CN117419882A - 一种桥梁支座抗震性能测试平台及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁支座抗震性能测试平台及测试方法，涉及桥梁技术领域。本发明中：升降台下方配置有多个离心施压机构。离心施压机构包括多个横置电机，每个横置电机输出侧都设有一组固定连接在升降台底侧的竖向支板，横置电机输出轴杆转动安装在竖向支板位置处，横置电机输出轴杆连接有位于一组竖向支板之间位置的离心旋转柱，离心旋转柱环侧面设有侧框，侧框位置处定位调节安装有离心配重块，其中，离心配重块表面设置有与侧框边沿位置相配合的刻度。竖向支板下侧固安装有推力球轴承环，推力球轴承环底侧配置有多个与支座顶板顶侧面滚动接触的滚子。本发明便于较为全面的对桥梁支座受力进行模拟测试，综合判断支座产品抗震性能。

Description

一种桥梁支座抗震性能测试平台及测试方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其涉及一种桥梁支座抗震性能测试平台及测试方法。

背景技术

桥梁支座作为桥梁组成部分的重要结构，支座位于桥梁、垫石之间的位置，支座能将桥梁承受的荷载、变形等可靠地传递给桥梁下部结构，是桥梁的重要传力装置。

从桥梁支座的作用可以看出，桥梁支座对桥梁受力后桥梁受力、震动的吸收或者说稀释有着较为直接的作用，因此，对设计生产出来的新型桥梁支座进行实际的受力、抗震测试，成为保证支座产品性能的重要环节，而桥梁支座在桥梁结构中受力情况较为复杂，不同位置的受力、不同程度的受力都会对桥梁支座产生影响，因此，对导致桥梁支座进行较为全面的受力、抗震测试，成为桥梁测试过程中需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种桥梁支座抗震性能测试平台及测试方法，从而便于较为全面的对桥梁支座受力进行模拟测试，综合判断支座产品抗震性能。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种桥梁支座抗震性能测试平台，测试基台上侧配置有多个环绕在支座底盆周围的定位件，定位件上侧配置有传感检测支座顶板的光电传感件，测试基台顶侧面嵌设有压力传感件，其中，光电传感件配置多个纵向分布的光电探头。升降动力装置输出端连接有升降台，升降台位于测试基台正上方，升降台下方配置有多个离心施压机构。离心施压机构包括多个横置电机，每个横置电机输出侧都设有一组固定连接在升降台底侧的竖向支板，横置电机输出轴杆转动安装在竖向支板位置处，横置电机输出轴杆连接有位于一组竖向支板之间位置的离心旋转柱，离心旋转柱环侧面设有侧框，侧框位置处定位调节安装有离心配重块，其中，离心配重块表面设置有与侧框边沿位置相配合的刻度。竖向支板下侧固安装有推力球轴承环，推力球轴承环底侧配置有多个与支座顶板顶侧面滚动接触的滚子。

作为本发明测试平台的优选技术方案：定位件朝向支座的内侧面前设有横置辊柱，定位件上侧配置有高度调节架，光电传感件安装在高度调节架上。

作为本发明测试平台的优选技术方案：侧框包括框内导槽，离心配重块插接在框内导槽位置处，离心旋转柱开设有纵向贯穿离心旋转柱的杆通槽，杆通槽与框内导槽连通。离心旋转柱环侧面设有侧固定架板，侧固定架板开设有架板通孔。离心配重块固定连接有调节螺杆，调节螺杆贯穿框内导槽、杆通槽、架板通孔，调节螺杆紧固安装有位于侧固定架板两侧的螺母。

作为本发明测试平台的优选技术方案：横置电机上侧与升降台底侧之间、横置电机下侧与推力球轴承环上侧之间都固定安装有纵向支架。

作为本发明测试平台的优选技术方案：竖向支板中间位置配置有用于支撑离心旋转柱旋转的轴承环。

作为本发明测试平台的优选技术方案：推力球轴承环底侧面配置有多个同心圆位置分布的保持架，每个保持架上都均匀配置多个滚子。

本发明涉及一种桥梁支座抗震性能测试方法，主要包括以下几个环节：

环节一、支座横向固定：将支座放置在测试基台上，然后通过测试基台上侧的多个定位件锁定住支座底盆的水平横向位置，压力传感件将此时传感检测到的压力参数Pa传输至控制系统。

环节二、支座竖向下压：升降动力装置驱动升降台下降，同时横置电机、离心旋转柱、推力球轴承环同步下降，推力球轴承环对支座发生挤压，压力传感件传感检测到压力参数达到Pm时，升降动力装置停止驱动升降台下降，其中，Pm=Pa+Pb，Pb为系统预设推力球轴承环对支座下压的压力参数。

环节三、光电传感件定位：控制系统驱动调节各个光电传感件的水平高度位置，直至各个光电传感件传感检测到支座顶板的环侧面时，锁定光电传感件的水平高度位置。

环节四、适配离心配重块：将离心配重块插入安装在侧框位置处，安装时，查看离心配重块表面侧框边沿之间配合的刻度参数，设适配离心配重块的质量为m，离心半径为r，横置电机实时输出的角速度为w，则适配离心配重块转动过程中向下对支座顶板产生的离心作用力变化为，其中，/>为配离心配重块旋转至最高点时向下对支座顶板产生的离心作用力，/>为配离心配重块旋转至最低点时向下对支座顶板产生的离心作用力，则，/>。

环节五、离心驱动：所有横置电机都启动，在任意同一时刻，各个横置电机驱动离心配重块转动的角速度为，系统预设角速度数据库/>，则，......关系式一，其中，/>为横置电机输出的最大角速度。/>......关系式二。

环节六、光电传感件多点位时域检测：所有光电传感件同步对支座顶板边沿发生的震动幅度状态进行传感检测，对任意一时刻支座顶板边沿所有检测点的震动幅度状态进行传感并上传至控制系统进行分析。

作为本发明测试方法的优选技术方案：设任意一个光电传感件传感进行在任意时刻进行传感检测时，震动幅度信息，/>为静置时光电传感件传感检测到支座顶板顶侧的水平位置，/>为发生震动时光电传感件传感检测到支座顶板顶侧的实时位置。控制系统获取同一时刻所有光电传感件传感检测到的支座顶板环侧位置点的实际震动幅度，并对震动幅度异常信息进行判定。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过测试基台、定位件对支座底盆进行横向位置固定，并通过适配离心配重块以及随机组合驱控各个横置电机的离心转速，构建出负载强度范围内的施压强度随机性，并通过光电传感件对支座顶板的随机震动强度进行传感检测，便于判断出支座顶板各个位置点的时域性震动变化状态，从而便于较为全面的对桥梁支座受力进行模拟测试，综合判断支座产品抗震性能。

附图说明

图1为本发明中抗震性能测试平台的整体结构示意图。

图2为图1中A处局部放大的结构示意图。

图3为本发明中离心配重块安装位置与其离心半径的配合示意图。

图4为本发明中推力球轴承底侧的示意图。

图5为本发明中光电传感件传感检测支座顶板边沿震动状态的示意图。

其中：1-测试基台，101-定位件，102-高度调节架，103-光电传感件，1031-光电探头，104-压力传感件，105-横置辊柱；2-底盆；3-顶板；4-升降台；5-离心施压机构，501-纵向支架，502-横置电机，503-推力球轴承，504-保持架，5041-滚子，505-竖向支板，506-离心旋转柱，507-轴承环，508-杆通槽，509-侧框，510-框内导槽，511-侧固定架板，512-架板通孔，513-离心配重块，514-刻度，515-调节螺杆，516-螺母；6-升降动力装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一、本发明为桥梁支座抗震性能测试平台，以下为主要的结构特征内容：

请参阅图1，测试基台1上侧配置有多个定位件101，定位件101可以沿着测试基台1的径向方位移动、固定，定位件101环绕在支座底盆2外围，测试基台1顶侧面嵌设有压力传感件104。

光电传感件103位于定位件101上侧，用来传感检测支座顶板3外侧边沿的位置状态。定位件101朝向支座的内侧面前设有横置辊柱105，横置辊柱105水平摆放，定位件101夹持住支座底盆2后，能够在水平方向上固定住支座的位置，支座在竖直方向上有活动性。

定位件101上侧配置有高度调节架102，光电传感件103安装在高度调节架102上，高度调节架102可以是电动或者手动，控制系统可以通过电动调节方式对光电传感件103的高度位置进行调节，手动调节结构接单、成本低，适合预算不足时的参考设计方案。

升降动力装置7采用伺服动力装置，升降动力装置7带动升降台4进行竖直的升降，升降台4下方配置有多个离心施压机构5，升降台4、离心施压机构5都位于测试基台1上方。离心施压机构5配置了多个横置电机502，每个横置电机502输出侧都设有一组竖向支板505，竖向支板505上侧端固定连接升降台4在底侧，竖向支板505下侧端固定连接在推力球轴承503顶侧。

请参阅图2，横置电机502上侧与升降台4底侧之间通过纵向支架501进行固定，横置电机502下侧与推力球轴承503上侧之间也固定安装了纵向支架501，从而对横置电机502进行固定。

离心旋转柱506位于同组两个竖向支板505之间位置，横置电机502输出轴杆与竖向支板505的轴承环507转动连接，轴承环507位于竖向支板505中间位置，轴承环507是用于支撑离心旋转柱506旋转。一组竖向支板505分为靠近横置电机502的内侧位置竖向支板505和位于离心旋转柱506外侧位置的竖向支板505，离心旋转柱506与横置电机502输出轴杆连接的位置、离心旋转柱506与外侧竖向支板505连接的位置都可以通过轴承环507进行配合安装。

离心旋转柱506环侧面设有侧框509和侧固定架板511，侧框509、侧固定架板511相对设置并处于同一直径方位上（可以理解为侧固定架板511与侧框509的轴心线处于固定柱的同一直径方向），侧框509包括框内导槽510，侧固定架板511开设有架板通孔512。离心配重块513插接在框内导槽510位置处，离心配重块513表面设置有与侧框509边沿位置相配合的刻度514。杆通槽508纵向贯穿离心旋转柱506，杆通槽508与框内导槽510连通；

离心配重块513配置了调节螺杆515，调节螺杆515贯穿框内导槽510、杆通槽508、架板通孔512，调节螺杆515一端与侧固定架板511配合并使用螺母516进行固定，使得离心配重块513固定。

推力球轴承503固定连接在竖向支板505下侧，推力球轴承503底侧配置有多个滚子5041，滚子5041与支座顶板3顶侧面滚动接触。

请参阅图2、图3，离心配重块的位置可以进行调节、固定，可以根据需要的离心半径来配置离心配重块的位置，并用螺母固定柱调节螺杆即可，图3中的标识“r”也就是图中离心配重块的离心半径。

请参阅图2、图4，推力球轴承503底侧面配置有多个保持架504，多个保持架504呈同心圆位置分布，每个保持架504上都均匀配置多个滚子5041，内侧保持架504的滚子5041，在本发明中涉及推力球轴承503、滚子5041结构，是因为离心施压机构5动态的下压力变化过程中，通过具有“活动性”的推力球轴承503、滚子5041能够减少对支座顶板3的震动“抑制”，支座顶板3在横向、纵向的震动现象能够最大程度的表现出来。

请参阅图5，光电传感件103配置多个纵向分布的光电探头1031。

实施例二、本发明涉及桥梁支座抗震性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，包括以下环节内容：

首先，将支座放置在测试基台1上，然后通过测试基台1上侧的多个定位件101锁定住支座底盆2的水平横向位置，压力传感件104将此时传感检测到的压力参数Pa传输至控制系统。

然后，升降动力装置7驱动升降台4下降，同时横置电机502、离心旋转柱506、推力球轴承503同步下降，推力球轴承503对支座发生挤压，压力传感件104传感检测到压力参数达到Pm时，升降动力装置7停止驱动升降台4下降；

其中，Pm=Pa+Pb，Pb为系统预设推力球轴承503对支座下压的压力参数。

然后，控制系统驱动调节各个光电传感件103的水平高度位置，直至各个光电传感件103传感检测到支座顶板3的环侧面时，锁定光电传感件103的水平高度位置。

然后，将离心配重块513插入安装在侧框位置处，安装时，查看离心配重块513表面侧框边沿之间配合的刻度参数，设适配离心配重块513的质量为m，离心半径为r，横置电机502实时输出的角速度为w，则适配离心配重块513转动过程中向下对支座顶板3产生的离心作用力变化为，其中，/>为配离心配重块513旋转至最高点时向下对支座顶板3产生的离心作用力，如图1中左侧离心配重块513的位置状态。/>为配离心配重块513旋转至最低点时向下对支座顶板3产生的离心作用力，如图1中右侧离心配重块513的位置状态。则，/>，也就是/>是两个大小相同，方向相反的离心力。

进一步的通过控制系统，将所有横置电机502都启动，在任意同一时刻，各个横置电机502驱动离心配重块513转动的角速度为，系统预设角速度数据库/>，/>为横置电机502输出的最大角速度，则：

......关系式一，关系式一中也就是代表着每个角速度参数都是在/>范围之内，/>其中任意一个参数都可以取/>其中任意的值。

......关系式二。关系式二比较简单，代表同一时刻的角速度都不相同。

最后，所有光电传感件103同步对支座顶板3边沿发生的震动幅度状态进行传感检测，对任意一时刻支座顶板3边沿所有检测点的震动幅度状态进行传感并上传至控制系统进行分析。

设任意一个光电传感件103传感进行在任意时刻进行传感检测时，震动幅度信息，/>为静置时光电传感件103传感检测到支座顶板3顶侧的水平位置，/>为发生震动时光电传感件103传感检测到支座顶板3顶侧的实时位置。

在支座顶板3受力震动时，会按照一定频率向上或向下发生震动，因而在进行震动幅度判断时，要考虑到向上震动、向下震动的幅度，通过选取同一参考位置点，选取高度差绝对值/>，作为实际震动幅度，便于进行计算、分析判断。

在测试过程中的任意一时刻，控制系统获取该时刻所有光电传感件103传感检测到的支座顶板3环侧位置点的实际震动幅度，并对震动幅度异常信息进行判定，如在控制系统内预设一个震动幅度最大阈值，便于对震动幅度是否异常进行判断。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于，包括：

测试基台（1），上侧配置有多个环绕在支座底盆周围的定位件（101），所述定位件（101）上侧配置有传感检测支座顶板的光电传感件（103），所述测试基台（1）顶侧面嵌设有压力传感件（104），其中，所述光电传感件（103）配置多个纵向分布的光电探头（1031）；

升降动力装置（7），输出端连接有升降台（4），所述升降台（4）位于测试基台（1）正上方，所述升降台（4）下方配置有多个离心施压机构（5）；

所述离心施压机构（5）包括多个横置电机（502），每个横置电机（502）输出侧都设有一组固定连接在升降台（4）底侧的竖向支板（505），所述横置电机（502）输出轴杆转动安装在竖向支板（505）位置处，所述横置电机（502）输出轴杆连接有位于一组竖向支板（505）之间位置的离心旋转柱（506），所述离心旋转柱（506）环侧面设有侧框（509），所述侧框（509）位置处定位调节安装有离心配重块（513），其中，所述离心配重块（513）表面设置有与侧框（509）边沿位置相配合的刻度（514）；

所述竖向支板（505）下侧固安装有推力球轴承（503），所述推力球轴承（503）底侧配置有多个与支座顶板顶侧面滚动接触的滚子（5041）。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于：

所述定位件（101）朝向支座的内侧面前设有横置辊柱（105），所述定位件（101）上侧配置有高度调节架（102），所述光电传感件（103）安装在高度调节架（102）上。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于：

所述侧框（509）包括框内导槽（510），所述离心配重块（513）插接在框内导槽（510）位置处，所述离心旋转柱（506）开设有纵向贯穿离心旋转柱（506）的杆通槽（508），所述杆通槽（508）与框内导槽（510）连通；

所述离心旋转柱（506）环侧面设有侧固定架板（511），所述侧固定架板（511）开设有架板通孔（512）；

所述离心配重块（513）固定连接有调节螺杆（515），所述调节螺杆（515）贯穿框内导槽（510）、杆通槽（508）、架板通孔（512），所述调节螺杆（515）紧固安装有位于侧固定架板（511）两侧的螺母（516）。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于：

所述横置电机（502）上侧与升降台（4）底侧之间、横置电机（502）下侧与推力球轴承（503）上侧之间都固定安装有纵向支架（501）。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于：

所述竖向支板（505）中间位置配置有用于支撑离心旋转柱（506）旋转的轴承环（507）。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，其特征在于：

所述推力球轴承（503）底侧面配置有多个同心圆位置分布的保持架（504），每个保持架（504）上都均匀配置多个滚子（5041）。

7.一种桥梁支座抗震性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的一种桥梁支座抗震性能测试平台，包括以下环节内容：

环节一、支座横向固定

将支座放置在测试基台上，然后通过测试基台上侧的多个定位件锁定住支座底盆的水平横向位置，压力传感件将此时传感检测到的压力参数Pa传输至控制系统；

环节二、支座竖向下压

升降动力装置驱动升降台下降，同时横置电机、离心旋转柱、推力球轴承环同步下降，推力球轴承环对支座发生挤压，压力传感件传感检测到压力参数达到Pm时，升降动力装置停止驱动升降台下降；

其中，Pm=Pa+Pb，Pb为系统预设推力球轴承环对支座下压的压力参数；

环节三、光电传感件定位

控制系统驱动调节各个光电传感件的水平高度位置，直至各个光电传感件传感检测到支座顶板的环侧面时，锁定光电传感件的水平高度位置；

环节四、适配离心配重块

将离心配重块插入安装在侧框位置处，安装时，查看离心配重块表面侧框边沿之间配合的刻度参数，设适配离心配重块的质量为m，离心半径为r，横置电机实时输出的角速度为w，则适配离心配重块转动过程中向下对支座顶板产生的离心作用力变化为，其中，为配离心配重块旋转至最高点时向下对支座顶板产生的离心作用力，/>为配离心配重块旋转至最低点时向下对支座顶板产生的离心作用力，则/>，/>；

环节五、离心驱动

所有横置电机都启动，在任意同一时刻，各个横置电机驱动离心配重块转动的角速度为，系统预设角速度数据库/>，则：

......关系式一；

......关系式二；

其中，为横置电机输出的最大角速度；

环节六、光电传感件多点位时域检测

所有光电传感件同步对支座顶板边沿发生的震动幅度状态进行传感检测，对任意一时刻支座顶板边沿所有检测点的震动幅度状态进行传感并上传至控制系统进行分析。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁支座抗震性能测试方法，其特征在于：

设任意一个光电传感件传感进行在任意时刻进行传感检测时，震动幅度信息，/>为静置时光电传感件传感检测到支座顶板顶侧的水平位置，/>为发生震动时光电传感件传感检测到支座顶板顶侧的实时位置；

控制系统获取同一时刻所有光电传感件传感检测到的支座顶板环侧位置点的实际震动幅度，并对震动幅度异常信息进行判定。