的位置。
(4)本发明的数据采集模块采集的数据经无线网络传输至远程计算机分析处理后与正常使用荷载进行比较，出现异常时进行报警，可实现监测远程化、自动化和智能化。
附图说明
图1是本发明自调高多向智能测力支座的结构示意图；
图2是图1中I-I的半立面和半剖面图；
图3是图1中II-II的半立面和半剖面图。
附图标记说明：
1-上摆；2-第一减摩层；3-下摆；4-第二减摩层；5-楔型分压器；6-第三减摩层；7-底座；8-压力传感器；9-楔型锁定器；10-顶压弹簧；11-连接导线；12-数据采集模块。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：
一种自调高多向智能测力支座，它是由上摆1、第一减摩层2、下摆3、第二减摩层4、楔型分压器5、第三减摩层6、底座7、压力传感器8、楔型锁定器9、顶压弹簧10、连接导线11以及数据采集模块12组成。楔型分压器5的上面与下摆3下面为斜面接触，楔型分压器5在垂直方向位于下摆3和底座7之间，多个压力传感器8在水平方向位于楔型分压器5和底座7的立墙之间；多个压力传感器8受到压力作用后产生的电信号通过连接导线11由数据采集模块12采集、分析与合成处理后，还原出作用在自调高多向智能测力支座上水平和竖向荷载的大小及其方向。
此外，还包括楔型锁定器9和顶压弹簧10，楔型锁定器9位于压力传感器8和底座7的立墙之间；楔型锁定器9的一面为斜面，并且支承在底座7边墙的斜面上；顶压弹簧10以底座7的边墙为支承，顶压在楔型分压器5的端面上。当基础发生沉降，导致上摆1与其相接触的减摩层2脱离时，压缩在楔型分压器5与底座7立墙之间的弹簧9将推动楔型分压器5带着压力传感器8往支座中心线方向移动并使支座升高，同时楔型锁定器9将填塞楔型分压器5和压力传感器8往支座中心线方向移动后留下的空隙，锁住支座在弹簧力作用下自动升高后的位置。
数据采集模块12采集的数据经无线网络传输至远程计算机分析处理后与正常使用荷载进行比较，出现异常时进行报警，可实现监测远程化、自动化和智能化。
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下面为凸球面，下摆3的上面为凹球面，两球面之间设有第一减摩层2，凸球面和凹球面与第一减摩层2的接触均为球面接触。
下摆3的下面为斜面，楔型分压器5的上面为斜面，两斜面之间设有第二减摩层4，下摆3和楔型分压器5都与第二减摩层4的接触为斜面接触。
楔型分压器5的底面可为平面或斜面，底座7的上支承面也可对应设置为平面或斜面，在楔型分压器5的底面和底座7的上支承面之间设有第三减摩层6，楔型分压器5和底座7与第三减摩层6的接触为平面接触或斜面接触。
压力传感器8水平设在楔型分压器5与楔型锁定器9之间，压力传感器8与楔型分压器5的接触为平面接触或球面接触，压力传感器8与楔型锁定器9的接触则为平面接触。楔型锁定器9的另一面为斜面，支承在底座7边墙的斜面上；压力传感器8由导线11连接于数据采集模块12；数据采集模块12安装在底座适当位置上；顶压弹簧10以底座7的边墙为支承，顶压在楔型分压器5的端面上。
本发明具有如下特点：
1、可同时进行竖向和水平方向荷载测试；
2、可进行动态测试；
3、可实现测试自动化和远程监测；
4、测试精度高；
5、当基础发生小量沉降时，本发明可自行升高并自锁，可消除车辆过桥时可能产生的冲击与振动。
本发明可作为桥梁、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、地震荷载、温度变化产生的附加荷载等的测试与监测，并消除由于基础沉降等原因造成支点脱空可能引起的冲击与振动。
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)
1.一种自调高多向智能测力支座，包括上摆(1)、下摆(3)、楔型分压器(5)、底座(7)以及多个压力传感器(8)，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；其特征在于：所述楔型分压器(5)的上面与所述下摆(3)下面为斜面接触，所述楔型分压器(5)在垂直方向位于所述下摆(3)和所述底座(7)之间，所述多个压力传感器(8)在水平方向位于所述楔型分压器(5)和所述底座(7)的立墙之间；所述多个压力传感器(8)受到压力作用后产生的电信号通过连接导线(11)由数据采集模块(12)采集、分析与合成处理后，还原出作用在自调高多向智能测力支座上水平和竖向荷载的大小及其方向，还包括楔型锁定器(9)和顶压弹簧(10)，所述楔型锁定器(9)位于所述压力传感器(8)和所述底座(7)的立墙之间；所述楔型锁定器(9)的一面为斜面，并且支承在所述底座(7)立墙的斜面上；所述顶压弹簧(10)以所述底座(7)的立墙为支承，顶压在所述楔型分压器(5)的端面上。
2.根据权利要求1所述自调高多向智能测力支座，其特征在于：所述上摆(1)底面的凸球面与所述下摆(3)上面的凹球面之间设有第一减摩层(2)，所述凸球面和凹球面分别与所述第一减摩层(2)的接触均为球面接触。
3.根据权利要求2所述自调高多向智能测力支座，其特征在于：所述下摆(3)的下面与所述楔型分压器(5)的上面之间设有第二减摩层(4)；所述下摆(3)和所述楔型分压器(5)分别与所述第二减摩层(4)的接触都为斜面接触。
4.根据权利要求3所述自调高多向智能测力支座，其特征在于：所述楔型分压器(5)的底面为平面或斜面，所述底座(7)的上支承面也对应设置为平面或斜面，在所述楔型分压器(5)的底面和所述底座(7)的上支承面之间设有第三减摩层(6)，所述楔型分压器(5)和所述底座(7)分别与所述第三减摩层(6)的接触为平面接触或斜面接触。
5.根据权利要求3或4所述自调高多向智能测力支座，其特征在于：所述压力传感器(8)与所述楔型分压器(5)的接触为平面接触或球面接触，所述压力传感器(8)与所述楔型锁定器(9)的接触则为平面接触。
6.根据权利要求1、2、3或4所述自调高多向智能测力支座，其特征在于：所述数据采集模块(12)采集的数据经无线网络传输至远程计算机分析处理后与正常使用荷载进行比较。
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