CN207714118U - 分布式智能球型测力支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及分布式智能球型测力支座，包括测力上座板、位于测力上座板下方的球冠衬板、设置在球冠衬板上端面与测力上座板下端面之间的球面滑板、设置在球冠衬板下方的下支座板、连接板、以及连接螺栓；测力上座板包括位于墩台上方的上支座板、至少四个设置在上支座板上端凹槽内的测力传感器、以及扣合在上支座板上端凹槽上开口处的上应变板；上应变板的下表面与测力传感器上表面接触设置，上应变板的上表面与桥梁下表面接触设置。本实用新型分布式智能球型测力支座不改变传统支座主体结构，仅将上座板结构进行轻微改变，测力装置相对独立，安装、维护和更换方便。

Description

分布式智能球型测力支座

技术领域

本实用新型具体涉及一种分布式智能球型测力支座，适用于高速铁路桥梁球型支座，是一种能够实现竖向荷载自动动态测试的分布式智能支座，改造上座板结构，内置超低高度轮辐测力传感器，将测力传感器安装在上座板内部，实现竖向力动态测试。

背景技术

支座是将桥梁上部结构承受的荷重传递到下部结构并具有适应桥跨变位功能的重要结构，而球型支座是其中最主要的一种类型。随着时间推移、车速提高和荷载不断增加，支座病害逐渐显露并日趋严重，常见的支座病害主要包括：支座脱空、剪切变形超限、橡胶开裂、橡胶不均匀鼓凸变形、转角过大、横向位移过大、钢板锈蚀、连接螺栓断裂和连接座板开裂等，其中支座受力问题则是引起这些病害发生的直接原因，支座的安全问题直接关系到桥梁结构运营安全，保障支座安全至关重要。

桥梁支座作为梁部的支点，是各种荷载集中的部位，荷载在该处转化为支座所承受的竖向力、纵向力和横向水平力，在一定程度上反应了桥梁结构的实际载荷情况，实时监测桥梁支座反力变化情况，可以了解桥梁挠度、受力及桥上线路的状态情况，也可为桥梁状态评价提供依据，判断其是否处于正常范围。

目前，国内外研发的智能测力支座大都以在支座球体或球冠位置附近安装应变片或其它类型传感器实现竖向力测试，且具有造价昂贵、制造困难、应用面小等缺点，尚没有一种性价比高、受力明确、耐久性强的可用于高速铁路桥梁的球型智能测力支座。

实用新型内容

本实用新型设计了一种分布式智能球型测力支座，其解决的技术问题是：不改变球型支座主体结构，仅轻微改动支座上座板，内置特殊设计超低高度测力传感器，进而组合开发出一种分布式智能测力支座，实现支座竖向力动态测试，克服已有智能支座造价高、性能不稳定或不易推广等不足。

一种分布式智能球型测力支座，包括测力上座板、位于测力上座板下方的球冠衬板、设置在球冠衬板上端面与测力上座板下端面之间的球面滑板、设置在球冠衬板下方的下支座板、连接板、以及连接螺栓；

测力上座板包括位于墩台上方的上支座板、至少四个设置在上支座板上端凹槽内的测力传感器、以及扣合在上支座板上端凹槽上开口处的上应变板；上应变板的下表面与测力传感器上表面接触设置，上应变板的上表面与桥梁下表面接触设置；

连接板下端与下支座板连接，连接螺栓水平设置在下支座板上端，连接螺栓的端面与上支座板接触设置；

球冠衬板的下凸球面位于在下支座板的上凹面内。

作为上述技术方案的进一步改进：

在下支座板的上凹面设置有与球冠衬板的下凸球面密封接触的密封圈。

在球冠衬板的下凸球面与下支座板的上凹面之间设置有石墨粉。

上支座板的下止口扣在下支座板上方。

测力传感器为超低高度轮辐式测力传感器；测力传感器为中空的圆柱形结构，其外径与轴向高度比为0.25。

在测力上座板上外置有R232或USB的数据接口；

测力传感器与数据接口数据连接。

测力上座板具有承载和测力双重功能；支座承载能力和耐久性不受任何影响。

在下支座板与墩台之间设置有下底座，上支座板的外侧设置有防止杂物进入到下底座上止口内的外遮挡围板，下底座 位于下支座板的上止口内；在上止口四周内侧壁上分别水平设置有水平支座，在水平支座内设置有压力传感器，水平支座的端部口内设置有导向钢球，在导向钢球与压力传感器之间设置有传力弹簧。

压力传感器为四个方向的四个压力传感器；所述四个压力传感器组成惠更斯电桥结构。

本专利具有以下特点：(1) 支座主体结构未发生任何改变，仅上座板结构发生轻微改变，整个结构构造简单、受力明确、耐久性好、便于加工制造，在满足桥梁支座基本功能前提下，实现了测力功能；(2)利用上座板作为测力构件，实现了竖向荷载动态测试；(3) 研发的超低高度轮辐式测力传感器具有精度高、量程大和造价低特点，配合相关采集设备，可以实现自动化监测和远程监测；(4) 采用互联网技术，多个测力支座可采用串联方式或并联方式组合在一起，实现互联互通，共同组建大数据集成网络。

附图说明

图1是本实用新型智能支座总装示意图。

图2是本实用新型测力上座板的结构示意图。

图3是本实用新型测力上座板的剖视结构示意图。

图4是本实用新型水平支座的剖视结构示意图。

其中：1、测力上座板；2、球冠衬板；3球面滑板；4下支座板；5连接板；6连接螺栓；7、测力传感器；8数据接口；9、上支座板；10、上应变板；11、外遮挡围板；12、下底座；13、水平支座；14、压力传感器；15、传力弹簧；16、导向钢球。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-3和具体实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

如图1-4所示，本实施例的分布式智能球型测力支座，包括测力上座板1、位于测力上座板1下方的球冠衬板2、设置在球冠衬板2上端面与测力上座板1下端面之间的球面滑板3、设置在球冠衬板2下方的下支座板4、连接板5、以及连接螺栓6；

测力上座板1包括位于墩台上方的上支座板9、至少四个设置在上支座板9上端凹槽内的测力传感器7、以及扣合在上支座板9上端凹槽上开口处的上应变板10；上应变板10的下表面与测力传感器7上表面接触设置，上应变板10的上表面与桥梁下表面接触设置；

连接板5下端与下支座板4连接，连接螺栓6水平设置在下支座板4上端，连接螺栓6的端面与上支座板9接触设置；

球冠衬板2的下凸球面位于在下支座板4的上凹面内。

在下支座板4的上凹面设置有与球冠衬板2的下凸球面密封接触的密封圈。起到密封防尘作用。

在球冠衬板2的下凸球面与下支座板4的上凹面之间设置有石墨粉。减少摩擦，提高使用寿命，降低噪音，提高检测检测精度；

上支座板9的下止口扣在下支座板4上方。定位合理，其起到一定的防尘防杂物进入的效果。

测力传感器7为超低高度轮辐式测力传感器；测力传感器7为中空的圆柱形结构，其外径与轴向高度比为0.25。

本专利上应变板10将力传递给测力传感器7，测力传感器7通过数据接口8与外部采集设备相连，实时监测分析支座所承受动态竖向力。性能可靠。4个测力传感器将其中的两两串联后然后并联形成惠更斯电桥式结构。

本专利竖向荷载引起测力传感器7电阻值发生变化，通过数据采集设备分析处理后计算出竖向荷载大小。也可以抵抗部分侧向力作用。具有造价便宜、性能可靠优点，可以实现竖向荷载的静动态测试。能够准确监测大恒载（桥梁自重及二期恒载，300t及以上）和小活载（列车荷载，20t～40t）的实时变化。本专利与桥梁和墩台基础的连接形式也未发生改变，测力上座板1具有测力和承载双重功能，整个支座结构受力明确，结构可靠，耐久性好。本专利其工作温度在-30℃～80℃之间，传感器结构简单、性能可靠、造价便宜。

本专利与相应外部数据采集设备相连后可实时监测支座竖向力，借助于检测/监测数据分析处理技术，可以实现分级报警，也可以实现竖向荷载监测的自动化、网络化和智能化。

本专利同时可以实现支座承受的恒载、动荷载、冲击荷载以及其它类型荷载的静动态测试；智能支座能够准确监测大恒载（桥梁自重及二期恒载，300t及以上）和小活载（列车荷载，20t～40t）的实时变化。

本专利装置具有结构简单、测试精度高、造价低特点，多个测力支座可采用串联方式或并联方式组合在一起，可实现多点动态监测和远程检测，能够实时监测支座竖向受力状态，进而直观判断桥梁的工作状态。

在测力上座板1上外置有R232或USB的数据接口8；测力传感器7与数据接口8数据连接。

测力上座板1具有承载和测力双重功能；支座承载能力和耐久性不受任何影响。

在下支座板4与墩台之间设置有下底座12，上支座板9的外侧设置有防止杂物进入到下底座12上止口内的外遮挡围板11，下底座12 位于下支座板4的上止口内；在上止口四周内侧壁上分别水平设置有水平支座13，在水平支座13内设置有压力传感器14，水平支座13的端部口内设置有导向钢球16，在导向钢球16与压力传感器14之间设置有传力弹簧15。

压力传感器14为四个方向的四个压力传感器14；四个压力传感器14组成惠更斯电桥结构。通过压力传感器14的压力数据输出，得到其位移量，水平四方向的压力传感器14形成两两串联后并联的惠更斯电桥结构，从而测量更加精确。

上应变板10为2cm厚钢板或聚四氟乙烯板；上座板底座中间部位凹槽布置4个超低高度轮辐式测力传感器，布置双排，测力上座板外侧采用连接板将底座与顶板相连，在测力上座板中间位置处预留传感器外置接口，方便与外部数据采集设备相连。

测力传感器7采用分散布置，传感器中间部位为测力部位，外侧圆形部分为沉孔，起到测力装置安装固定和过载保护作用。

工作原理是：作用在本支座上的竖向荷载直接作用在上上应变板10上，通过数据接口8传输，外部采集装置采集、分析及处理后，实时显示竖向力大小。

本专利具有以下特点：(1) 支座主体结构未发生任何改变，仅上座板结构发生轻微改变，整个结构构造简单、受力明确、耐久性好、便于加工制造，在满足桥梁支座基本功能前提下，实现了测力功能；(2)利用上座板作为测力构件，实现了竖向荷载动态测试；(3) 研发的超低高度轮辐式测力传感器具有精度高、量程大和造价低特点，配合相关采集设备，可以实现自动化监测和远程监测；(4) 采用互联网技术，多个测力支座可采用串联方式或并联方式组合在一起，实现互联互通，共同组建大数据集成网络。

本实用新型可应用为桥梁、建筑物和其它大型结构的支座，用以支座承受的恒载、动荷载、冲击荷载等竖向荷载的检测/监测，对保障结构安全具有重要意义。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，以上实施实例仅用以说明本实用新型的技术思想和技术方案，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种分布式智能球型测力支座，其特征在于，包括测力上座板（1）、位于测力上座板（1）下方的球冠衬板（2）、设置在球冠衬板（2）上端面与测力上座板（1）下端面之间的球面滑板（3）、设置在球冠衬板（2）下方的下支座板（4）、连接板（5）、以及连接螺栓（6）；

测力上座板（1）包括位于墩台上方的上支座板（9）、至少四个设置在上支座板（9）上端凹槽内的测力传感器（7）、以及扣合在上支座板（9）上端凹槽上开口处的上应变板（10）；上应变板（10）的下表面与测力传感器（7）上表面接触设置，上应变板（10）的上表面与桥梁下表面接触设置；

连接板（5）下端与下支座板（4）连接，连接螺栓（6）水平设置在下支座板（4）上端，连接螺栓（6）的端面与上支座板（9）接触设置；

球冠衬板（2）的下凸球面位于在下支座板（4）的上凹面内。

2.根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，在下支座板（4）的上凹面设置有与球冠衬板（2）的下凸球面密封接触的密封圈。

3.根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，在球冠衬板（2）的下凸球面与下支座板（4）的上凹面之间设置有石墨粉。

4.根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，上支座板（9）的下止口扣在下支座板（4）上方。

5.根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，测力传感器（7）为超低高度轮辐式测力传感器；测力传感器（7）为中空的圆柱形结构，其外径与轴向高度比为0.25。

6.根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，在测力上座板（1）上外置有R232或USB的数据接口（8）；

测力传感器（7）与数据接口（8）数据连接；

测力上座板（1）具有承载和测力双重功能；支座承载能力和耐久性不受任何影响。

7. 根据权利要求1所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，在下支座板（4）与墩台之间设置有下底座(12)，上支座板（9）的外侧设置有防止杂物进入到下底座(12)上止口内的外遮挡围板(11)，下底座(12) 位于下支座板（4）的上止口内；在上止口四周内侧壁上分别水平设置有水平支座(13)，在水平支座(13)内设置有压力传感器(14)，水平支座(13)的端部口内设置有导向钢球(16)，在导向钢球(16)与压力传感器(14)之间设置有传力弹簧(15)。

8.根据权利要求7所述的分布式智能球型测力支座，其特征在于，压力传感器(14)为四个方向的四个压力传感器(14)；所述四个压力传感器(14)组成惠更斯电桥结构。