CN214583022U - 一种位移实时监测单元和橡胶防震垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种位移实时监测单元和橡胶防震垫。所述位移实时监测单元包括磁场发生部件、磁性传感器阵列和第一平板，磁性传感器阵列包括多个磁性传感器，多个磁性传感器设置在同一平面内，磁性传感器阵列固定到第一平板，磁场发生部件与磁性传感器阵列间隔设置，磁场发生部件所产生的磁场能够作用于磁性传感器阵列，磁性传感器阵列通过监测磁场变化，监测第一平板相对于磁场发生部件的位置变化。所述位移实时监测单元能够实时精确监测第一平板相对于所述磁场发生部件的位置变化；所述橡胶防震垫能够实时精确监测基础桩的上柱与下柱之间的位移情况，判断橡胶防震垫的稳态变形量是否超出设计要求。

Description

一种位移实时监测单元和橡胶防震垫

技术领域

本实用新型属于智能测控仪器及建筑建材技术领域，具体涉及一种位移实时监测单元和橡胶防震垫。

背景技术

橡胶防震垫将原来建筑的基础桩打断，放上隔震垫，将原有的固性基础变为柔性基础，是一项加固的技术，广泛应用于机场、车站、桥梁、高层建筑等，用于降低地震等自然灾害对建筑物造成的损坏。橡胶防震垫承受着整栋建筑的上部重量，在地震或其他振动时还要承受巨大的水平剪应力以及扭转应力等力量，因此，橡胶防震垫的可靠性非常重要。

现有技术中，尚未有对橡胶防震垫进行实时监测的装置。目前，对建筑物的橡胶防震垫的日常维护主要靠人工巡视，需要巡视人钻入坑道中进行视觉查看，凭经验主观判断橡胶防震垫的工作状况，无法对橡胶防震垫的工作状况进行实时监测，更无法精确测量橡胶防震垫的变形情况。

实用新型内容

为解决上述无法实时监测橡胶防震垫的工作状况，本实用新型提供一种位移实时监测单元和橡胶防震垫。

根据本实用新型的第一方面，提供一种位移实时监测单元，所述位移实时监测单元包括用于产生磁场的磁场发生部件、磁性传感器阵列和第一平板，所述磁性传感器阵列包括多个磁性传感器，所述多个磁性传感器设置在同一平面内，所述磁性传感器阵列固定到第一平板，所述磁场发生部件与所述磁性传感器阵列间隔设置，所述磁场发生部件所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列，所述磁性传感器阵列通过监测磁场变化，监测所述第一平板相对于所述磁场发生部件的位置变化。

在一个实施例中，所述位移实时监测单元还包括第二平板，所述磁场发生部件固定到所述第二平板，所述位移实时监测单元能够监测所述第一平板相对于第二平板的位置变化。

在一个实施例中，在所述第一平板的上表面上设置有固定台，在所述固定台的上表面上设置所述磁性传感器阵列。

在一个实施例中，所述磁性传感器阵列所在的平面与所述第一平板平行。

在一个实施例中，所述磁性传感器阵列设置在所述第一平板的上表面上，和/或，所述磁场发生部件通过连接杆固定到第二平板的下表面上。

在一个实施例中，所述磁场发生部件为永磁铁或交变磁场部件，所述磁场发生部件与所述磁性传感器阵列正对。

根据本实用新型的第二方面，提供一种橡胶防震垫，所述橡胶防震垫包括橡胶防震支座和一组或多组如上所述的位移实时监测单元，其中，所述橡胶防震支座夹持固定在所述第一平板与第二平板之间。

在一个实施例中，所述橡胶防震支座呈圆柱状，所述第一平板和第二平板呈圆盘状或矩形状，所述橡胶防震支座的轴线分别与所述第一平板和第二平板的中心相对设置，所述橡胶防震支座的轴线分别与所述第一平板和第二平板垂直。

在一个实施例中，所述橡胶防震垫包括多组相同的位移实时监测单元，所述多组位移实时监测单元的磁性传感器阵列沿周向均匀间隔设置在所述第一平板的上表面上，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件对应的固定到所述第二平板。

在一个实施例中，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件通过连接杆固定到第二平板的下表面上，多个磁场发生部件设置在一个平面上。

本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提出的位移实时监测单元能够实时精确监测第一平板相对于磁场发生部件的位置变化；橡胶防震垫能够实时精确监测基础桩的上柱与下柱之间的位移情况，判断橡胶防震垫的稳态变形量是否超出设计要求。

附图说明

图1是根据本实用新型第一方面的位移实时监测单元的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一方面的位移实时监测单元的测量原理图；

图3是根据本实用新型第二方面的橡胶防震垫的结构示意图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。

根据本实用新型的第一方面，提供一种位移实时监测单元，所述位移实时监测单元包括用于产生磁场的磁场发生部件3、磁性传感器阵列5和第一平板4。所述磁性传感器阵列5包括多个磁性传感器6，所述多个磁性传感器6设置在同一平面内，所述磁性传感器阵列5固定到第一平板4。所述磁场发生部件3与所述磁性传感器阵列5间隔设置，所述磁场发生部件3所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列5，所述磁性传感器阵列5通过监测磁场变化，监测所述第一平板4相对于所述磁场发生部件3的位置变化。

具体的，如图1所示，示出了一种位移实时监测单元，包括用于产生磁场的磁场发生部件3、磁性传感器阵列5和第一平板4。

所述磁性传感器阵列5包括多个磁性传感器6，所述多个磁性传感器6设置在同一平面内，所述磁性传感器阵列5固定到第一平板4。所述磁性传感器6可以是霍尔元件、磁阻传感器等磁性元件，在本实施例中，所述磁性传感器阵列5包括六个2×3排列的磁性传感器6，本领域技术人员可以根据实际需要增减磁性传感器6的数量以及变换多个磁性传感器6的排列方式。优选的，所述磁性传感器阵列5所在的平面与所述第一平板4平行，在本实施例中，所述磁性传感器阵列5设置在第一平板4的上表面上。

在本实用新型中，所述磁性传感器阵列5可以是直接设置在第一平板4的上表面上，也可以是间接通过其他部件与第一平板4固定连接，例如在所述第一平板4的上表面上设置有固定台，在所述固定台的上表面上设置所述磁性传感器阵列5。

所述磁场发生部件3与所述磁性传感器阵列5间隔设置，所述磁场发生部件3为永磁铁或交变磁场部件，用于产生作用于磁性传感器阵列5的磁场。在本实施例中，所述磁场发生部件3与所述磁性传感器阵列5正对。当然，所述磁场发生部件3也可以与所述磁性传感器阵列5错开一定角度，只要磁场发生部件3所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列5即可。

本实用新型实施例的位移实时监测单元能够监测刚性板(包括近似刚性板)的位移情况，所述磁场发生部件3所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列5，所述磁性传感器阵列5通过监测磁场变化，监测所述第一平板4相对于所述磁场发生部件3的位置变化。如图2所示，所述磁场发生部件3产生磁场，磁场作用于磁性传感器阵列5。将本实用新型的位移实时监测单元设置在初始预定位置，位移实时监测单元无畸变，磁性传感器阵列5监测到的初始磁感应数值(例如，电阻值)为A。当第一平板4的位置发生偏移时，如虚线的第一平板4所示，第一平板4上的磁性传感器阵列5相对于磁场发生部件3发生位置改变，磁性传感器阵列5监测到磁感应数值为A＇，其中，A＇-A＝ΔA，当ΔA与A的比值大于阈值(例如千分之三)时，确定第一平板4与磁场发生部件3之间的偏移量超出正常范围，需要对第一平板4进行调整。进一步，可选择的，基于位移实时监测单元的磁场发生部件3、磁性传感器阵列5的设备参数、磁场发生部件3与磁性传感器阵列5的间距以及所监测的对象，建立测量模型，进行计算机仿真，得出基于该模型的磁感应数值变化量ΔA与偏移量Δx、Δy、Δz、Δθ、Δφ、Δγ之间的换算关系。其中，Δx、Δy、Δz为测量位置与初始位置的相对偏移数值，Δθ、Δφ、Δγ为测量位置与初始位置的相对扭转数值。本领域技术人员应该理解，在不同的测量条件下，以及针对不同的测量对象，即便采用相同的位移实时监测单元，磁感应数值变化量ΔA与偏移量Δx、Δy、Δz、Δθ、Δφ、Δγ之间的换算关系一般也是不同的，需要采用常规的计算机仿真技术进行确定。

此外，在图1所示的实施例中，所述位移实时监测单元还包括第二平板1，所述磁场发生部件3固定到第二平板1。本实施例中，所述磁场发生部件3通过连接杆2固定到第二平板1的下表面，以适应第一平板4与第二平板1之间的间隙。如果第一平板4与第二平板1之间的间隙较小，使得磁场发生部件3所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列5，则可不设置连接杆2，而将磁场产生部件3直接固定在第二平板1上。这样，采用本实用新型实施例的位移实时监测单元能够监测所述第一平板4相对于第二平板1的位置变化。

根据本实用新型的第二方面，提供一种橡胶防震垫，用于建筑施工中连接基础桩，所述橡胶防震垫包括一个或多个如上所述的位移实时监测单元和橡胶防震支座7，所述橡胶防震支座7夹持固定在所述第一平板4与第二平板1之间。

如图3所示，所述橡胶防震支座7呈圆柱状，所述第一平板4和第二平板1呈圆盘状，所述橡胶防震支座7的轴线分别与所述第一平板4和第二平板1的中心相对设置，所述橡胶防震支座7的轴线分别与所述第一平板4和第二平板1垂直，所述橡胶防震支座7夹持固定在所述第一平板4与第二平板1之间。当然，所述第一平板4和第二平板1也可以是其他形状，例如矩形状。

所述橡胶防震垫包括多组相同的位移实时监测单元，所述多组位移实时监测单元的磁性传感器阵列5沿周向均匀间隔设置在所述第一平板4的上表面上，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件3对应的固定到所述第二平板1。在本实施例中，所述橡胶防震垫包括四组相同的位移实时监测单元，图3中有一组位移实时监测单元被橡胶防震支座7遮挡。

如图3所示，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件3通过连接杆2固定到第二平板1的下表面上，多个磁场发生部件3设置在一个平面上，有利于对多个位移实时监测单元的监测数据进行处理。当然，多个磁场发生部件3也可以通过连接杆2设置在不同的平面上。

本实用新型的橡胶防震垫在使用时，第一平板4和第二平板1分别与打断的基础桩的上柱和下柱固定连接，从而将橡胶防震垫嵌入到基础桩中的预定初始位置，橡胶防震垫无畸变，将固性基础变为柔性基础。通过获取多组位移实时监测单元的磁感应数值变化量ΔA，能够实时精确监测基础桩的上柱与下柱之间的位移情况，判断橡胶防震垫的稳态变形量是否超出了设计要求，是否失效。例如，当发生位移实时监测单元的磁感应数值变化量ΔA超过初始安装的磁感应数值的千分之三时，判断橡胶防震垫失效。

进一步，可选择的，如前所述，通过计算机仿真，能够得出基于该基础桩模型的磁感应数值变化量ΔA与偏移量Δx、Δy、Δz、Δθ、Δφ、Δγ之间的换算关系。当采用如图3所示的方式设置多组相同的位移实时监测单元时，其中，多个磁场发生部件3设置在一个平面上，多组相同的位移实时监测单元具有相同的磁感应数值变化量ΔA与偏移量Δx、Δy、Δz、Δθ、Δφ、Δγ之间的换算关系，从而能够简化仿真过程。在监测过程中，多组相同的位移实时监测单元的磁感应数值变化量ΔA不同表示橡胶防震垫的受力不均匀，Δx、Δy不同表示橡胶防震垫的不同位置受到不同的水平剪切应力，Δz不同表示橡胶防震垫的不同位置受到不同的压应力，Δθ、Δφ、Δγ不同表示橡胶防震垫受到扭转应力(剪切应力的一种)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。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 (10)

1.一种位移实时监测单元，其特征在于，所述位移实时监测单元包括用于产生磁场的磁场发生部件(3)、磁性传感器阵列(5)和第一平板(4)，

所述磁性传感器阵列(5)包括多个磁性传感器(6)，所述多个磁性传感器(6)设置在同一平面内，所述磁性传感器阵列(5)固定到第一平板(4)，

所述磁场发生部件(3)与所述磁性传感器阵列(5)间隔设置，所述磁场发生部件(3)所产生的磁场能够作用于所述磁性传感器阵列(5)，所述磁性传感器阵列(5)通过监测磁场变化，监测所述第一平板(4)相对于所述磁场发生部件(3)的位置变化。

2.如权利要求1所述的位移实时监测单元，其特征在于，所述位移实时监测单元还包括第二平板(1)，所述磁场发生部件(3)固定到所述第二平板(1)，所述位移实时监测单元能够监测所述第一平板(4)相对于第二平板(1)的位置变化。

3.如权利要求2所述的位移实时监测单元，其特征在于，在所述第一平板(4)的上表面上设置有固定台，在所述固定台的上表面上设置所述磁性传感器阵列(5)。

4.如权利要求2所述的位移实时监测单元，其特征在于，所述磁性传感器阵列(5)所在的平面与所述第一平板(4)平行。

5.如权利要求2所述的位移实时监测单元，其特征在于，所述磁性传感器阵列(5)设置在所述第一平板(4)的上表面上，和/或，

所述磁场发生部件(3)通过连接杆(2)固定到第二平板(1)的下表面上。

6.如权利要求2所述的位移实时监测单元，其特征在于，所述磁场发生部件(3)为永磁铁或交变磁场部件，所述磁场发生部件(3)与所述磁性传感器阵列(5)正对。

7.一种橡胶防震垫，其特征在于，所述橡胶防震垫包括橡胶防震支座(7)和一组或多组如权利要求2-6之一所述的位移实时监测单元，其中，所述橡胶防震支座(7)夹持固定在所述第一平板(4)与第二平板(1)之间。

8.如权利要求7所述的橡胶防震垫，其特征在于，所述橡胶防震支座(7)呈圆柱状，所述第一平板(4)和第二平板(1)呈圆盘状或矩形状，

所述橡胶防震支座(7)的轴线分别与所述第一平板(4)和第二平板(1)的中心相对设置，所述橡胶防震支座(7)的轴线分别与所述第一平板(4)和第二平板(1)垂直。

9.如权利要求8所述的橡胶防震垫，其特征在于，所述橡胶防震垫包括多组相同的位移实时监测单元，所述多组位移实时监测单元的磁性传感器阵列(5)沿周向均匀间隔设置在所述第一平板(4)的上表面上，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件(3)对应的固定到所述第二平板(1)。

10.如权利要求9所述的橡胶防震垫，其特征在于，所述多组位移实时监测单元的磁场发生部件(3)通过连接杆(2)固定到第二平板(1)的下表面上，多个磁场发生部件(3)设置在一个平面上。

Images