CN209779435U - 一种多维力智能桥梁支座 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多维力智能桥梁支座，包括上支座板、下支座板，其特征是：传感器安装在桥梁支座承重弹性体内部，内部通过过盈配合，传感器在承重弹性体内均匀分布，可实时动态检测桥梁支座所承受的Fx、Fy、Fz三方向承载力；所有传感器信号接入处理终端；处理终端定期采集传感器数据传入监控管理平台，并对数据进行存储与识别，当出现异常数据时，监控管理平台第一时间发出报警信息，并确定具体位置，从而实现桥梁的智能监测。本实用新型结构稳定可靠、测量精度高、可实现多维力测量的智能化桥梁支座。
Description
技术领域
本实用新型属于桥梁支座，具体涉及一种多维力智能桥梁支座。
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。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多维力智能桥梁支座，结构稳定可靠、测量精度高、可实现多维力测量的智能化桥梁支座。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案。
一种多维力智能桥梁支座，包括多维智能测力传感器、上支座板、下支座板，其特征是：多维智能测力传感器包括传感器组件和承重弹性体，传感器组件在承重弹性体内均匀分布，传感器组件与承重弹性体内部通过过盈配合，外部通过螺纹固定。
优选地，在上支座板和下支座板之间设有球型钢板，球型钢板与上支座板之间设有平面滑板，球型钢板与下支座板之间有球面滑板，传感器放置在底板上，底板与下支座板紧密接触。
优选地，在上支座板与下支座板之间有平面滑板，传感器放置在底板上，底板与下支座板紧密接触。
所述处理终端由ARM嵌入式控制器单元、电源单元、定位单元、无线数传单元、数字I/O接口单元、信号放大与调理电路、模数转换电路以及数据存储单元构成；
所述ARM嵌入式控制器单元内嵌有操作软件，完成传感器数据的采集与运算，数据的识别与处理、数据存储、位置定位以及数据无线传递；
所述电源单元将外部提供的电源转换为终端内部各个子单元正常工作所需的稳定电源；
所述定位单元由北斗或GPS定位模块构成，完成每只桥梁支座的定位，为实时监测提供位置信息；
所述无线数传单元由GSM模块构成，利用公共无线网络传递监控信息；
所述数字I/O接口单元由开关量信号输入输出驱动、电平转换以及相应的保护电路构成，完成支座状态的感知与识别和相应的数据输出；
所述称重信号放大与调理电路与模数转换电路构成的称重单元，对桥梁支座进行实时有效称量；
所述数据存储单元由大容量FLASH存储单元电路构成，实现监控数据的存储和备份存储功能；
所述处理终端具备两路通信接口，可实现监测数据的有线、无线实时传输。
本实用新型的优点如下：
1、该支座在兼容传统盆式或球型支座结构的同时，采用间接称量方式。桥梁支座受力时，通过上支座板将重量传递给下支座板，再通过下支座板传递给承重弹性体，进而使承重弹性体产生微变形。承重弹性体内部的传感器组件通过感知其微变形，得知桥梁支座的承重重量。桥梁支座承受的重量没有直接作用于传感器组件，可大大提高称重传感器的使用寿命及系统可靠性。
2、传感器组件与承重弹性体内部通过过盈配合，外部通过螺纹固定，这样既能保证传感器的测量要求，又能方便安装与维护。当传感器组件出现故障时，只需通过专用工具将传感器从承重弹性体内拔出并更换，无需拆解支座，不影响交通，这也是本实用新型其中一个重要优点。
3、本实用新型可替换现有盆式、球型桥梁支座系列产品，且满足强度要求。可实时动态检测支座所承受的Fx、Fy、Fz三方向承载力。支座之间可实现信息共享，综合反映桥梁总体受力情况。
附图说明
图1是本实用新型球型桥梁支座结构示意图。
图2是本实用新型盆式桥梁支座结构示意图。
图3是本实用新型均布三只测力传感器示意图。
图4是本实用新型均布八只测力传感器示意图。
图5是本实用新型系统组成示意图。
其中：1—上支座板；2—平面滑板；3—球型钢板；4—球面滑板； 5—底板；6—多维智能测力传感器；7—下支座板；6.1—承重弹性体；6.2—传感器组件；
具体实施方式
下面通过实例对本实用新型进行详细说明。
传感器组件6.2在承重弹性体6.1内进行均匀分布，可布置三、四、五、六、七、八等数量。传感器组件通过以上形式的分布，可实时动态检测支座所承受的Fx、Fy、Fz三方向承载力。使用过程中建议采用八只传感器均布的形式，进一步提高称重精度与系统可靠性。当有一两只传感器出现故障时，通过故障跟踪与剔除，自动切换组合算法，保障系统的监测性能。
之所以加入承重弹性体6.1，是因为桥梁支座的材质为铸钢件，无法满足传感器弹性体的力学性能和加工要求。
传感器组件6.2作为多维智能测力传感器的核心部件，可采用电阻应变式、电容式、电感式、压磁式、压电式等多种类型，从使用成本、精度要求和尺寸要求等方面考虑，建议采用电阻应变式或压电式传感器。
图1为球型桥梁支座结构示意图，明确了多维智能测力传感器在球型桥梁支座内的安装方式。
上支座板1将桥梁上部结构载荷通过球型钢板3传递给下支座板7，再通过下支座板7作用给多维智能测力传感器6。其中球型钢板3 与上支座板1之间有平面滑板2，球型钢板3与下支座板7之间有球面滑板4，多维智能测力传感器6放置在底板5上，底板5与桥梁下部结构连接。
多维智能测力传感器6安装在桥梁支座内部，与下支座板7紧密接触，能够实时接收桥梁支座竖直与水平方向的力。此结构不增加桥梁支座原有高度，且满足强度要求。
图2为盆式桥梁支座结构示意图，相对于球型桥梁支座少了球型钢板3。上支座板1将桥梁上部结构载荷传递给下支座板7，再通过下支座板7作用给多维智能测力传感器6，其中下支座板7与上支座板1之间有平面滑板2。此结构同样不增加桥梁支座原有高度，不对桥梁的结构及承载产生不利影响。
图3为多维智能测力传感器6内部结构图，使用三只传感器组件 6.2在承重弹性体6.1内均布。传感器组件与承重弹性体内部通过过盈配合，外部通过螺纹固定，这样既能保证传感器的测量要求，又能方便安装与维护。当传感器组件出现故障时，只需通过专用工具将传感器从承重弹性体内拔出并更换，无需拆解支座，不影响交通，这也是本实用新型其中一个重要优点。这种三只传感器均布的方案同样可实现Fx、Fy、Fz三方向承载力的检测，节约成本，水平方向测力精度不高。
图4为八只传感器组件6.2在承重弹性体6.1内均布示意图，最大化提高测量精度，更精细的反映桥梁支座受力状态。并且提供多点保障，当有一两只传感器组件6.2出现故障时，通过软件故障跟踪与剔除，自动切换组合算法，保障系统的监测性能。
如图5所示，所有传感器组件6.2信号接入处理终端，处理终端由ARM嵌入式控制器单元、电源单元、定位单元、无线数传单元、数字I/O接口单元、称重信号放大与调理电路、模数转换电路以及数据存储单元构成。处理终端具备零点调整及自校准功能。
1)ARM嵌入式控制器单元作为处理终端设备的核心，内嵌有操作软件，完成数据采集的控制与运算处理，定位数据的识别与处理、数据存储、位置定位以及数据无线传递等控制。
2)电源单元是整个处理终端的能源中心，它将外部提供的电源以比较高的能效比转换为终端内部各个子单元正常工作所需的稳定电源。可配备蓄电池，采用太阳能板供电，为实时监测桥梁状态提供动力支持。
3)定位单元由北斗或GPS定位模块构成，完成每只桥梁支座的定位，为实时监测提供位置信息。
4)无线数传单元由GSM模块构成，实现利用公共无线网络传递监控信息的功能。
5)数字I/O接口单元由开关量信号输入输出驱动、电平转换以及相应的保护电路构成。主要实现对支座状态的感知与识别和相应的数据输出。
6)称重信号放大与调理电路与模数转换电路构成的称重单元，实现了对桥梁支座的实时有效称量。
7)高可靠数据存储单元由定制的特殊结构与电路的大容量FLASH 存储单元电路构成，主要实现监控信息的高可靠性存储和备份存储功能。
处理终端具备两路通信接口，可实现监测数据的有线、无线实时传输。
通过支座受力的测量，可准确了解上部结构载荷对桥梁下部结构的作用，作为判断上部结构、下部结构受力状态的重要依据。
根据用户需求，实时采集传感器数据传入监控管理平台，并对数据进行存储与识别。支座之间可实现信息共享，综合反映桥梁总体受力情况，并配有专家评估系统，可以实现对桥梁智能化监控管理。
需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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同等替换。
凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多维力智能桥梁支座，包括多维智能测力传感器(6)、上支座板(1)、下支座板(7)，其特征是：多维智能测力传感器(6)包括传感器组件(6.2)和承重弹性体(6.1)，传感器组件(6.2)在承重弹性体(6.1)内均匀分布，传感器组件(6.2)与承重弹性体(6.1)内部通过过盈配合，外部通过螺纹固定。
2.如权利要求1所述的多维力智能桥梁支座，其特征是：在上支座板(1)和下支座板(7)之间设有球型钢板(3)，球型钢板(3)与上支座板(1)之间设有平面滑板(2)，球型钢板(3)与下支座板(7)之间有球面滑板(4)，多维智能测力传感器(6)放置在底板(5)上，底板(5)与下支座板(7)紧密接触。
3.如权利要求1所述的多维力智能桥梁支座，其特征是：在上支座板(1)与下支座板(7)之间有平面滑板(2)，多维智能测力传感器(6)放置在底板(5)上，底板(5)与下支座板(7)紧密接触。
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| CN201822029817.8U CN209779435U (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 一种多维力智能桥梁支座 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113532703A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-22 | 北京隽德科技有限公司 | 一种桥梁支座实时测力智能装置 |
| CN114323388A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-12 | 福州大学 | 测力桥梁支座及测力方法 |
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2018
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| CN114323388A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-12 | 福州大学 | 测力桥梁支座及测力方法 |
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