CN215573650U - 一种桥梁用竖向测力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁健康监测技术领域，用于测量支承件上的竖向荷载，特别涉及一种桥梁用竖向测力装置，该装置包括转换组件和测力组件，测力组件包括底座、侧向支护和测量装置，转换装置安装在底座上，所述转换组件的内部包括至少一个斜连接面，所述侧向支护设置在转换组件的两侧，所述测量装置安装于侧向支护的内侧壁。通过转换组件的斜连接面，将支承件上的竖向荷载转化为对侧向支护的水平力作用和对底座的竖向荷载作用，再通过测力装置测量较小的水平力，通过力的合成反推得到支承件上的竖向荷载的值，从而使得普通的压力传感器也可测量大吨位桥梁的桥梁支座受力。

Description

一种桥梁用竖向测力装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁健康监测技术领域，用于测量桥梁支座的受力，特别涉及一种桥梁用竖向测力装置。

背景技术

桥梁在建造和使用过程中，由于受到多种因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时发现并得到维修，轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。而桥梁建成后，其桥墩在一定时期会发生沉降，桥墩沉降容易导致简支梁三点支承，可能导致灾难性事故。因而作为桥梁主要受力构件的支座，支座的受力监测和如何在桥墩下沉后调整支座高度对重量超过1000吨的大吨位桥梁尤其重要，现有技术中已存在将变形传感器或压力传感器应用于支座受力监测，但其缺陷在于：

1、变形传感器转换压力需要重新标定，且其测量精度较低，而普通的压力传感器的测力范围较小，对于大吨位的桥梁无法直接测量支座受力；

2、现有技术中的支座调节主要通过底盆注浆实现，该方案耗时较长，施工不便。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术中的普通的压力传感器因为测量范围较小而无法直接测量其上的支座受力以及变形传感器测量精度较低的问题，提供一种桥梁用竖向测力装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种桥梁用竖向测力装置，用于测量支承件的竖向荷载，包括底座、转换组件和测力组件，所述测力组件包括侧向支护和测量装置，所述转换组件安装在底座上，所述转换组件的内部包括至少一个斜连接面，所述侧向支护设置在转换组件的两侧，所述测量装置安装于所述侧向支护的内侧壁，所述内侧壁指所述侧向支护靠近所述转换组件的一侧。

所述支承件可为桥梁工程中的桥梁支座，本测力装置也可以为房屋建筑中的梁支座，或为其他领域所需测量压力的物件测力。

桥梁的单片箱梁的自重较大，且通过多个支座支承，因而转换组件的自重可忽略，忽略转换组件自重所引起的测量竖向荷载的误差较小。

所述转换组件的内部包括至少一个斜连接面，所述斜连接面为所述转换组件内部包含的互相接触的两个斜面形成，两个斜面的接触面积可调节，以满足支承件的初始安装高度的要求。斜连接面的倾斜角度不做限制，依据侧面支护的承载力决定，当倾斜角度越大时，侧向支护受力越大，对压力传感器的测力范围要求更高。

所述侧向支护设置在转换组件的两侧具体是指，在转换组件内部有滑动趋势或微小滑动时，至少在转换组件的滑动方向上均设置侧向支护，侧向支护之间的距离应适配转换组件的尺寸设计，使得侧向支护与转换组件之间仅留有安装测量装置的安装间隙，使得侧向支护限位转换组件使得转换组件内部不发生大幅度的滑动，避免影响支承件的安装高度。

通过在所述转换组件内部提供至少一个斜连接面，支承件传递而来的竖向荷载推动转换组件内部的斜连接面的斜面之间发生微小滑动或有滑动的趋势，进而转换组件抵接所述测量装置，侧向支护为测量装置提供支持力进而整体达到受力平衡，从而所述测量装置能够测得转换组件对侧向支护的水平力。支承件的竖向荷载经由转换组件转换为了对侧向支护的水平力和对转换组件下方的底座的竖向荷载，由下部结构承担大部分竖向荷载，侧向支护承担竖向荷载经由转换组件转换而来的水平力。通过受力分析进行力的合成，可由较小的水平力反推得到较大的支承件的竖向荷载，使得普通的压力传感器可通过测量转换组件对侧向支护施加的水平力，从而间接测得支承件的竖向荷载，因而可适用于大吨位桥梁的桥梁支座受力测量。

转换组件中的力的转换主要通过受力分析并利用数学知识简单推导而来，为本领域常用的推导计算方法。

作为本实用新型的优选方案，所述斜连接面包括两个第一斜连接面，所述转换组件包括两个楔形板A和中板，所述楔形板A分布在所述底座两侧，所述中板位于两个所述楔形板A之间，所述楔形板A的顶面与所述中板的底面分别通过两个所述第一斜连接面连接。

在此方案下，所述支承件连接所述中板的顶面。

作为本实用新型的优选方案，所述斜连接面包括一个第二斜连接面，所述转换组件包括楔形板B和楔形板C，所述楔形板B的底面与所述楔形板C的顶面通过所述第二斜连接面连接，所述楔形板C的底面与所述底座连接。

在此方案下，所述支承件连接所述楔形板B的顶面。

作为本实用新型的优选方案，所述斜连接面还包括一个第三斜连接面，所述楔形板C下方设有楔形板D，所述楔形板C的底面替换为与所述楔形板D的顶面通过所述第三斜连接面连接，所述楔形板D固定连接在所述底座上。

作为本实用新型的优选方案，所述转换组件的两侧均设有调节装置，所述调节装置用于调节所述转换组件的高度。

所述调节方式为通过调节转换组件的高度进而调节支承件的高度。

作为本实用新型的优选方案，所述调节装置包括液压缸，所述测量装置替换安装在所述液压缸上。

测量装置通过测量液压缸内的液体压力得到转换组件对调节装置的水平力，进而得到竖向荷载的大小，测量装置可为液压传感器。

作为本实用新型的优选方案，所述测量装置包括重载压力传感器。

重载压力传感器安装在调节装置的调节端头上，即调节装置与转换组件经由重载压力传感器连接。

作为本实用新型的优选方案，所述斜连接面上设有减摩层。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过设置转换组件，经由转换组件内部的斜连接面使得转换组件将竖向荷载转而由侧面支护和底座承担，底座承担大部分竖向荷载，侧向支护承担小部分竖向荷载，且该部分竖向荷载经由转换组件转换为水平力施加在侧向支护上。再经由测量装置测量水平力的值，从而由受力分析反推得到竖向荷载的大小，从而使得无法适用于大吨位桥梁的压力传感器经由转换组件而能够间接测量桥梁支座的受力。

2、通过将转换组件设置为中板和两个楔形板A，使得支承件上的竖向荷载先被分解为两个等同的荷载分别由楔形板A承担，再经由单个楔形板A受力分解为水平荷载和竖向荷载，多次转换使得水平荷载的值足够小，可使得测量范围较小的传感器也能间接测量支承件上的竖向荷载值。

3、通过将转换组件设置为堆叠的楔形板B和楔形板C，经由测量楔形板B和楔形板C的水平荷载的值，经由换算即可得到支承件上的竖向荷载值。

4、通过设置液压缸和安装在液压缸上的液压传感器，从而使得液压缸可通过调节转换组件的高度来调节支承件的高度，同时液压传感器可实时监测液压油的压力值，从而得到支承件上的竖向荷载值。

附图说明

图1是本申请的转换组件的具体实施方式一；

图2为本申请的转换组件的具体实施方式二；

图3为本申请的转换组件的具体实施方式三；

图4为本申请的调节装置的具体实施方式；

图中标记：1、支承件；2、侧面支护；3、重载压力传感器；4、中板；5、底座；6、楔形板A；7、液压传感器；8、液压缸；9、楔形板B；10、楔形板C；11、楔形板D。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，附图中的各构件尺寸并非真实尺寸，仅为清楚直观地展现本实用新型的具体结构而做相应调整。

实施例1

请参照图1，本实施例公开了一种桥梁用竖向测力装置，用于测量支承件1的竖向荷载，包括底座5、转换组件和测力组件，底座5用于将整个桥梁用竖向测力装置安装在原本桥梁中支座的位置，所述转换组件的内部包括至少一个斜连接面，即为所述转换组件的内部包含由互相接触的两个斜面形成的斜连接面，两个斜面的接触面积可通过相对滑动进行调节，以满足支承件1的初始安装高度的要求。斜连接面的倾斜角度不做限制，依据侧面支护的承载力决定，当倾斜角度越大时，侧向支护2受力越大，对压力传感器的测力范围要求更高。为防止转换组件内部滑动过大，至少在转换组件滑动方向上均设置侧向支护2，侧向支护2限制转换组件的内部相对滑动，侧向支护2之间的距离应适配转换组件的尺寸设计，使得侧向支护2与转换组件之间仅留有安装测量装置的安装间隙，使得侧向支护2限位转换组件使得其内部不发生大幅度的滑动，避免影响支承件1的安装高度。

通过在所述转换组件内部提供至少一个斜连接面，支承件1传递而来的竖向荷载推动转换组件内部的斜连接面的斜面之间发生微小滑动或有滑动的趋势，进而转换组件抵接所述测量装置，侧向支护为测量装置提供支持力进而整体达到受力平衡，从而所述测量装置能够测得转换组件对侧向支护的水平力。支承件1的竖向荷载经由转换组件转换为了对侧向支护2的水平力和对转换组件下方的底座5的竖向荷载，由下部结构承担大部分竖向荷载，侧向支护2承担竖向荷载经由转换组件转换而来的水平力。通过受力分析进行力的合成，可由较小的水平力反推得到较大的支承件1的竖向荷载，使得普通的压力传感器可通过测量转换组件对侧向支护2施加的水平力，从而间接测得支承件1的竖向荷载，因而可适用于大吨位桥梁的桥梁支座受力测量。

进一步地，所述斜连接面包括两个第一斜连接面，所述转换组件包括两个楔形板A6和中板4，所述楔形板A6分布在所述底座5两侧，所述中板4位于两个所述楔形板A6之间，所述楔形板A6的顶面与所述中板4的底面分别通过两个所述第一斜连接面连接。

本实施例具体公开一种转换组件的优选方案，即包括两个楔形板A6，两个楔形板A6一面为水平面，与水平面相对的另一面为斜面，楔形板A6分布在所述底座5的两侧，在两个楔形板A6的斜面上部配合有所述中板4，中板4与两个楔形板A6的斜面接触并产生相对滑动的趋势，中板4的斜面与楔形板A6的斜面共同构成第一斜连接面，中板4的顶部与所述支承件1连接。正常使用时，中板4和楔形板A6之间在支承件1的作用下，由于中板4与楔形板A6的重心不在同一直线上，因而楔形板A6在中板4的挤压下朝两侧缓慢移动，即两个楔形板A6朝远离底座5中心的两侧位移。当楔形板A6滑动至侧面支护2处时，侧面支护2上的测量装置抵接所述楔形板A6，为楔形板A6提供水平向的支持力。所述移动和位移均指初次安装时的位移，在楔形板A6与中板4的相对位移停止并达到受力平衡后，仅有相对滑动的趋势，此时测量装置的测力值达到稳定。

优选的，楔形板A6沿桥梁纵向在底座5内对称分布，从而保证两个楔形板A6受力一致，任意测量其中一个楔形板A6的受力即可，且有助于消除中板4自重产生的其他方向的分力的影响，但不限于其余分布方式。

在本实施例中，从受力分析的角度来说，支承件1传递给转换组件的竖向荷载首先经由中板4与两个楔形板A6的斜连接面传递给两个楔形板A6，即由两个楔形板A6共同承载，由于楔形板A6的对称分布，因而竖向荷载被均分为两部分，由两个楔形板A6分别承载，而单个楔形板A6的斜连接面将支承件1传递来的力分解为水平荷载和竖向荷载，竖向荷载传递给底座5，由底座5传递给下部结构，水平荷载则使得楔形板A6缓慢朝底座5的两侧移动，最终抵接侧面支护2并将力传递给底座5的侧面支护2，由侧面支护2承载。

进一步地，测量装置优选为重载压力传感器3，所述重载压力传感器3安装在所述侧面支护2和楔形板A6之间，用于测量楔形板A6的水平荷载。重载压力传感器3可选择Honeywell的PX2系列。

重载压力传感器3通常用于监测重载设备的受力。通过两个楔形板A6分摊荷载，再通过单个楔形板A6的斜面，再将分摊的荷载再一次进行力的分解，从而进一步减小了重载压力传感器3所需测量的力的大小，同时，经过换算关系，又能由重载压力传感器3所测得的力转而推导得到支承件1上的竖向荷载的数值，使得压力传感器能够通过转换组件的力的转换，测量支承件1上的力的大小。

实施例2

请参照图2，在实施例1的基础上，本实施例提供转换组件的另外一种优选方案，具体为所述斜连接面包括一个第二斜连接面，所述转换组件包括楔形板B9和楔形板C10，所述楔形板B9的底面与所述楔形板C10的顶面通过所述第二斜连接面连接，所述楔形板C10的底面与所述底座5连接。

本实施例在实施例1的基础上，提供一种转换组件的优选方案，不同于实施例2的在于，本实施例中，转换组件包括从上至下依次连接的楔形板B9和楔形板C10，支承件1、楔形板B9和楔形板C10从上至下堆叠在一起，侧面支护2为楔形板B9和楔形板C10提供水平支持力。在支承件1的竖向荷载的作用下，楔形板B9和楔形板C10之间的斜连接面发生微小滑动，且楔形板C10和底座5之间也发生微小滑动，从而使得楔形板B9和楔形板C10分别抵接底座5两侧的侧面支护2上的测量装置，从而达到受力平衡。在侧面支护2上安装重载压力传感器3，分别测量楔形板B9和楔形板C10所受水平力，从而得到支承件1上的竖向荷载值。

进一步的，如图3，所述斜连接面还包括一个第三斜连接面，所述楔形板C10下方设有楔形板D11，所述楔形板C10的底面替换为与所述楔形板D11的顶面通过所述第三斜连接面连接，所述楔形板D11固定连接在所述底座5上。

在仅有楔形板B9和楔形板C10时，需要通过试压机上对竖向测力装置进行试压，从而标定出摩擦系数，而楔形板D11的固定设置使得在原有推导公式中新增了一个求解方程，可直接计算出楔形板之间的摩擦系数，而不需要标定，通过受力分析得到新增的求解方程为现有技术，可通过简单推导得到。

楔形板B9、楔形板C10、楔形板D11的斜面倾斜角度不限制，可通过设置倾斜角度来降低楔形板B9、楔形板C10抵接侧向支护2的水平力的大小。

实施例3

请参照图4，在实施例1至实施例3的基础上，本实施例公开了一种通过调节转换组件的高度来调节支承件1的高度的调节装置，具体为所述转换组件的两侧均设有调节装置，所述调节装置用于调节所述转换组件的高度；所述调节装置包括液压缸8，所述测量装置替换安装在所述液压缸8上。

在实施例1至实施例3的基础上，为调节支承件1的高度，防止桥梁出现三点支承，在所述转换组件的两侧均设有调节装置，所述调节装置经由转换组件调节所述支承件1的高度。所述调节装置优选为固定在底座5上，经由底座5提供支持力，也可固定在侧向支护2上，由侧向支护2提供支持力。调节装置可选用液压装置等能提供较大动力的装置。调节装置的调节端头可隐藏在侧向支护2内，工作状态时调节端头可伸出侧向支护2，调节端头代替侧向支护2抵接所述转换组件。

额外地，测量装置选用液压传感器7，液压传感器7替换安装在调节装置上，而非实施例1至实施例3中所述的安装在侧向支护的内侧壁上，液压传感器7用于测量液压缸8内的液体压力，根据液体压力得到对应的楔形板上的水平力的大小，进而得到支承件1上的竖向荷载的大小，调节装置可选用液压缸8。选用常用的重载压力传感器3时，重载压力传感器3安装在调节装置的调节端头上。

以实施例2所述转换组件为例，调节装置选用液压缸8，测量装置选用液压传感器7，如图4，液压缸8固定连接在侧向支护2上，转换组件受到上方的支承件1传递而来的压力时，楔形板B9和楔形板C10之间发生相对滑动，楔形板B9和楔形板C10分别抵接两侧的液压缸8的调节端头，进而达到受力平衡，液压传感器7测得此时液压缸8内的液体压力，经过换算得到竖向荷载的大小。

在经过转换组件转换支承件1上的竖向荷载，再经由水平力抵接液压缸8从而将水平力转换为液压缸8内的液体压力，使得液压传感器7也能胜任对支承件1上的竖向荷载的测定。

当支承件1的高度出现变化，使得支承件1未抵接单个简支梁的底部时，启动液压缸8，通过液压缸8的活塞杆推动楔形板B9、楔形板C10，使之朝底座5的中心移动，从而将支承件1顶升至预定位置，顶升至预定位置后液压缸8持续保持抵接状态，仍由液压传感器7测定支承件1的受力。

进一步地，斜连接面上还设置有减摩层，降低斜连接面上的滑动摩擦带来的磨损。

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

Claims (8)

1.一种桥梁用竖向测力装置，用于测量支承件(1)的竖向荷载，其特征在于，包括底座(5)、转换组件和测力组件，所述测力组件包括侧向支护(2)和测量装置，所述转换组件安装在底座(5)上，所述转换组件的内部包括至少一个斜连接面，所述侧向支护(2)设置在转换组件的两侧，所述测量装置安装于所述侧向支护(2)的内侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述斜连接面包括两个第一斜连接面，所述转换组件包括两个楔形板A(6)和中板(4)，所述楔形板A(6)分布在所述底座(5)两侧，所述中板(4)位于两个所述楔形板A(6)之间，所述楔形板A(6)的顶面与所述中板(4)的底面分别通过两个所述第一斜连接面连接。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述斜连接面包括一个第二斜连接面，所述转换组件包括楔形板B(9)和楔形板C(10)，所述楔形板B(9)的底面与所述楔形板C(10)的顶面通过所述第二斜连接面连接，所述楔形板C(10)的底面与所述底座(5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述斜连接面还包括一个第三斜连接面，所述楔形板C(10)下方设有楔形板D(11)，所述楔形板C(10)的底面替换为与所述楔形板D(11)的顶面通过所述第三斜连接面连接，所述楔形板D(11)固定连接在所述底座(5)上。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述转换组件的两侧均设有调节装置，所述调节装置用于调节所述转换组件的高度。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述调节装置包括液压缸(8)，所述测量装置替换安装在所述液压缸(8)上。

7.根据权利要求5所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述测量装置包括重载压力传感器(3)。

8.根据权利要求5所述的一种桥梁用竖向测力装置，其特征在于，所述斜连接面上设有减摩层。

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