CN102912722B - 一种球型多向测力支座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球型多向测力支座，包括上支座板、组合下摆、底座以及多个压力传感器等。上支座板的底面为凸球缺面，组合下摆的顶面为凹球缺面，该凹球缺面由两个相同的凹球缺面或四个相同的凹球缺面拼接而成，上支座板和组合下摆为球面接触；多个压力传感器在水平方向位于组合下摆和底座的立墙之间。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。

Description

一种球型多向测力支座

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的球型多向测力支座。

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，为结构物后期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撑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，远程预警车辆过桥时出现三点支撑，并在第一时间进行处理，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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过将现有球型支座的下摆设计成为由多块相同的凹球缺面组成，进而提出一种能同时起支座下摆和分压器双重作用的球型多向测力支座，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进行测试与监测。

为了解决上述存在的技术问题，本发明具体采用了以下方案： 

一种球型多向测力支座，包括上支座板1、组合下摆3、底座5以及压力传感器6，所述上支座板1的底面为凸球缺面，所述组合下摆3的顶面包括有与所述凸球缺面对应的凹球缺面，所述组合下摆3在垂直方向上位于所述上支座板1和所述底座5之间，所述上支座板1和所述组合下摆3为球面接触，所述组合下摆3由两个以上部分拼接而成，所述压力传感器6在水平方向位于所述组合下摆3和所述底座5的立墙之间，并将受到压力作用后产生的电信号通过连接导线7传输至数据采集模块8，由数据采集模块8进行分析处理后还原出作用在球型多向测力支座上的水平和竖向荷载的大小及其方向。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述组合下摆3顶面的凹球缺面由两个相同的凹球缺面或四个相同的凹球缺面拼接而成。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述上支座板1底面的凸球缺面与所述组合下摆3顶面的凹球缺面之间设有第一减摩层2，所述凸球缺面和凹球缺面与所述第一减摩层2的接触均为球面接触。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述组合下摆3的底面为平面，所述底座5的上支撑面为平面，在所述组合下摆3的底面和所述底座5的上支撑面之间设有第二减摩层4，所述组合下摆3的底面和所述底座5的上支撑面与所述第二减摩层4的接触均为平面接触。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述压力传感器6在水平方向位于所述组合下摆3的侧壁和所述底座5的立墙之间，所述组合下摆3的侧壁与所述压力传感器6的接触方式为平面接触或球面接触，所述底座5的立墙与所述压力传感器6的接触方式为平面或球面接触。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述数据采集模块8采集的数据传输至计算机进行分析处理，并与正常使用荷载对应的标准值比较，以进行异常判断。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中对应于所述组合下摆3的每个拼接部分的侧壁均安装有所述压力传感器6。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述上支座板1的顶面为平面，在其四角设有与结构物连接的螺栓孔；所述底座5的底面为平面，在其四角设有与结构物连接的螺栓孔。

进一步的根据本发明所述的球型多向测力支座，其中所述的压力传感器6为响应频率高的电阻应变式压力传感器。

本发明所述的球型多向测力支座与现有测力支座相比，具有以下有益效果：

（1）本发明所述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、地震荷载、温度变化产生的附加荷载等的测试与监测。

（2）本发明的关键是直接利用组合下摆3作为分压器，使多向球型测力支座的结构大大简化：该组合下摆3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6和数据采集模块8进行检测，作用在支座的水平荷载同时也可通过同组压力传感器6和数据采集模块8测出；压力传感器6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）本发明的数据采集模块8采集的数据传输至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和图2是本发明球型多向测力支座的外型结构示意图；

图3是组合下摆由两个相同凹球缺部分组成时图2的I-I剖面图；

图4是去掉上支座板1和减摩层2后图3的俯视图，图示组合下摆由两个相同的凹球缺组成；

图5是组合下摆由四个相同凹球缺部分组成时图2的I-I剖面图；

图6是去掉上支座板1和减摩层2后图5的俯视图，图示组合下摆由四个相同的凹球缺部分组成。

附图标记说明：

1—上支座板；2—第一减摩层；3—组合下摆；4—第二减摩层；5—底座；6—压力传感器；7—连接导线；8—数据采集模块。

具体实施方式

下面结合图1至图6，对本发明做进一步说明：

如附图1-4所示，本发明所述的球型多向测力支座，包括上支座板1、第一减摩层2、组合下摆3、第二减摩层4、底座5、压力传感器6、连接导线7以及数据采集模块8。组合下摆3的顶面与上支座板1的底面为球面接触，组合下摆3在垂直方向位上支座板1和底座5之间，多个压力传感器6在水平方向位于组合下摆3和底座5的立墙之间；多个压力传感器6受到压力作用后产生的电信号通过连接导线7由数据采集模块8采集、分析与合成处理后，还原出作用在球型多向测力支座上水平和竖向荷载的大小及其方向。

优选的数据采集模块8采集的数据可进一步传输至计算机进行分析处理，并与正常使用荷载进行比较，当出现异常时进行报警，实现监测远程化、自动化和智能化。

所述上支座板1的顶面为平面，在四角设有与结构物连接的螺栓孔。上支座板1底面为凸球缺面，组合下摆3的顶面包括有或为与上支座板的凸球缺面相稳合对应的凹球缺面，优选的组合下摆3的顶面为平面内包括有所述凹球缺面的结构，在本发明的第一实施方式中，所述的组合下摆3优选的由两个完全相同的部分拼接而成，每个部分包括有1/2凹球缺面，两个部分拼接在一起形成与上支座板的凸球缺面相稳合的凹球缺面，进一步的在两球面之间设有第一减摩层（2），凸球缺面和凹球缺面与第一减摩层（2）的接触均为球面接触。

所述底座5的底面为平面，在四角设有与结构物连接的螺栓孔。底座5的顶面为平面，组合下摆3的底面也为平面，两平面之间设有第二减摩层4，底面和顶面与第二减摩层4的接触均为平面接触。

所述压力传感器6水平设在组合下摆3侧壁与底座5的立墙之间，压力传感器6与组合下摆3侧壁的接触为平面接触或球面接触，压力传感器6与底座5立墙的接触则为平面接触；压力传感器6由连接导线7连接于数据采集模块8，数据采集模块8安装在底座适当位置上。 

本发明具体的测力原理是：当在上支座板1上加载结构物或作为支撑支座时，上支座板1受到的竖直重力经其底面凸球缺面而作用于组合下摆3上，由多个部分拼接而成的组合下摆3进一步将作用在上支座板的垂直荷载按一定比例分解出水平分量（可通过凸球缺面曲率调整），并通过水平安装的多个压力传感器6和数据采集模块8进行对应水平荷载的测试，进一步通过水平分量与垂直分量的比例关系换算出垂直载荷，进而能够对上支座板上加载物在垂直方向和各个水平方向的荷载进行测量，实现多向测力。所述压力传感器6可采用响应频率高的电阻应变式压力传感器，从而可实现动荷载的测试。数据采集模块8采集的数据可进一步传输至计算机进行分析处理，并与正常使用荷载下对应的标准值进行比较，当出现异常时进行报警，实现监测远程化、自动化和智能化。

附图5和6是本发明的另一实施方式，其与附图1-4所示实施方式相比，区别仅在于其中的组合下摆3由完全相同的四部分组成，每个部分包括有1/4凹球缺面，四个部分拼接在一起形成与上支座板的凸球缺面相吻合的凹球缺面，且对应于每个部分的侧壁都安装有压力传感器，从而能够对前后左右四个水平方向的荷载力进行精确的测量，具体的工作原理同上。当然本发明的组合下摆也可由四个以上的凹球缺部分组成。

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、结构简单，便于加工制造。

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。

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 (1)

1.一种球型多向测力支座，包括上支座板（1）、组合下摆（3）、底座（5）、压力传感器（6）以及数据采集模块（8），其特征在于，所述上支座板（1）的底面为凸球缺面，所述组合下摆（3）的顶面包括有与所述凸球缺面对应的凹球缺面，所述组合下摆（3）在垂直方向上位于所述上支座板（1）和所述底座（5）之间，所述上支座板（1）和所述组合下摆（3）为球面接触，所述组合下摆（3）由两个以上部分拼接而成，所述压力传感器（6）在水平方向位于所述组合下摆（3）和所述底座（5）的立墙之间，且对应于所述组合下摆（3）的每个拼接部分的侧壁均安装有所述压力传感器（6），每个压力传感器（6）通过单独的连接导线（7）连接于所述数据采集模块（8），并将受到压力作用后产生的电信号通过连接导线（7）传输至数据采集模块（8），由数据采集模块（8）进行分析处理后还原出作用在球型多向测力支座上的水平和竖向荷载的大小及其方向；所述上支座板（1）底面的凸球缺面与所述组合下摆（3）顶面的凹球缺面之间设有第一减摩层（2），所述凸球缺面和凹球缺面与所述第一减摩层（2）的接触均为球面接触；所述组合下摆（3）顶面的凹球缺面由两个相同的凹球缺面或四个相同的凹球缺面拼接而成；所述组合下摆（3）的底面为平面，所述底座（5）的上支撑面为平面，在所述组合下摆（3）的底面和所述底座（5）的上支撑面之间设有第二减摩层（4），所述组合下摆（3）的底面和所述底座（5）的上支撑面与所述第二减摩层（4）的接触均为平面接触；所述压力传感器（6）在水平方向位于所述组合下摆（3）的侧壁和所述底座（5）的立墙之间，所述组合下摆（3）的侧壁与所述压力传感器（6）的接触方式为平面接触或球面接触，所述底座（5）的立墙与所述压力传感器（6）接触方式为平面或球面接触；所述上支座板（1）的顶面为平面，在其四角设有与结构物连接的螺栓孔；所述底座（5）的底面为平面，在其四角设有与结构物连接的螺栓孔；所述数据采集模块（8）采集的数据传输至计算机进行分析处理，并与正常使用荷载对应的标准值比较，以进行异常判断；所述的压力传感器（6）为响应频率高的电阻应变式压力传感器。