CN217026656U - 一种光纤光栅式测力球型支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤光栅式测力球型支座，包括：上座板、中座板和下座板，所述中座板设置在所述上座板下端，上座板和所述中座板之间设有平面滑动摩擦副，所述下座板设置在中座板下端，中座板和所述下座板之间设有球面滑动摩擦副，所述下座板呈工字形，下座板的内凹段周面上设有多个光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器外部设有防护罩。本实用新型结构简单，稳定性好，传感器的维修和更换方便，能够对支座轴力精确测量。

Description

一种光纤光栅式测力球型支座

技术领域

本实用新型涉及桥梁支座技术领域，特别涉及一种光纤光栅式测力球型支座。

背景技术

目前现有的测力支座主要通过设置压力类传感器、应变类传感器来监测支座轴力。对于压力类传感器而言，一般设置于支座内部，结构复杂，传感器更换困难，甚至无法更换；对于应变类传感器而言，受限于传感器尺寸，监测竖向应变时需要对支座加高，监测水平应变时，测力精度降低，而且需要设置复杂的荷载转换机构。而且传感器多为电信号传输，在高铁桥梁等强电磁环境中，信号传输易受干扰，传输距离近。

因此，目前测力支座面临的主要问题是：传感器维护困难，难以更换，耐久性得不到保证；测力支座结构复杂，稳定性差；测力支座结构尺寸大，经济性差；抗干扰能力弱，信号传输距离近。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种光纤光栅式测力球型支座，结构简单，稳定性好，传感器的维修和更换方便，能够对支座轴力精确测量。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于，包括：

上座板；

中座板，设置在所述上座板下端，上座板和所述中座板之间设有平面滑动摩擦副；

下座板，设置在中座板下端，中座板和所述下座板之间设有球面滑动摩擦副，所述下座板呈工字形，下座板的内凹段周面上设有多个光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器外部设有防护罩。有益效果：本申请下座板内凹段周面上设有光纤光栅传感器，通过监测荷载作用下支座下座板的竖向应变来反应支座轴力的大小及变化情况；同时，支座下座板呈工字形且具有内凹段，在保证支座结构安全的前提下，可提高支座竖向轴力监测精度；光纤光栅传感器外置，便于对传感器光纤光栅传感器的维修和更换，提高了工作效率。

进一步地，所述上座板下表面设有平面不锈钢板，中座板上表面设有平面非金属滑板，所述平面不锈钢板与平面非金属滑板形成平面滑动摩擦副。

进一步地，所述中座板下表面为凸球面且下表面设有球面不锈钢，下座板上表面设有与中座板的凸球面配合的球面凹槽，所述球面凹槽内镶嵌有球面非金属滑板，所述球面不锈钢和球面非金属滑板形成球面滑动摩擦副。

进一步地，所述上座板的横桥向两侧分别设有限位板，两个所述限位板的内侧面分别与下座板上端左右两侧滑动配合。

进一步地，所述下座板的内凹段外圆直径不小于平面非金属滑板和球面非金属滑板的外圆直径。

进一步地，所述光纤光栅传感器数量至少为2个，光纤光栅传感器竖直设置在下座板上。有益效果：光纤光栅应变传感器结构尺寸小，可以在不改变支座尺寸下实现竖向安装，支座外形及墩梁接口尺寸与标准球型支座相同，便于标准化、批量化加工生产，降低生产成本，提高生产效率。

进一步地，所述光纤光栅传感器与下座板焊接连接。

进一步地，所述防护罩与下座板螺钉连接，防护罩采用不锈钢材质制成。有益效果：通过设置防护罩对光纤光栅传感器起到了一定的防护的作用，避免光纤光栅传感器造成损伤，影响监测效果。

进一步地，所述防护罩和下座板之间设有非金属密封垫。

进一步地，所述非金属密封垫为橡胶垫。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的横桥向视图；

图2是本实用新型实施例1的纵桥向视图；

图3是本实用新型实施例1的A-A视图；

图4是本实用新型实施例1中B处的局部放大图；

图5是本实用新型实施例2的横桥向视图；

图6是本实用新型实施例2的纵桥向视图；

图7是本实用新型实施例3的横桥向视图；

图8是本实用新型实施例3的纵桥向视图。

图中标记：1、上座板，101、限位板，2、平面不锈钢板，3、中座板，4、球面不锈钢，5、下座板，6、导向非金属滑板，7、光纤光栅传感器，8、球面非金属滑板，9、平面非金属滑板，10、导向不锈钢板，11、防护罩，12、螺钉，13、非金属密封垫。

具体实施方式

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，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-4，本申请实施例1提供了一种光纤光栅式测力球型支座，包括：上座板1、中座板3和下座板5，所述中座板3设置在所述上座板1下端，上座板1和所述中座板3之间设有平面滑动摩擦副，所述下座板5设置在中座板3下端，中座板3和所述下座板5之间设有球面滑动摩擦副，所述下座板5呈工字形，下座板5的内凹段周面上设有多个光纤光栅传感器7，所述光纤光栅传感器7外部设有防护罩11。

具体的，所述上座板1下表面设有平面不锈钢板2，中座板3上表面设有平面非金属滑板9，所述平面不锈钢板2与平面非金属滑板9形成平面滑动摩擦副，实现支座的水平滑动功能，所述中座板3下表面为凸球面且下表面设有球面不锈钢4，下座板5上表面设有与中座板3的凸球面配合的球面凹槽，所述球面凹槽内镶嵌有球面非金属滑板8，所述球面不锈钢4和球面非金属滑板8形成球面滑动摩擦副，实现支座转动功能。

其中，如图1和图2所示，所述上座板1的横桥向两侧分别设有限位板101，两个所述限位板101的内侧面分别与下座板5上端左右两侧滑动配合，所述限位板101内侧面上设有导向不锈钢板10，下座板5上端左右两侧分别设有导向非金属滑板6，限位板101上的导向不锈钢板10和下座板5上的导向非金属滑板6形成导向滑动摩擦副，实现支座纵桥向导向功能。

此外，如图1和图4所示，所述下座板5的内凹段外圆直径不小于平面非金属滑板9和球面非金属滑板8的外圆直径，所述光纤光栅传感器7数量至少为2个，光纤光栅传感器7竖直设置在下座板5上，所述光纤光栅传感器7与下座板5焊接连接，所述防护罩11与下座板5螺钉12连接，防护罩11采用不锈钢材质制成，所述防护罩11和下座板5之间设有非金属密封垫13，所述非金属密封垫13为橡胶垫。

更具体的，如图3所示，所述下座板5的内凹段外圆设有四个平面，所述光纤光栅传感器7为四个且分别设置在四个平面上，下座板5的内凹段呈圆柱、圆台、棱柱或棱台，光纤光栅传感器7与下座板5通过焊脚焊接连接，光纤光栅传感器7采用光信号传播，抗电磁干扰能力强，传输距离远，多个光纤光栅传感器7可以串联汇入总线，现场简洁，线路维修防护工作量少。

本申请下座板5内凹段周面上设有光纤光栅传感器7，通过监测荷载作用下支座下座板5的竖向应变来反应支座轴力的大小及变化情况；同时，下座板5呈工字形且具有内凹段，在保证支座结构安全的前提下，可提高支座竖向轴力监测精度；光纤光栅传感器7外置，便于对光纤光栅传感器7的维修和更换，提高了工作效率，支座结构简单，经济性好，不改变标准支座尺寸，便于旧桥智能化改造，可以在原有墩梁空间尺寸下完成测力支座与普通支座的更换。

光纤光栅传感器7结构尺寸小，可以在不改变支座尺寸下实现竖向安装，支座外形及墩梁接口尺寸与标准球型支座相同，便于标准化、批量化加工生产，降低生产成本，提高生产效率，通过设置防护罩11对光纤光栅传感器7起到了一定的防护的作用，避免光纤光栅传感器7造成损伤，影响监测效果。

当然，本实用新型并不仅限于上述所介绍的实施方式，以下还提供了几种基于本实用新型的设计构思其他的实施方式。

例如，在其他实施方式中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图5和图6所示，本申请实施例2提供了一种光纤光栅式测力球型支座，包括：上座板1、中座板3、下座板5、平面非金属滑板9、平面不锈钢板2、球面非金属滑板8和球面不锈钢4，下座板5的内凹段沿圆周均匀分布4个平面，对向的两个平面内分别沿纵桥向和横桥向分布，光纤光栅传感器7为四个且分别竖直安装在四个平面上，光纤光栅传感器7与下座板5通过焊脚焊接连接，光纤光栅传感器7外部设置有防护罩，防护罩11采用不锈钢材质制成，防护罩11与下座板5之间设有橡胶垫，防护罩11与下座板5通过螺钉12紧固连接。

在上座板1底面处焊接的平面不锈钢板2和在中座板5上镶嵌的平面非金属滑板9形成上平面摩擦副，实现支座的水平滑动功能；在下座板5上端的球面凹槽处镶嵌的球面非金属滑板8和在中座板3下表面上焊接的球面不锈钢4形成球面滑动摩擦副，实现支座转动功能。

例如，在其他实施方式中，与上述介绍的实施方式不同的是，如图7和图8所示，本申请实施例2提供了一种光纤光栅式测力球型支座，包括：上座板1、中座板3、下座板5、平面非金属滑板9、平面不锈钢板2、球面非金属滑板8和球面不锈钢4，下座板5的内凹段沿圆周均匀分布4个平面，对向的两个平面内分别沿纵桥向和横桥向分布，光纤光栅传感器7为四个且分别竖直安装在四个平面上，光纤光栅传感器7与下座板5通过焊脚焊接连接，光纤光栅传感器7外部设置有防护罩，防护罩11采用不锈钢材质制成，防护罩11与下座板5之间设有橡胶垫，防护罩11与下座板5通过螺钉12紧固连接。

在上座板1底面处焊接的平面不锈钢板2和在中座板5上镶嵌的平面非金属滑板9形成上平面摩擦副，实现支座的水平滑动功能；在下座板5上端的球面凹槽处镶嵌的球面非金属滑板8和在中座板3下表面上焊接的球面不锈钢4形成球面滑动摩擦副，实现支座转动功能，上座板1的横桥向两侧分别设有限位板101，两个所述限位板101的内侧面分别下座板5上端左右两侧滑动配合。

需要说明的是，上述实施例仅用来说明本实用新型，但本实用新型并不局限于上述实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于，包括：

上座板（1）；

中座板（3），设置在所述上座板（1）下端，上座板（1）和所述中座板（3）之间设有平面滑动摩擦副；

下座板（5），设置在中座板（3）下端，中座板（3）和所述下座板（5）之间设有球面滑动摩擦副，所述下座板（5）呈工字形，下座板（5）的内凹段周面上设有多个光纤光栅传感器（7），所述光纤光栅传感器（7）外部设有防护罩（11）。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述上座板（1）下表面设有平面不锈钢板（2），中座板（3）上表面设有平面非金属滑板（9），所述平面不锈钢板（2）与平面非金属滑板（9）形成平面滑动摩擦副。

3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述中座板（3）下表面为凸球面且下表面设有球面不锈钢（4），下座板（5）上表面设有与中座板（3）的凸球面配合的球面凹槽，所述球面凹槽内镶嵌有球面非金属滑板（8），所述球面不锈钢（4）和球面非金属滑板（8）形成球面滑动摩擦副。

4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述上座板（1）的横桥向两侧分别设有限位板（101），两个所述限位板（101）的内侧面分别与下座板（5）上端左右两侧滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述下座板（5）的内凹段外圆直径不小于平面非金属滑板（9）和球面非金属滑板（8）的外圆直径。

6.根据权利要求1所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述光纤光栅传感器（7）数量至少为2个，光纤光栅传感器（7）竖直设置在下座板（5）上。

7.根据权利要求6所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述光纤光栅传感器（7）与下座板（5）焊接连接。

8.根据权利要求7所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述防护罩（11）与下座板（5）螺钉（12）连接，防护罩（11）采用不锈钢材质制成。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述防护罩（11）和下座板（5）之间设有非金属密封垫（13）。

10.根据权利要求9所述的一种光纤光栅式测力球型支座，其特征在于：所述非金属密封垫（13）为橡胶垫。

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