CN102839604B - 一种带水平补偿测力传感器的曲面支承 - Google Patents
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Abstract
一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，解决了现有技术中水平力的测量受泊松比、支承板不均匀变形及温度变化等影响造成测量误差较大的技术问题，采用的技术方案是，结构由上至下依次包括支承顶板、平面滑动副、曲面密封转动滑动副、支承底板以及设置在支承顶板与支承底板之间的水平测力传感器及配套的监测电路，所述的水平测力传感器和支承顶板之间设置了水平预应力补偿器。本发明提高了测力结果的准确性和真实性。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有水平测力传感器的曲面支承，属于桥梁工程建设领域，特别是一种带水平补偿测力传感器的曲面支承。
背景技术
桥梁支承是桥梁工程结构中的自动调节负荷改善受力状态的重要部件。合理设置的传感器能够将桥梁上部结构部件的受力和应力改变后受力部件的形态准确的传送给检测仪器以判定桥梁的支承结构的安全状况、进而对桥梁支承安全承载状况做出准确的判断，以保证支承能安全可靠的实现应力的自适应变化。桥梁支承在设计时和质量检测时，需要加载足够的大力度的模拟地震、撞击、车辆过载、风载等带来的各种外力的冲击力进行破坏试验，同时也需要同步数据监测。
为了提高和保证线路高速运营， 在桥梁支承中垂直和水平设置了随机监测外来破坏力的传感器，以及时采取数据并进行准确的分析。
在目前应用的桥梁支承结构中，实现准确的应力变化监测存在很大的问题。测力传感器与传递外力接触面之间存在着自适应游动间隙，从而造成在自适应间隙调整时突发的支承受力过程中外力作用于形变的距离“零点”具有不可确定性因素，使得准确测定外力变化和形变监测产生较大误差，以至于失去准确监测的意义。在外力测试时开始时，必须设置位置原点和对应的作用力值。因此，曲面支承与传感器之间的任何的微小变形都会引起传感器的变形，从而使传感器的测量值失真而导致测量力值的误差。泊松比，也叫横向变形系数，是指材料的横向应变与纵向应变的比值。即当支承受竖向力作用下产生竖向变形时，会产生相应的横向变形，即膨胀，从而使水平测力传感器与限位装置接触受力，但此时的测量力值并不是支承所受的水平荷载，因此，这种一般接触的测力型式会受到结构变形的很大影响。同理，在支承板安装后的不均匀变形、翘曲变形、温度变化而导致的材料变形等都会对这种一般接触的测力结果产生干扰，影响测量结果。
发明内容
本发明为解决现有技术中水平力的测量受泊松比、支承板不均匀变形及温度变化等影响造成测量误差较大的技术问题，设计了一种带补偿器水平测力传感器的曲面支承，以解决现有测力支承测量误差较大的问题。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，结构由上至下依次包括支承顶板、平面滑动副、曲面密封转动滑动副、支承底板，还包括设置在支承顶板与支承底板之间的水平测力传感器及配套的监测电路，其关键在于：所述的水平测力传感器和支承顶板之间设置了水平预应力补偿器；所述的水平预应力补偿器是蝶簧式水平预应力补偿器，所述蝶簧式水平预应力补偿器的结构中包括：设置在支承顶板上的定位孔、穿过定位孔与水平测力传感器固定的芯轴、末端带有法兰板的蝶簧，蝶簧的头端设置在芯轴上的蝶簧座上、末端的法兰板借助预紧螺栓限位在支承顶板上。
本发明的关键是：在水平测力传感器上增设了水平预应力补偿器，保证了水平测力传感器与支承体的底板之间紧密接触，避免由于产生间隙形成测量间断点而造成测量误差。通过旋紧预紧螺栓带动法兰板压缩碟簧，使碟簧对准芯轴并通过芯轴对水平测力传感器产生一定的预压力，从而消除了水平测力传感器与支承体的底板之间的间隙，使其接触形式成为不可分离的预紧式粘接接触。当支承发生泊松变形或其他变形时，水平测力传感器会同时测量出这些干扰变形所产生的力值，在后期的数据处理中，这些测量到的干扰值通过简单的数学运算即可消除，从而消除了干扰力对测力结果的影响，提高测力准确性和真实性。
本发明的有益效果是：消除了机加工偏差、组装间隙对测力结构的影响；消除了支座泊松变形、支承顶板变形、温度变形等结构变形对测量结果的干扰，提高了测力结果的准确性和真实性；本装置结构简单，制造成本低，便于维修和更换，经济实用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明中具有四组水平测力传感器的曲面支承结构示意图。
图2是图1中A-A向的剖视图。
附图中，1是支承顶板，1-1是沉槽，2是平面滑动副，3是曲面衬板，4是曲面滑动副，5是竖向测力传感器，6是支承底板，7是唇凸，8是水平测力传感器，8-1是芯轴，8-2是蝶簧座，8-3是蝶簧，8-4是法兰板，8-5是预紧螺栓，9是转角衬套。
具体实施方式
一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，结构由上至下依次包括支承顶板1、平面滑动副2、曲面密封转动滑动副、支承底板6以及设置在支承顶板1与支承底板6之间的水平测力传感器8及配套的监测电路，其关键在于：所述的水平测力传感器8和支承顶板1之间设置了水平预应力补偿器；所述的水平预应力补偿器是蝶簧式水平预应力补偿器，所述蝶簧式水平预应力补偿器的结构中包括：设置在支承顶板1上的定位孔、穿过定位孔与水平测力传感器8固定的芯轴8-1、末端带有法兰板8-4的蝶簧8-3，蝶簧8-3的头端设置在芯轴8-1上的蝶簧座8-2上、末端的法兰板8-4借助预紧螺栓8-5限位在支承顶板1上。
所述的水平预应力补偿器是蝶簧式或磁力阻尼器式或空气弹簧式结构。
设置在支承顶板1上的定位孔带有沉槽1-1，所述蝶簧座8-2与蝶簧8-3落入沉槽1-1内。
所述支承底板6的上端是圆滑曲面结构，曲面密封转动滑动副的结构中由上至下依次包括曲面衬板3、曲面滑动副4及配套密封组件，曲面衬板3借助曲面滑动副4滑动限位在支承底板6上端的圆滑曲面内。
在平面滑动副2与曲面密封转动滑动副之间设有竖向测力传感器5。
所述支承底板6上设有唇凸7，在唇凸7的外侧设有转角衬套9，转角衬套9与支承底板6的唇凸7形成转动滑动副，水平测力传感器8的头端借助水平预应力补偿器与转角衬套9形成即时接触连接。
所述水平测力传感器8设有两组或四组，均布在所述曲面支承上。
所述的水平测力传感器8是电阻式传感器或是压阻式传感器或是振弦式传感器。
本发明的关键是：在水平测力传感器上增设了水平预应力补偿器，保证了水平测力传感器与支承体之间紧密接触，避免由于产生间隙形成测量间断点而造成测量误差。通过旋紧预紧螺栓8-5带动法兰板压缩碟簧，使碟簧对准芯轴并通过芯轴对水平测力传感器产生一定的预压力，从而消除了水平测力传感器与支承体之间的间隙，使其接触形式成为不可分离的预紧式粘接接触。当支承体发生泊松变形或其他变形时，水平测力传感器会同时测量出这些干扰变形所产生的力值，在后期的数据处理中，这些测量到的干扰值通过简单的数学运算即可消除，从而消除了干扰力对测力结果的影响，提高测力准确性和真实性。
Claims (7)
1.一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，结构由上至下依次包括支承顶板（1）、平面滑动副（2）、曲面密封转动滑动副、支承底板（6），还包括设置在支承顶板（1）与支承底板（6）之间的水平测力传感器（8）及配套的监测电路，其特征在于：所述的水平测力传感器（8）和支承顶板（1）之间设置了水平预应力补偿器；所述的水平预应力补偿器是蝶簧式水平预应力补偿器，所述蝶簧式水平预应力补偿器的结构中包括：设置在支承顶板（1）上的定位孔、穿过定位孔与水平测力传感器（8）固定的芯轴（8-1）、末端带有法兰板（8-4）的蝶簧（8-3），蝶簧（8-3）的头端设置在芯轴（8-1）上的蝶簧座（8-2）上、末端的法兰板（8-4）借助预紧螺栓（8-5）限位在支承顶板（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：设置在支承顶板（1）上的定位孔带有沉槽（1-1），所述蝶簧座（8-2）与蝶簧（8-3）落入沉槽（1-1）内。
3.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：所述支承底板（6）的上端是圆滑曲面结构，曲面密封转动滑动副的结构中由上至下依次包括曲面衬板（3）、曲面滑动副（4）及配套密封组件，曲面衬板（3）借助曲面滑动副（4）滑动限位在支承底板（6）上端的圆滑曲面内。
4.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：在平面滑动副（2）与曲面密封转动滑动副之间设有竖向测力传感器（5）。
5.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：所述支承底板（6）上设有唇凸（7），在唇凸（7）的外侧设有转角衬套（9），转角衬套（9）与支承底板（6）的唇凸（7）形成转动滑动副，水平测力传感器（8）的头端借助水平预应力补偿器与转角衬套（9）形成即时接触连接。
6.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：所述水平测力传感器（8）设有两组或四组，均布在所述曲面支承上。
7.根据权利要求1所述的一种带水平补偿测力传感器的曲面支承，其特征在于：所述的水平测力传感器（8）是电阻式传感器或是压阻式传感器或是振弦式传感器。
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