CN114263101B - 一种测压力和拉力的智能支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于支座技术领域，公开了一种测压力和拉力的智能支座。其主要技术特征为：包括上座板和带有拉钩的下座板，在下座板上方设置有内部带有盆腔的盆腔架，盆腔架下端与拉钩连接，在盆腔内从上至下依次是环形橡胶垫、拉力垫板、橡胶承压垫和钢衬板，拉力垫板与拉力螺栓连接，在与环形橡胶垫和橡胶承压垫对应的盆腔架侧面设置有第一压力传感器和第二压力传感器。在支座处于承压状态时，第一压力传感器和第二压力传感器产生的数值基本上相等，在支座处于抗拔状态时，第一压力传感器产生拔力的数值，第二压力传感器的数值为0。工作人员实现对支座及桥梁健康状况及潜在风险实时掌控，避免因桥梁支座的突发性破坏导致桥梁局部或者整体破坏。

Description

一种测压力和拉力的智能支座

技术领域

本发明属于支座技术领域，尤其涉及一种测压力和拉力的智能支座。

背景技术

桥梁支座是桥梁上部和下部结构之间实现传递荷载、协调变形、保证结构安全的重要构件和装置，其位置关键，结构薄弱，其损伤或者破坏会直接引起桥梁上下部结构的受力偏差或失衡，进而引发其他构件的损伤及破坏，加速桥梁寿命的衰减，直接对桥梁结构的整体安全性造成威胁。随着经济的发展、交通量的增大，桥梁支座的损伤或者破坏已经成为我国现役桥梁的主要病害之一，目前具有远程实时监测和预警功能的智能支座得到广泛推广，可以实现对服役支座及桥梁健康状况潜在风险实时掌控，并根据数据分析桥梁受力，及时有效地做好后期加固工作，从而避免因桥梁支座的突发性破坏导致桥梁局部或者整体破坏。

目前大多数具有测力的智能支座，仅仅检测的是桥梁竖向承载力，该智能支座存在以下缺陷：由于梁体与墩台存在脱节和倾覆病害，在此病害过程中，梁体会传递给下部支座力的形式为拉拔力，现有支座只能显示支座处于抗拔状态，具体到拉拔力大小不能很好体现，也就是说，梁体与墩台脱节和倾覆病害的严重程度不能体现。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是提供一种在同一个支座上既可以显示支座受到的压力大小、又可以显示支座受到的拔力大小、实时准确地显示支座受压状态及严重程度和支座受拔状态及严重程度的测压力和拉力的智能支座。

为解决上述问题，本发明一种测压力和拉力的智能支座采用的技术方案为：包括上座板和带有拉钩的下座板，在所述下座板上方设置有内部带有盆腔的盆腔架，该盆腔架扣在所述的下座板上方，该盆腔架包括盆顶、盆边和盆沿，所述盆沿插入所述拉钩内，在所述盆顶中心位置设置有下边带有折沿的第一通孔，在所述盆腔架底部设置有钢衬板，在所述钢衬板上方设置有橡胶承压垫，在所述橡胶承压垫上方设置有拉力垫板，在所述拉力垫板上方中心位置设置有中心柱，所述中心柱插入所述的第一通孔中，在所述折沿径向外侧设置有环形橡胶垫，在所述上座板中心位置设置有带有上部带有卡槽的第二通孔，在所述第二通孔中设置有拉力螺栓，所述拉力螺栓与所述中心柱连接；在与所述环形橡胶垫外侧对应的盆边上设置有第一压力传感器孔，在所述第一压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述环形橡胶垫接触的第一压力传感器；在与所述橡胶承压垫外侧对应的盆边上设置有第二压力传感器孔，在所述第二压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述橡胶承压垫接触的第二压力传感器；所述拉钩的上沿下表面与所述下座板的上表面之间的距离大于盆沿厚度；所述折沿下端面到所述中心柱径向外侧底部间隔一定距离；所述拉力螺栓的顶面低于上座板的顶面。

其附加技术特征为：

在所述环形橡胶垫底部外沿和内沿分别设置有第一密封铜环和第二密封铜环，在所述橡胶承压垫底部外沿设置有第三密封铜环；

在所述中心柱周边的拉力垫板上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽的环宽略大于所述折沿的环宽；

在所述拉力螺栓上方的上座板上设置有盖板；

在所述上座板底部的盆腔架径向外侧设置有挡环；

在所述钢衬板下方设置有耐磨滑板。

本发明所提供的一种测压力和拉力的智能支座与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于包括上座板和带有拉钩的下座板，在所述下座板上方设置有内部带有盆腔的盆腔架，该盆腔架扣在所述的下座板上方，该盆腔架包括盆顶、盆边和盆沿，所述盆沿插入所述拉钩内，在所述盆顶中心位置设置有下边带有折沿的第一通孔，在所述盆腔架底部设置有钢衬板，在所述钢衬板上方设置有橡胶承压垫，在所述橡胶承压垫上方设置有拉力垫板，在所述拉力垫板上方中心位置设置有中心柱，所述中心柱插入所述的第一通孔中，在所述折沿径向外侧设置有环形橡胶垫，在所述上座板中心位置设置有带有上部带有卡槽的第二通孔，在所述第二通孔中设置有拉力螺栓，所述拉力螺栓与所述中心柱连接；在与所述环形橡胶垫外侧对应的盆边上设置有第一压力传感器孔，在所述第一压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述环形橡胶垫接触的第一压力传感器；在与所述橡胶承压垫外侧对应的盆边上设置有第二压力传感器孔，在所述第二压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述橡胶承压垫接触的第二压力传感器；所述拉钩的上沿下表面与所述下座板的上表面之间的距离大于盆沿厚度；所述折沿下端面到所述中心柱径向外侧底部间隔一定距离；所述拉力螺栓的顶面低于上座板的顶面，在支座处于承压状态时，上座板作用在盆腔架的上表面，盆腔架内的环形橡胶垫、拉力垫板、橡胶承压垫依次承压，传递给钢衬板，然后通过耐磨滑板传递给下座板；此时，环形橡胶垫和橡胶承压垫都受力变形，分别将压力传导给第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器产生的数值基本上相等；在支座处于抗拔状态时，上座板通过拉力螺栓，传递给拉力垫板，拉力垫板再将拉拔力传递给环形橡胶垫，从而顶起盆腔架；而下座板上的拉钩将具有上升状态的盆腔架拉住，从而实现了整体支座的抗拉功能，此时，环形橡胶垫受力变形，将压力传导给第一压力传感器，第一压力传感器产生拔力的数值，橡胶承压垫不受力，第二压力传感器的数值为0，这样，在第一压力传感器和第二压力传感器都有数值且数值接近相同时，支座处于承压状态，第一压力传感器或第二压力传感器数值就是支座受到的压力，在第一压力传感器上有数值且第二压力传感器的数值接近0时，说明支座处于抗拔状态，第一压力传感器上的数值就是支座受到拔力的数值，工作人员根据第一压力传感器和第二压力传感器的数值，可以实现对服役支座及桥梁健康状况及潜在风险实时掌控，并根据数据分析桥梁受力，及时有效地做好后期加固工作，从而避免因桥梁支座的突发性破坏导致桥梁局部或者整体破坏；需要该支座转角时，支座在承压状态下，盆腔架内的环形橡胶垫、拉力垫板、橡胶承压垫处于承压状态并与钢衬板密切接触，而转角的实现就是由橡胶承压垫受到不均匀的压力时的变形，从而产生转角；其二，由于在所述环形橡胶垫底部外沿和内沿分别设置有第一密封铜环和第二密封铜环，在所述橡胶承压垫底部外沿设置有第三密封铜环，环形橡胶垫、橡胶承压垫均能位于封闭的腔型结构中，在受力挤压时，不会造成环形橡胶垫、橡胶承压垫边缘的溢出，第一压力传感器或第二压力传感器的数值更加准确；其三，由于在所述中心柱周边的拉力垫板上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽的环宽略大于所述折沿的环宽，环形橡胶垫完全位于折沿径向外侧的环状空间内，可防止拉力垫板产生微小转角时在盆腔架内卡死，从而使第一压力传感器的数值更加准确；其四，由于在所述拉力螺栓上方的上座板上设置有盖板，在支座安装时，可阻挡浇筑混凝土等杂物进入支座内部结构；其五，由于在所述上座板底部的盆腔架径向外侧设置有挡环，在上座板受到水平力作用时，上座板周边的挡环卡在盆腔架外侧面，防止支座水平力作用在拉力螺栓上导致拉力螺栓被破坏；其六，由于在所述钢衬板下方设置有耐磨滑板，滑动阻力小，延长了支座的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种测压力和拉力的智能支座的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为盆腔架的仰视图；

图5为图4的C-C剖视图；

图6为图4的D-D剖视图；

图7为环形橡胶垫的结构示意图；

图8为环形橡胶垫的俯视图；

图9为拉力垫板的结构示意图；

图10为拉力垫板的俯视图；

图11为双向滑动支座的剖面图；

图12为固定支座的剖面图；

图13为固定支座的俯视图；

图14为固定支座的盆腔架的仰视图；

图15为固定支座的盆腔架的剖面图；

图16为另一种结构的固定支座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种测压力和拉力的智能支座的结构和使用原理做进一步详细说明。

本发明提供的一种测压力和拉力的智能支座可以是固定支座，也可以单向滑动支座，还可以是双向滑动支座，为了叙述方便，下面以单向滑动支座来详细描述，对于双向滑动支座和固定支座来说，测压力和拉力的结构和原理与单向滑动支座相同，不同的是下座板的结构不同，因此，只对双向滑动支座和固定支座做简单描述。

如图1、图2和图3所示，本发明一种测压力和拉力的智能支座的结构示意图，本发明一种测压力和拉力的智能支座包括上座板1和带有拉钩2的下座板3，在下座板3上方设置有内部带有盆腔4的盆腔架5，该盆腔架5扣在下座板3上方，如图4、图5和图6所示，该盆腔架5包括盆顶51、盆边52和盆沿53，盆沿53插入拉钩2内，在盆顶51中心位置设置有下边带有折沿511的第一通孔512，在盆腔架5底部设置有钢衬板6，在钢衬板6上方设置有橡胶承压垫7，在橡胶承压垫7上方设置有拉力垫板8，如图9和图10所示，在拉力垫板8上方中心位置设置有中心柱81，中心柱81插入第一通孔512中，在折沿511径向外侧设置有环形橡胶垫9，环形橡胶垫9的结构如图7和图8所示。在上座板1中心位置设置有带有上部带有卡槽10的第二通孔11，在第二通孔11中设置有拉力螺栓12，拉力螺栓12与中心柱81的顶部连接；在与环形橡胶垫9外侧对应的盆边52上设置有第一压力传感器孔521，在第一压力传感器孔521中设置有径向内侧面与环形橡胶垫9接触的第一压力传感器13；在与橡胶承压垫7外侧对应的盆边52上设置有第二压力传感器孔522，在第二压力传感器孔522中设置有径向内侧面与橡胶承压垫7接触的第二压力传感器14；拉钩2的上沿下表面与下座板3的上表面之间的距离大于盆沿53的厚度，也就是说，盆沿53可以在拉钩2中一定范围内上下移动；折沿511下端面到中心柱81径向外侧底部间隔一定距离，即拉力垫板8可以相对于盆腔架5在一定范围内上下移动；拉力螺栓12的顶面低于上座板1的顶面，也就是说，防止由于支座的腔内环形橡胶垫9和橡胶承压垫7的橡胶部分压缩，导致拉力螺栓12高于上座板1顶面。

在支座处于承压状态时，上座板1作用在盆腔架5的上表面，盆腔架5内的环形橡胶垫9、拉力垫板8、橡胶承压垫7依次承压，然后通过钢衬板6传递给下座板3；此时，环形橡胶垫9和橡胶承压垫7都受力变形，分别将压力传导给第一压力传感器13和第二压力传感器14，第一压力传感器13和第二压力传感器14产生的数值基本上相等。在支座处于抗拔状态时，上座板1通过拉力螺栓12，传递给拉力垫板8，拉力垫板8再将拉拔力传递给环形橡胶垫9，从而顶起盆腔架5；而下座板3上的拉钩2将具有上升状态的盆腔架5拉住，从而实现了整体支座的抗拉功能，此时，环形橡胶垫9受力变形，将压力传导给第一压力传感器13，第一压力传感器13产生拔力的数值，橡胶承压垫7不受力，第二压力传感器的数值为0。

这样，在第一压力传感器13和第二压力传感器14都有数值且数值接近相同时，支座处于承压状态，第一压力传感器13或第二压力传感器14的数值就是支座受到的压力。在第一压力传感器13上有数值且第二压力传感器14的数值接近0时，说明支座处于抗拔状态，第一压力传感器13上的数值就是支座受到拔力的数值，可以实现对服役支座及桥梁健康状况及潜在风险实时掌控，并根据数据分析桥梁受力，及时有效地做好后期加固工作，从而避免因桥梁支座的突发性破坏导致桥梁局部或者整体破坏。需要该支座转角时，支座在承压状态下，盆腔架5内的环形橡胶垫9、拉力垫板8、橡胶承压垫7处于承压状态并与钢衬板6密切接触，而转角的实现就是由橡胶承压垫7受到不均匀的压力时的变形，从而产生转角。

在环形橡胶垫9底部外沿和内沿分别设置有第一密封铜环91和第二密封铜环92，在橡胶承压垫7底部外沿设置有第三密封铜环71，环形橡胶垫9、橡胶承压垫7均能位于封闭的腔型结构中，在受力挤压时，不会造成环形橡胶垫、橡胶承压垫边缘的溢出，第一压力传感器13或第二压力传感器14的数值更加准确。

在中心柱81周边的拉力垫板8上表面设置有环形凹槽82，环形凹槽82的环宽略大于折沿511的环宽，环形橡胶垫9完全位于折沿511径向外侧的环状空间内，设置环形凹槽82防止拉力垫板产生微小转角时在盆腔架5内卡死，可使第一压力传感器的数值更加准确。

在拉力螺栓12上方的上座板上设置有盖板15，在支座安装时，可阻挡浇筑混凝土等杂物进入支座内部结构。

在上座板1底部的盆腔架5的径向外侧设置有挡环16，在上座板受到水平力作用时，上座板周边的挡环16卡在盆腔架5外侧面，防止支座水平力作用在拉力螺栓上导致拉力螺栓被破坏。

在钢衬板6下方设置有耐磨滑板17，滑动阻力小，延长了支座的使用寿命。

如图11所示，对于双向滑动支座来说，在下座板3的周边都带有拉钩2。

如图12、图13、图14、图15所示，对于固定支座来说，下座板3上的拉钩2为呈圆形排列的多个，每个拉钩2之间间隔一定距离，盆腔架5的盆沿53上带有多个缺口531,，安装时，将每个拉钩2对齐缺口下压，盆沿53的上表面低于拉钩2的上边的下端面时，旋转盆腔架5，使盆沿53卡在拉钩2内即可。

当然，固定支座也可以如图16所示，下座板3上方带有下座板沿31，在盆腔架5下方通过螺栓固定有钩板32，钩板32卡在下座板沿31的下方。

不管对于固定支座，单向滑动支座，还是双向滑动支座，不但可以如上述实施例方式使用，还可以将支座倒立使用，同样可以实现上述功能。

本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，只要结构与本发明一种测压力和拉力的智能支座结构相同或相似，就落在本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种测压力和拉力的智能支座，包括上座板和带有拉钩的下座板，其特征在于：在所述下座板上方设置有内部带有盆腔的盆腔架，该盆腔架扣在所述的下座板上方，该盆腔架包括盆顶、盆边和盆沿，所述盆沿插入所述拉钩内，在所述盆顶中心位置设置有下边带有折沿的第一通孔，在所述盆腔架底部设置有钢衬板，在所述钢衬板上方设置有橡胶承压垫，在所述橡胶承压垫上方设置有拉力垫板，在所述拉力垫板上方中心位置设置有中心柱，所述中心柱插入所述的第一通孔中，在所述折沿径向外侧设置有环形橡胶垫，在所述上座板中心位置设置有带有上部带有卡槽的第二通孔，在所述第二通孔中设置有拉力螺栓，所述拉力螺栓与所述中心柱连接；

在与所述环形橡胶垫外侧对应的盆边上设置有第一压力传感器孔，在所述第一压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述环形橡胶垫接触的第一压力传感器；在与所述橡胶承压垫外侧对应的盆边上设置有第二压力传感器孔，在所述第二压力传感器孔中设置有径向内侧面与所述橡胶承压垫接触的第二压力传感器；

所述拉钩的上沿下表面与所述下座板的上表面之间的距离大于盆沿厚度；所述折沿下端面到所述中心柱径向外侧底部间隔一定距离；所述拉力螺栓的顶面低于上座板的顶面；

在所述环形橡胶垫底部外沿和内沿分别设置有第一密封铜环和第二密封铜环，在所述橡胶承压垫底部外沿设置有第三密封铜环；

在所述中心柱周边的拉力垫板上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽的环宽略大于所述折沿的环宽；

在所述拉力螺栓上方的上座板上设置有盖板；

在所述上座板底部的盆腔架径向外侧设置有挡环；

在所述钢衬板下方设置有耐磨滑板。