CN116358453A - 橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法 - Google Patents

橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法 Download PDF

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刘宝军
麦麦提明·吐尔迪麦麦提
杜永峰
杨博仪
张超
陈鑫
杜宇冰
邢泽义
叶可奋·马哈提
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Abstract

本发明公开了一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法，包括：两套二维面阵激光位移计，包括激光发射器和光斑位置采集仪，两光斑位置采集仪分别安装于橡胶隔震支座的一连接板的相邻的两拐角处，光斑位置采集仪与一连接板同向设置，光斑位置采集仪的平面中心与拐角处相对设置，两激光发射器分别安装于橡胶隔震支座的另一连接板的两拐角处，每套二维面阵激光位移计的激光发射器与光斑位置采集仪的位置相对应；控制器，包括控制模块、判定模块和计算模块，控制模块连接于两套二维面阵激光位移计，判定模块和计算模块分别连接于控制模块。本发明解决了大型超长复杂隔震结构的橡胶隔震支座的扭转角度无自动实时监控的问题。

Description

橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法。
背景技术
大型超长复杂隔震结构，在施工过程中，会因混凝土收缩和温度变化共同作用导致部分隔震橡胶支座发生扭转，使得结构在强震作用下橡胶隔震支座容易发生剪切破坏，严重者可能改变结构在地震作用下的破坏模式，时刻威胁着结构的安全。
目前，在大多数工程中，对于橡胶隔震支座的变形仅限于人工手动测量，只有在少部分隔震结构中用到了实时健康监测系统，但大部分健康监测系统只能监测隔震橡胶支座的水平位移，对于其扭转角的监测没有涉及，而隔震支座的扭转对于其整体性能的影响非常大。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统及其方法，以解决大型超长复杂隔震结构的橡胶隔震支座的扭转角度无自动实时监控的问题。
为实现上述目的，提供一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统，包括：
两套二维面阵激光位移计，所述二维面阵激光位移计包括激光发射器和光斑位置采集仪，两套所述二维面阵激光位移计的光斑位置采集仪分别安装于橡胶隔震支座的一连接板的相邻的两拐角处，所述光斑位置采集仪与所述一连接板同向设置，所述光斑位置采集仪的平面中心与所述拐角处相对设置，两套所述二维面阵激光位移计的激光发射器分别安装于所述橡胶隔震支座的另一连接板的两拐角处，每套所述二维面阵激光位移计的激光发射器与光斑位置采集仪的位置相对应；
控制器，包括用于实时获取所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值的控制模块、用于基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值判定所述橡胶隔震支座发生正向扭转或反向扭转的判定模块和用于基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值计算获得所述橡胶隔震支座的扭转角度的计算模块，所述控制模块连接于两套所述二维面阵激光位移计，所述判定模块和所述计算模块分别连接于所述控制模块。
进一步的，所述连接板呈矩形。
进一步的，所述另一连接板位于所述橡胶隔震支座的底部。
进一步的，所述控制模块无线信号连接于所述二维面阵激光位移计。
本发明提供一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统的监测方法，包括以下步骤：
分别将两套二维面阵激光位移计安装于橡胶隔震支座，使得两套所述二维面阵激光位移计的光斑位置采集仪分别安装于橡胶隔震支座的一连接板的相邻的两拐角处，所述光斑位置采集仪与所述一连接板同向设置，所述光斑位置采集仪的平面中心与所述拐角处相对设置，两套所述二维面阵激光位移计的激光发射器分别安装于所述橡胶隔震支座的另一连接板的两拐角处，每套所述二维面阵激光位移计的激光发射器与光斑位置采集仪的位置相对应；
所述光斑位置采集仪接收所述激光发射器的激光射线以获得所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值；
控制器的控制模块实时获取所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值；
所述控制器的判定模块基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值判定所述橡胶隔震支座发生正向扭转或反向扭转，所述控制器的计算模块基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值计算获得所述橡胶隔震支座的扭转角度。
本发明的有益效果在于，本发明的橡胶隔震支座扭转角的监测系统，对建筑结构的橡胶隔震支座进行实时监测，减少人工投入、提高效率，更加准确的测量出隔震支座扭转变形量，对结构安全及隔震支座性能进行24小时不间断监测。本发明的橡胶隔震支座扭转角的监测系统可对橡胶隔震支座的扭转角进行远程、实时的测量，可对空间狭小、空气不良等环境中的隔震支座扭转角进行测量，有助于提高人工测量的效率及精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的橡胶隔震支座扭转角的监测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的橡胶隔震支座扭转角的监测系统的安装状态示意图。
图3为本发明实施例的橡胶隔震支座扭转角的监测系统的安装状态俯视图。
图4至图6为本发明实施例的橡胶隔震支座反向扭转的三种状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1至图6所示，本发明提供了一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统，包括：两套二维面阵激光位移计2和控制器3。
首先，在本实施例中，橡胶隔震支座1包括一连接板11、另一连接板12和叠层橡胶13。一连接板11与另一连接板12相对设置。叠层橡胶由多层钢板与橡胶交替叠合而成，钢板作为橡胶支座的加劲材料，改变了橡胶体竖向刚度较小的特点，使其既能降低水平地震作用，又能承受较大竖向荷载。叠层橡胶的上部连接于一连接板11。叠层橡胶的下部连接于另一连接板12。
二维面阵激光位移计2包括激光发射器21和光斑位置采集仪22。二维位面将位移计利用激光发射器和光斑位置采集仪之间的相对位移，主要测量监测点的位移及沉降等参数，广泛应用于基坑周边沉降，水平位移，桥梁挠度监测，边坡沉降及水平位移监测，等自动化监测。
具体的，两套二维面阵激光位移计2的光斑位置采集仪22分别安装于橡胶隔震支座1的一连接板11的相邻的两拐角处。光斑位置采集仪22与一连接板11同向设置。光斑位置采集仪22的平面中心与拐角处相对设置。两套二维面阵激光位移计2的激光发射器21分别安装于橡胶隔震支座1的另一连接板12的两拐角处。每套二维面阵激光位移计2的激光发射器21与光斑位置采集仪22的位置相对应。
作为一种较佳的实施方式，连接板呈矩形。另一连接板12位于橡胶隔震支座1的底部。
控制器3包括控制模块31、判定模块32和计算模块33。控制模块31连接于两套二维面阵激光位移计2。判定模块32和计算模块33分别连接于控制模块31。
其中，控制模块31用于实时获取激光发射器21形成的光斑的平面坐标值。判定模块32用于基于两套二维面阵激光位移计2的光斑的平面坐标值判定橡胶隔震支座1发生正向扭转或反向扭转。计算模块33用于基于两套二维面阵激光位移计2的光斑的平面坐标值计算获得橡胶隔震支座1的扭转角度。
较佳的，控制模块31无线信号连接于二维面阵激光位移计2。
本发明提供一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1：分别将两套二维面阵激光位移计2安装于橡胶隔震支座1，使得两套二维面阵激光位移计2的光斑位置采集仪22分别安装于橡胶隔震支座1的一连接板11的相邻的两拐角处，光斑位置采集仪22与一连接板11同向设置，光斑位置采集仪22的平面中心与拐角处相对设置，两套二维面阵激光位移计2的激光发射器21分别安装于橡胶隔震支座1的另一连接板12的两拐角处，每套二维面阵激光位移计2的激光发射器21与光斑位置采集仪22的位置相对应。
S2：光斑位置采集仪22接收激光发射器21的激光射线以获得激光发射器21形成的光斑的平面坐标值。
S3：控制器3的控制模块31实时获取激光发射器21形成的光斑的平面坐标值。
S4：控制器3的判定模块32基于两套二维面阵激光位移计2的光斑的平面坐标值判定橡胶隔震支座1发生正向扭转或反向扭转，控制器3的计算模块33基于两套二维面阵激光位移计2的光斑的平面坐标值计算获得橡胶隔震支座1的扭转角度。
具体的计算原理参阅图4至图6所示，其中，两套的二维面阵激光位移计的激光发射器之间的距离等于一连接板的长度L0。
在初始状态下，一套二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值的读数x和y均为0，另一套二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值的读数x′和y′均为0。
结合图4至图6所示，当橡胶隔震支座发生扭转时，一套二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值的读数x＝a，y＝b，另一套二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值的读数x′＝a′，y′＝b′。
如图4所示状态，当a′＜0，a＞0时L0-b+b′＝L1+L2①，a′/L1＝a/L2②，通过式①和式②可计算出L1和L2，最后计算扭转角θ＝arctan(a/L2)。
如图5所示状态，当a′＝0，a＞0时，扭转角θ＝arctan[a/(L0+b′-b)]。
如图6所示状态，当a′＞0，a＞0时，L0-b+b′＝L2-L1①，a′/L1＝a/L2②，通过式①和式②可计算出L1和L2，最后计算扭转角θ＝arctan(a/L2)。
在判定模块判定橡胶隔震支座发生正向或反向扭转时，当a＞0时，橡胶隔震支座发生反向(即逆时针方向)的扭转角θ，当a＜0时，橡胶隔震支座发生正向(即顺时针方向)的扭转角θ。
本发明的橡胶隔震支座扭转角的监测系统，对建筑结构的橡胶隔震支座进行实时监测，减少人工投入、提高效率，更加准确的测量出隔震支座扭转变形量，对结构安全及隔震支座性能进行24小时不间断监测。本发明的橡胶隔震支座扭转角的监测系统可对橡胶隔震支座的扭转角进行远程、实时的测量，可对空间狭小、空气不良等环境中的隔震支座扭转角进行测量，有助于提高人工测量的效率及精度。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种橡胶隔震支座扭转角的监测系统，其特征在于，包括：
两套二维面阵激光位移计，所述二维面阵激光位移计包括激光发射器和光斑位置采集仪，两套所述二维面阵激光位移计的光斑位置采集仪分别安装于橡胶隔震支座的一连接板的相邻的两拐角处，所述光斑位置采集仪与所述一连接板同向设置，所述光斑位置采集仪的平面中心与所述拐角处相对设置，两套所述二维面阵激光位移计的激光发射器分别安装于所述橡胶隔震支座的另一连接板的两拐角处，每套所述二维面阵激光位移计的激光发射器与光斑位置采集仪的位置相对应；
控制器，包括用于实时获取所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值的控制模块、用于基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值判定所述橡胶隔震支座发生正向扭转或反向扭转的判定模块和用于基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值计算获得所述橡胶隔震支座的扭转角度的计算模块，所述控制模块连接于两套所述二维面阵激光位移计，所述判定模块和所述计算模块分别连接于所述控制模块。
2.根据权利要求1所述的橡胶隔震支座扭转角的监测系统，其特征在于，所述连接板呈矩形。
3.根据权利要求2所述的橡胶隔震支座扭转角的监测系统，其特征在于，所述另一连接板位于所述橡胶隔震支座的底部。
4.根据权利要求1所述的橡胶隔震支座扭转角的监测系统，其特征在于，所述控制模块无线信号连接于所述二维面阵激光位移计。
5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的橡胶隔震支座扭转角的监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别将两套二维面阵激光位移计安装于橡胶隔震支座，使得两套所述二维面阵激光位移计的光斑位置采集仪分别安装于橡胶隔震支座的一连接板的相邻的两拐角处，所述光斑位置采集仪与所述一连接板同向设置，所述光斑位置采集仪的平面中心与所述拐角处相对设置，两套所述二维面阵激光位移计的激光发射器分别安装于所述橡胶隔震支座的另一连接板的两拐角处，每套所述二维面阵激光位移计的激光发射器与光斑位置采集仪的位置相对应；
所述光斑位置采集仪接收所述激光发射器的激光射线以获得所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值；
控制器的控制模块实时获取所述激光发射器形成的光斑的平面坐标值；
所述控制器的判定模块基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值判定所述橡胶隔震支座发生正向扭转或反向扭转，所述控制器的计算模块基于两套所述二维面阵激光位移计的光斑的平面坐标值计算获得所述橡胶隔震支座的扭转角度。
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CN117213364A (zh) * 2023-08-28 2023-12-12 深圳大学 隔震支座的三向位移及转角监测系统及方法

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