CN109322244A - 三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁建设领域，具体涉及一种三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，包括供电模块、三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置、数据处理模块和位移显示模块；三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置包括机械部分和信息采集部分，机械部分用于实现伸缩缝的多向变位，信息采集部分用于对机械部分的变化进行数据采集；其中，供电模块用于对信息采集部分进行供电，数据处理模块用于对信息采集部分所采集的信息进行处理和存储，并通过位移显示模块进行展示。本发明中的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，集三维变位、减震耗能与健康远程自动化监测系统于一体，可以使养护人员远程监测伸缩缝装置的运行状况。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建设领域，具体涉及一种三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置。
背景技术
桥梁伸缩缝是桥梁结构中承受不同量值下各种复杂动力荷载的结构保护装置，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置，是保障桥梁能正常工作的重要构件。但目前的伸缩缝装置只能满足单向变位，不能实现在车辆荷载、风载、地震等诸多外力作用下的三维变位与减震耗能，并且因其不具备实时监测条件，使得目前服役期内的大多数伸缩缝装置维护保养不及时从而出现大面积的共性病害。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，集三维变位、减震耗能与健康远程自动化监测系统于一体，可以使养护人员远程监测伸缩缝装置的运行状况。
本发明的技术方案为：
三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，包括：供电模块、三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置、数据处理模块和位移显示模块；
所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置包括机械部分和信息采集部分，所述机械部分用于实现伸缩缝的多向变位，所述信息采集部分用于对所述机械部分的变化进行数据采集；
其中，所述供电模块用于对所述信息采集部分进行供电，所述数据处理模块用于对所述信息采集部分所采集的信息进行处理和存储，并通过所述位移显示模块进行展示。
进一步地，所述供电模块包括太阳能蓄电板、蓄电池控制器、蓄电池和电缆；
所述太阳能蓄电板用于对太阳能进行采集，所述蓄电池控制器用于对所采集的能源进行分配，使得所述能源根据需要分别分配至所述蓄电池进行储存或至三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置以供使用；
其中，所述能源的传输通过所述电缆进行。
进一步地，所述数据处理模块包括主控制器及存储单元。
进一步地，所述位移显示模块包括显示处理单元和位移显示器，所述显示处理单元通过端口与所述数据处理模块连接，并通过所述位移显示器显示实时数据。
进一步地，所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置包括拱形支撑杆，所述拱形支撑杆的两端分别与两安装板连接，所述安装板与桥体上的纵向侧壁之间横向设置有阻尼弹簧，其中，所述阻尼弹簧内设置有拉杆式位移传感器，用于对所述阻尼弹簧的压缩量进行采集；
其中，所述安装板设置于所述桥体边缘凹陷区域的横向侧壁上，位于伸缩缝两侧的两所述安装板上分别设置有左悬臂齿板和右悬臂齿板，所述左悬臂齿板和右悬臂齿板之间设置有缝隙，且二者的齿状结构错位设置，所述拱形支撑杆间隔性的分别用于对所述左悬臂齿板和右悬臂齿板的齿状结构进行支撑；
所述横向侧壁与所述左悬臂齿板和右悬臂齿板的各齿状结构底部分别通过拉线式位移传感器连接。
进一步地，所述安装板上设置有孔位，所述拱形支撑杆端部伸入所述孔位内，实现所述拱形支撑杆两端与所述安装板转动连接。
进一步地，所述桥体内预埋有至少一第一钢筋结构，所述第一钢筋结构与位于所述安装板上的第二钢筋结构焊接连接。
进一步地，所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置与所述桥体之间的过度区域通过钢钎维混凝土填充。
进一步地，所述缝隙内设置有聚氨酯填充料。
进一步地，相邻两所述桥体之间，位于所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置底部的间隙内设置有橡胶结构，用于对所述间隙进行密封。
由上述方案，本发明至少具有以下优点：
通过本发明的技术方案，可实现在车辆荷载、风载、地震等诸多外力作用下的三维变位与减震耗能，并且通过自然能源对三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置的信息采集部分进行不间断的供电，从而实现伸缩缝装置的实施监测，并通过位移显示模块以供监控人员远程观察，保证在其服役期间的及时维护和保养，从而降低桥梁病害所带来的危险和经济损失。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置的系统总体架构图；
图2为本发明实施例中供电模块的框架图；
图3为三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置数据处理流程图；
图4为本发明实施例中三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置的结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大图；
图6为图4的仰视图；（省略桥体）
图7为图4的俯视图；（省略聚氨酯填充料）
附图标记：供电模块1、太阳能蓄电板11、蓄电池控制器12、蓄电池13、电缆14、蓄电池支架15、三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2、拱形支撑杆21、安装板22、第二钢筋结构22a、拉杆式位移传感器23、左悬臂齿板24、右悬臂齿板25、拉线式位移传感器26、阻尼弹簧27、缝隙28、数据处理模块3、位移显示模块4、桥体5、纵向侧壁51、横向侧壁52、第一钢筋结构53、钢钎维混凝土6、橡胶结构7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明中的实施例采用递进的方式撰写。
三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，包括：供电模块1、三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2、数据处理模块3和位移显示模块4；三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2包括机械部分和信息采集部分，机械部分用于实现伸缩缝的多向变位，信息采集部分用于对所述机械部分的变化进行数据采集；其中，供电模块1用于对所述信息采集部分进行供电，数据处理模块3用于对信息采集部分所采集的信息进行处理和存储，并通过位移显示模块4进行展示。通过本发明的技术方案，可实现在车辆荷载、风载、地震等诸多外力作用下的三维变位与减震耗能，并且通过自然能源对三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2的信息采集部分进行不间断的供电，从而实现伸缩缝装置的实施监测，并通过位移显示模块4以供监控人员远程观察，保证在其服役期间的及时维护和保养，从而降低桥梁病害所带来的危险和经济损失。
具体实施时，供电模块1包括太阳能蓄电板11、蓄电池控制器12、蓄电池13和电缆14； 太阳能蓄电板11用于对太阳能进行采集，蓄电池控制器12用于对所采集的能源进行分配，使得能源根据需要分别分配至蓄电池13进行储存或至三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2以供使用；其中，能源的传输通过电缆14进行，在实际使用的过程中，可通过蓄电池支架15将太阳能蓄电板11架设在任何位置上，通过蓄电池控制器12可对能源进行合理的分配，从而使得一部分能源得以存储，供阴雨天气使用，从而保证监测工作的连续性。数据处理模块3包括主控制器及存储单元，其中，主控制器可选择单片机，具体可采用PIC18F66K80，而存储单元则可选择常规的SD存储卡，通过单片机可控制进行数据的大容量存储。位移显示模块4包括显示处理单元和位移显示器，显示处理单元通过端口与数据处理模块3连接，并通过位移显示器显示实时数据，在具体应用的过程中，可将数据处理模块3和显示模块4设置在远程控制室内，通过市政供电，并通过有线或无线方式与三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2进行数据的传输，这样使得监控人员可对伸缩缝装置进行健康远程自动化监测，降低人员劳动强度且提高工作效率。
作为上述实施例的优选，三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2包括拱形支撑杆21，拱形支撑杆21的两端分别与两安装板22连接，安装板22与桥体5上的纵向侧壁51之间横向设置有阻尼弹簧27，其中，阻尼弹簧27内设置有拉杆式位移传感器23，用于对阻尼弹簧27的压缩量进行采集； 其中，安装板22设置于桥体5边缘凹陷区域的横向侧壁52上，位于伸缩缝两侧的两安装板22上分别设置有左悬臂齿板24和右悬臂齿板25，左悬臂齿板24和右悬臂齿板25之间设置有缝隙28，且二者的齿状结构错位设置，拱形支撑杆21间隔性的分别用于对左悬臂齿板24和右悬臂齿板25的齿状结构进行支撑；横向侧壁52与左悬臂齿板24和右悬臂齿板25的各齿状结构底部分别通过拉线式位移传感器26连接。上述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2在工作的过程中，位于左悬臂齿板24和右悬臂齿板25上的齿状结构对称穿插各个方向互不干扰，齿状结构悬空设置，可随桥梁扭动，在这种扭动的过程中，可通过拉线式位移传感器26对数据进行采集，采集的数据可对桥梁沿伸缩缝长度方向的变位以及转动变位进行反应，其中，拱形支撑杆21可起到良好的支撑和纵向缓冲作用；而通过齿状结构对拱形支撑杆21的挤压，以及伸缩装置沿垂直于伸缩缝长度方向的变位，会通过阻尼弹簧27进行缓冲，且通过拉杆式位移传感器23进行采集，在这个过程中，阻尼弹簧27可对拉杆式位移传感器23起到保护的作用。通过上述方式，可实现三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2的智能化检测，同时进行多种外力作用下的三维变位与减震耗能。
作为上述实施例的优选，安装板22上设置有孔位，拱形支撑杆21端部伸入孔位内，实现拱形支撑杆21两端与安装板22转动连接。通过转动连接的方式，可在拱形支撑杆21承受齿状结构扭转边力的情况下，降低拱形支撑杆21和安装板22连接处的损耗率。三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2与桥体5之间的过度区域通过钢钎维混凝土6填充；缝隙28内设置有聚氨酯填充料，避免杂质的进入；相邻两桥体5之间，位于三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置2底部的间隙内设置有橡胶结构7，用于对间隙进行密封，从而起到防腐的作用。
为了使得整个伸缩缝装置安装更加牢固，桥体5内预埋有至少一第一钢筋结构53，第一钢筋结构53与位于安装板22上的第二钢筋结构22a焊接连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于，包括：供电模块（1）、三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）、数据处理模块（3）和位移显示模块（4）；
所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）包括机械部分和信息采集部分，所述机械部分用于实现伸缩缝的多向变位，所述信息采集部分用于对所述机械部分的变化进行数据采集；
其中，所述供电模块（1）用于对所述信息采集部分进行供电，所述数据处理模块（3）用于对所述信息采集部分所采集的信息进行处理和存储，并通过所述位移显示模块（4）进行展示。
2.根据权利要求1所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述供电模块（1）包括太阳能蓄电板（11）、蓄电池控制器（12）、蓄电池（13）和电缆（14）；
所述太阳能蓄电板（11）用于对太阳能进行采集，所述蓄电池控制器（12）用于对所采集的能源进行分配，使得所述能源根据需要分别分配至所述蓄电池（13）进行储存或至三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）以供使用；
其中，所述能源的传输通过所述电缆（14）进行。
3.根据权利要求1所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述数据处理模块（3）包括主控制器及存储单元。
4.根据权利要求1所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述位移显示模块（4）包括显示处理单元和位移显示器，所述显示处理单元通过端口与所述数据处理模块（3）连接，并通过所述位移显示器显示实时数据。
5.根据权利要求1~4任一项所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）包括拱形支撑杆（21），所述拱形支撑杆（21）的两端分别与两安装板（22）连接，所述安装板（22）与桥体（5）上的纵向侧壁（51）之间横向设置有阻尼弹簧（27），其中，所述阻尼弹簧（27）内设置有拉杆式位移传感器（23），用于对所述阻尼弹簧（27）的压缩量进行采集；
其中，所述安装板（22）设置于所述桥体（5）边缘凹陷区域的横向侧壁（52）上，位于伸缩缝两侧的两所述安装板（22）上分别设置有左悬臂齿板（24）和右悬臂齿板（25），所述左悬臂齿板（24）和右悬臂齿板（25）之间设置有缝隙（28），且二者的齿状结构错位设置，所述拱形支撑杆（21）间隔性的分别用于对所述左悬臂齿板（24）和右悬臂齿板（25）的齿状结构进行支撑；
所述横向侧壁（52）与所述左悬臂齿板（24）和右悬臂齿板（25）的各齿状结构底部分别通过拉线式位移传感器（26）连接。
6.根据权利要求5所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述安装板（22）上设置有孔位，所述拱形支撑杆（21）端部伸入所述孔位内，实现所述拱形支撑杆（21）两端与所述安装板（22）转动连接。
7.根据权利要求5所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述桥体（5）内预埋有至少一第一钢筋结构（53），所述第一钢筋结构（53）与位于所述安装板（22）上的第二钢筋结构（22a）焊接连接。
8.根据权利要求5所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）与所述桥体（5）之间的过度区域通过钢钎维混凝土（6）填充。
9.根据权利要求5所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：所述缝隙（28）内设置有聚氨酯填充料。
10.根据权利要求5所述的三维变位高阻尼智能减隔震伸缩装置，其特征在于：相邻两所述桥体（5）之间，位于所述三维变位高阻尼减隔震伸缩缝装置（2）底部的间隙内设置有橡胶结构（7），用于对所述间隙进行密封。
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