CN112880591A - 一种球形支座竖向转角测量装置 - Google Patents

一种球形支座竖向转角测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球形支座水平位移测量装置，包括球形支座，球形支座包括上支座板和下支座板，下支座板的边缘设有竖向激光测距传感器，所述竖向激光测距传感器用于测量上支座板与下支座板之间的距离，竖向激光测距传感器发出的的激光照射到上支座板的底面并反射回到竖向激光测距传感器。通过激光测距传感器来测量球形支座中上支座板与下支座板之间的距离变化，从而间接的测得上支座板的竖向转角，便于在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生侧翻、倾侧时作出提前预警，避免发生重大的人身伤亡以及财产损失事故。

Description

一种球形支座竖向转角测量装置
技术领域
本发明涉及球形支座位移检测技术领域，特别涉及一种球形支座竖向转角测量装置。
背景技术
球形支座是在盆式橡胶支座的基础上发展起来的一种新型桥梁支座。球形支座各向转动性能一致，适用于弯桥、坡桥、斜桥、宽桥及大跨径桥，球形支座无承重橡胶块，特别适用于低温地区。国家标准GB/17955-2009《球型支座技术条件》、欧洲标准化委员会编制的EN1337《结构支座标准》以及英国标准BS5400《钢桥、混凝土桥及结合梁》都有有关球形支座的规定。
如图1所示，球型支座是由下支座板1、球面四氟板2、密封裙3、中座板4、平面四氟板5、上滑板6、上支座板7及橡胶挡圈组成的一种特殊盆式橡胶支座产品。它将盆式支座中的橡胶板改为球面四氟板因而得名，由于QZ球型支座中间钢板及底盆亦相应的改成球面，减小了摩擦系数。其位移由上支座板与平面四氟板之间的滑动来实现。在上支座板上设置导向槽或导向环来约束支座的单向或多向位移，可以制成球形单向活动支座和固定支座。通过球形板和球面四氟板之间的滑动来满足支座转角的需要。
当桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生较大倾斜时，球形支座转角、位移量过大，桥梁有侧翻倾覆的危险，若能在桥梁倾斜或侧滑量达到危险值桥梁未侧翻前检测到桥梁的位移，则可以有效避免出现较大的人身伤亡以及财产损失事故。
发明内容
本发明提供了一种球形支座水平位移测量装置，其优点是能够测量球形支座的竖向转角，便于在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生侧翻、倾侧时作出提前预警。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种球形支座水平位移测量装置，包括球形支座，球形支座包括上支座板和下支座板，下支座板的边缘设有竖向激光测距传感器，所述竖向激光测距传感器用于测量上支座板与下支座板之间的距离，竖向激光测距传感器发出的的激光照射到上支座板的底面并反射回到竖向激光测距传感器。
通过上述技术方案，球形支座安装在桥梁上时，上支座板会随着桥梁的移动而相对下支座板产生移动，桥梁倾斜时，上支座板会相对于下支座板有一个竖向转角，上支座板相对于下支座板发生相对转动时，某一点处上支座板与下支座板之间的距离会发生改变，竖向激光测距传感器发出的的激光照射到上支座板的底面并反射回到竖向激光测距传感器，从而测量上支座板与下支座板之间的距离，根据测得的距离变化可判断出上支座板的竖向转角，在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生侧翻、倾侧时作出提前预警，避免发生重大的人身伤亡以及财产损失事故。
本发明进一步设置为，下支座板的四侧边缘处均设置有竖向激光测距传感器。
通过上述技术方案，四组竖向激光测距传感器分别测量各个竖向激光测距传感器处上支座板与下支座板之间的距离，通过四组测量数据综合判断上支座板的竖向转角，判断更加准确。
本发明进一步设置为，所述竖向激光测距传感器为激光三角反射式位移传感器。
通过上述技术方案，激光三角反射式位移传感器通过三角法测距原理测量位移，其精度高、调试方便。
本发明进一步设置为，下支座板的两侧设有安装支架，安装支架上设有X向激光测距传感器，X向激光测距传感器与上支座板等高，X向激光测距传感器用于测量上支座板相对于下支座板的位移，X向激光测距传感器发出的的激光照射到上支座板的侧面并反射回到X向激光测距传感器；下支座板的另外两侧设有Y向激光测距传感器，上支座板的对应侧面设有向下方延伸的反光板，Y向激光测距传感器用于测量上支座板相对于下支座板的位移，Y向激光测距传感器发出的的激光照射到反光板的侧面并反射回到Y向激光测距传感器。
通过上述技术方案，球形支座安装在桥梁上时，上支座板会随着桥梁的移动而相对下支座板产生位移，上支座板与下支座板之间发生相对位移时，X向激光测距传感器用于测量上支座板X向的位移，Y向激光测距传感器用于测量上支座板Y向的位移，通过X向激光测距传感器和Y向激光测距传感器来测量上支座板相对于下支座板的相对位移，在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生较大位移时作出提前预警，避免发生重大的人身伤亡以及财产损失事故。
本发明进一步设置为，所述安装支架包括连接部、延伸部、上升部和安装部，连接部固定在下支座板上，X向激光测距传感器安装在安装部上。
通过上述技术方案，通过安装支架可以将X向激光测距传感器安装在与上支座板登高的位置，便于X向激光测距传感器发出的激光顺利照射在上支座板的侧面上，适当调整延伸部和上升部的长度可以调整X向激光测距传感器处在最佳的位置上。
本发明进一步设置为，所述X向激光测距传感器和Y向激光测距传感器均为激光三角反射式位移传感器。
通过上述技术方案，激光三角反射式位移传感器通过三角法测距原理测量位移，其精度高、调试方便。
综上所述，本发明的有益效果是，通过激光测距传感器来测量球形支座中上支座板与下支座板之间的距离变化，从而间接的测得上支座板的竖向转角，便于在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生侧翻、倾侧时作出提前预警，避免发生重大的人身伤亡以及财产损失事故。
附图说明
图1是球形支座的结构图；
图2是本实施例中球形支座的整体示意图；
图3是本实施例中球形支座的爆炸图；
图4是本实施例中体现竖向激光测距传感器安装位置的示意图；
图5是本实施例中体现安装支架位置的示意图；
图6是本实施例中体现安装支架结构的局部放大图；
图7是本实施例中体现安Y向激光测距传感器安装位置的示意图；
图8是本实施例中体现安装支架结构的局部放大图；。。
图中，1、下支座板；2、球面四氟板；3、密封裙；4、中座板；5、平面四氟板；6、上滑板；7、上支座板；8、安装支架；81、连接部；82、延伸部；83、上升部；84、安装部；9、X向激光测距传感器；10、反光板；11、Y向激光测距传感器；12、竖向激光测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例：参考图2-8，一种球形支座竖向转角测量装置，包括球形支座，本实施例中以一款竖向承载力4000KN、沿桥梁横向位移量ex=+/-40mm、沿桥梁纵向位移量ey=+/-200mm的双向滑动球型支座来具体阐述，X-X方向为桥梁横向，Y-Y方向为桥梁纵向，球形支座的设计位移量分别为ex=+/-40mm和ey=+/-200mm。
球形支座包括上支座板7和下支座板1，下支座板1的边缘设有竖向激光测距传感器12，竖向激光测距传感器12用于测量上支座板7与下支座板1之间的距离，竖向激光测距传感器12发出的的激光照射到上支座板7的底面并反射回到竖向激光测距传感器12。球形支座安装在桥梁上时，上支座板7会随着桥梁的移动而相对下支座板1产生移动，桥梁倾斜时，上支座板7会相对于下支座板1有一个竖向转角，上支座板7相对于下支座板1发生相对转动时，某一点处上支座板7与下支座板1之间的距离会发生改变，竖向激光测距传感器12发出的的激光照射到上支座板7的底面并反射回到竖向激光测距传感器12，从而测量上支座板7与下支座板1之间的距离，根据测得的距离变化可判断出上支座板7的竖向转角。下支座板1的四侧边缘处均设置有竖向激光测距传感器12，四组竖向激光测距传感器12分别测量各个竖向激光测距传感器12处上支座板7与下支座板1之间的距离，通过四组测量数据综合判断上支座板7的竖向转角，判断更加准确。
球形支座包括上支座板7和下支座板1，下支座板1的两侧设有安装支架8，安装支架8上设有X向激光测距传感器9，X向激光测距传感器9与上支座板7等高，X向激光测距传感器9用于测量上支座板7相对于下支座板1的位移，X向激光测距传感器9发出的的激光照射到上支座板7的侧面并反射回到X向激光测距传感器9。
安装支架8包括连接部81、延伸部82、上升部83和安装部84，连接部81与延伸部82垂直，延伸部82与上升部83垂直，上升部83与安装部84垂直，连接部81、延伸部82、上升部83和安装部84由一根完整的钢材弯折而成，为了减少振动，连接部81、延伸部82、上升部83和安装部84可选择刚性较好的钢材制成。连接部81固定在下支座板1上，X向激光测距传感器9安装在安装部84上。通过安装支架8可以将X向激光测距传感器9安装在与上支座板7登高的位置，便于X向激光测距传感器9发出的激光顺利照射在上支座板7的侧面上，适当调整延伸部82和上升部83的长度可以调整X向激光测距传感器9处在最佳的位置上。连接部81通过螺钉固定在下支座板1上，通过螺钉连接将安装支座安装在下支座板1上，安装方便。在本发明的其他一些实施例中，连接部81焊接在下支座板1上，通过焊接方式将安装支座固定在下支座板1上，连接稳固。
下支座板1的另外两侧设有Y向激光测距传感器11，上支座板7的对应侧面设有向下方延伸的反光板10，Y向激光测距传感器11用于测量上支座板7相对于下支座板1的位移，Y向激光测距传感器11发出的的激光照射到反光板10的侧面并反射回到Y向激光测距传感器11。反光板10通过螺钉固定在上支座板7上，通过螺钉连接将反光板10在上支座板7上，安装方便。在本发明的其他一些实施例中，反光板10焊接在上支座板7上，通过焊接方式将反光板10固定在下支座板1上，连接稳固。
竖向激光测距传感器12、X向激光测距传感器9和Y向激光测距传感器11均为激光三角反射式位移传感器，激光三角反射式位移传感器通过三角法测距原理测量位移，其精度高、调试方便。
激光三角反射式测量原理是，激光二极管发出的激光束被照射到被测物体表面，反射回来的光线通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件，反射光线的强度取决于被测物体的表面特性。传感器探头到被测物体的距离可以由三角计算法则精确得到，采用这种方法能够得到微米级的分辨率。
激光三角反射式位移传感器投射到被测物体上形成一个可见光斑，通过这个光斑可以非常简便的安装调试传感器。另外，采用激光三角反射式测量方法的好处有：（1）较小的测量光斑；（2）允许较大安装距离；（3）较大的量程；（4）几乎可以测量任何被测物体材料。
球形支座安装在桥梁上时，上支座板7会随着桥梁的移动而相对下支座板1产生位移，上支座板7与下支座板1之间发生相对位移时，X向激光测距传感器9用于测量上支座板7X向的位移，Y向激光测距传感器11用于测量上支座板7Y向的位移，通过X向激光测距传感器9和Y向激光测距传感器11来测量上支座板7相对于下支座板1的相对位移，在桥梁因为车辆超载或极端天气或者其他因素发生较大位移或侧翻、倾侧时作出提前预警，避免发生重大的人身伤亡以及财产损失事故。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种球形支座水平位移测量装置，其特征在于，包括球形支座，球形支座包括上支座板(7)和下支座板(1)，下支座板(1)的边缘设有竖向激光测距传感器(12)，所述竖向激光测距传感器(12)用于测量上支座板(7)与下支座板(1)之间的距离，竖向激光测距传感器(12)发出的的激光照射到上支座板(7)的底面并反射回到竖向激光测距传感器(12)。
2.根据权利要求1所述的球形支座水平位移测量装置，其特征在于，下支座板(1)的四侧边缘处均设置有竖向激光测距传感器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的球形支座水平位移测量装置，其特征在于，所述竖向激光测距传感器(12)为激光三角反射式位移传感器。
4.根据权利要求1所述的球形支座水平位移测量装置，其特征在于，下支座板(1)的两侧设有安装支架(8)，安装支架(8)上设有X向激光测距传感器(9)，X向激光测距传感器(9)与上支座板(7)等高，X向激光测距传感器(9)用于测量上支座板(7)相对于下支座板(1)的位移，X向激光测距传感器(9)发出的的激光照射到上支座板(7)的侧面并反射回到X向激光测距传感器(9)；下支座板(1)的另外两侧设有Y向激光测距传感器(11)，上支座板(7)的对应侧面设有向下方延伸的反光板(10)，Y向激光测距传感器(11)用于测量上支座板(7)相对于下支座板(1)的位移，Y向激光测距传感器(11)发出的的激光照射到反光板(10)的侧面并反射回到Y向激光测距传感器(11)。
5.根据权利要求4所述的球形支座水平位移测量装置，其特征在于，所述安装支架(8)包括连接部(81)、延伸部(82)、上升部(83)和安装部(84)，连接部(81)固定在下支座板(1)上，X向激光测距传感器(9)安装在安装部(84)上。
6.根据权利要求4或5所述的球形支座水平位移测量装置，其特征在于，其特征在于，所述X向激光测距传感器(9)和Y向激光测距传感器(11)均为激光三角反射式位移传感器。
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