CN220583383U - 隔震橡胶支座形变监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隔震支座技术领域，具体而言，涉及一种隔震橡胶支座形变监测装置。隔震橡胶支座形变监测装置的平面检测基板及锥面检测基板均与橡胶支座主体连接；第一位移检测传感器的探针及第二位移检测传感器的探针分别与平面检测基板及锥面检测基板接触；其中，平面检测基板用于与第一位移检测传感器的探针接触的面为平面，锥面检测基板用于与第二位移检测传感器的探针接触的面为锥形面。该隔震橡胶支座形变监测装置结构简单，且能够随支座一起安装使用，并能够同时监测到竖向力和剪切力，从而能够便于在长期使用中能够了解支座的性能及地震后的破坏情况。

Description

隔震橡胶支座形变监测装置

技术领域

本实用新型涉及隔震支座技术领域，具体而言，涉及一种隔震橡胶支座形变监测装置。

背景技术

隔震支座是指结构为达到隔震要求而设置的支承装置，是在上部结构与地基之间增加隔震层，安装隔震橡胶支座，起到与地面的软连接，通过这样的技术，可以把地震80％左右的能量抵消掉。例如：叠层橡胶支座(或称隔震橡胶支座、夹层橡胶垫等)，它是一种水平刚度较小而竖向刚度较大的结构构件，可承受大的水平变形，可作为承重体系的一部分。

正常情况下，隔震橡胶支座(以下简称“支座”)受到竖向压力作用，当地震发生时，由于地面运动，导致支座同时受到竖向压力或拉力，同时受到水平剪力作用，此时支座除发生竖向压缩或拉伸变形外，还受到水平剪切变形。一般情况下，支座使用寿命与建筑结构寿命相同，为了在长期使用中能够了解支座的性能及地震后的破坏情况，需要对支座的受力及变形进行监测；目前，常用的监测手段有在竖向设置压力传感器监测支座的竖向力，但是横向变形和剪切力的监测比较困难，在实验室通常采用在支座外部设置位移传感器等测量设备，但是在工程应用中无法随支座一起安装使用。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种隔震橡胶支座形变监测装置，其结构简单，且能够随支座一起安装使用，并能够同时监测到竖向力和剪切力，从而能够便于在长期使用中能够了解支座的性能及地震后的破坏情况。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型提供一种隔震橡胶支座形变监测装置，隔震橡胶支座形变监测装置包括橡胶支座主体、平面检测基板、锥面检测基板、固定箱、第一位移检测传感器以及第二位移检测传感器；

平面检测基板及锥面检测基板均与橡胶支座主体连接，且平面检测基板与锥面检测基板平行设置；

固定箱与橡胶支座主体连接，且位于平面检测基板及锥面检测基板的正上方；第一位移检测传感器及第二位移检测传感器的本体均容置于固定箱内，第一位移检测传感器的探针及第二位移检测传感器的探针分别与平面检测基板及锥面检测基板接触；

其中，平面检测基板用于与第一位移检测传感器的探针接触的面为平面，锥面检测基板用于与第二位移检测传感器的探针接触的面为锥形面。

在可选的实施方式中，第一位移检测传感器的探针及第二位移检测传感器的探针分别与平面检测基板的中心及锥面检测基板的中心接触。

在可选的实施方式中，橡胶支座主体包括基板嵌入钢板、固定钢板以及橡胶层，橡胶层位于基板嵌入钢板及固定钢板之间；固定箱与固定钢板连接；

基板嵌入钢板开设有两个分别安装平面检测基板及锥面检测基板的安装孔，固定钢板及橡胶层开设有两个分别与两个安装孔连通的通孔，两个通孔分别供第一位移检测传感器及第二位移检测传感器的探针通过。

在可选的实施方式中，第一位移检测传感器及第二位移检测传感器中均沿竖直方向布置。

在可选的实施方式中，隔震橡胶支座形变监测装置还包括两个第一调零机构，两个第一调零机构均与固定钢板连接，且两个第一调零机构分别与第一位移检测传感器的本体及第二位移检测传感器的本体连接，并用于驱动第一位移检测传感器的本体及第二位移检测传感器的本体沿竖直方向运动。

在可选的实施方式中，每个第一调零机构均包括第一活动块、第二活动块、第一调整块、第一定位板及第一调整杆；

第一活动块及第二活动块均与第一调整块可滑动地配合，且位于第一调整块的上下两侧，且第一活动块与第一调整块的滑动配合面及第二活动块与第一调整块的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；第一调整杆与第一定位板可转动地连接，且与第一调整块螺纹连接孔，第一调整块与第一活动块及第二活动块的配合面相对于第一调整杆对称；

第一调整杆用于在外力的作用下相对于第一定位板转动，以带动第一调整块相对于第一定位板移动，进而驱动第一活动块沿竖直方向运动；

其中，第一活动块与第一位移检测传感器的本体或第二位移检测传感器的本体连接。

在可选的实施方式中，第一位移检测传感器及第二位移检测传感器中均沿水平方向布置。

在可选的实施方式中，隔震橡胶支座形变监测装置还包括两个测量换向机构及两个第二调零机构；

两个第二调零机构均与固定钢板连接，每个测量换向机构均与一个第二调零机构连接，且每个第二调零机构均用于驱动对应的测量换向机构沿竖直方向运动；

每个测量换向机构均包括换向架、换向板及测量杆；换向架与对应的第二调零机构的活动端连接；两个换向架分别与第一位移检测传感器的本体及第二位移检测传感器的本体连接；

换向板与换向架可转动地连接，且换向板包括第一测量部及第二测量部，第一测量部与第二测量部呈角度设置，第一测量部与第一位移检测传感器的探针或第二位移检测传感器的探针接触；测量杆沿竖直方向设置，且测量杆的一端与平面检测基板或锥面检测基板接触，测量杆的另一端与第二测量部接触。

在可选的实施方式中，每个第二调零机构均包括第三活动块、第四活动块、第二调整块、第二定位板及第二调整杆；

第三活动块及第四活动块均与第二调整块可滑动地配合，且位于第二调整块的上下两侧，且第三活动块与第二调整块的滑动配合面及第四活动块与第二调整块的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；第二调整杆与第二定位板可转动地连接，且与第二调整块螺纹连接孔，第二调整块与第三活动块及第四活动块的配合面相对于第二调整杆对称；

第二调整杆用于在外力的作用下相对于第二定位板转动，以带动第二调整块相对于第二定位板移动，进而驱动第三活动块沿竖直方向运动；

其中，第三活动块与第一位移检测传感器的本体或第二位移检测传感器的本体连接。

本实用新型实施例的有益效果包括：

该隔震橡胶支座形变监测装置包括橡胶支座主体、平面检测基板、锥面检测基板、固定箱、第一位移检测传感器以及第二位移检测传感器；平面检测基板及锥面检测基板均与橡胶支座主体连接，且平面检测基板与锥面检测基板平行设置；固定箱与橡胶支座主体连接，且位于平面检测基板及锥面检测基板的正上方；第一位移检测传感器及第二位移检测传感器的本体均容置于固定箱内，第一位移检测传感器的探针及第二位移检测传感器的探针分别与平面检测基板及锥面检测基板接触；其中，平面检测基板用于与第一位移检测传感器的探针接触的面为平面，锥面检测基板用于与第二位移检测传感器的探针接触的面为锥形面。该隔震橡胶支座形变监测装置结构简单，且能够随支座一起安装使用，并能够同时监测到竖向力和剪切力，从而能够便于在长期使用中能够了解支座的性能及地震后的破坏情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例中隔震橡胶支座形变监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中第一位移检测传感器及第二位移检测传感器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中隔震橡胶支座形变监测装置的分解示意图；

图4为本实用新型实施例中基板嵌入钢板、固定钢板及橡胶层的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中第一调零机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中测量换向机构及第二调零机构的结构示意图；

图7本实用新型实施例中测量换向机构的结构示意图；

图8实用新型实施例中探针在锥面检测基板的锥面上移动的示意图。

图标：100-隔震橡胶支座形变监测装置；110-橡胶支座主体；120-平面检测基板；130-锥面检测基板；140-固定箱；150-第一位移检测传感器；160-第二位移检测传感器；111-基板嵌入钢板；112-固定钢板；113-橡胶层；114-安装孔；115-通孔；170-第一调零机构；171-第一活动块；172-第二活动块；173-第一调整块；174-第一定位板；175-第一调整杆；180-测量换向机构；190-第二调零机构；181-换向架；182-换向板；183-测量杆；184-第一测量部；185-第二测量部；191-第三活动块；192-第四活动块；193-第二调整块；194-第二定位板；195-第二调整杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1-图3，本实施例提供了一种隔震橡胶支座形变监测装置100，隔震橡胶支座形变监测装置100包括橡胶支座主体110、平面检测基板120、锥面检测基板130、固定箱140、第一位移检测传感器150、第二位移检测传感器160以及橡胶层113；

平面检测基板120及锥面检测基板130均与橡胶支座主体110连接，且平面检测基板120与锥面检测基板130平行设置；

固定箱140与橡胶支座主体110连接，且位于平面检测基板120及锥面检测基板130的正上方；第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的本体均容置于固定箱140内，第一位移检测传感器150的探针及第二位移检测传感器160的探针分别与平面检测基板120及锥面检测基板130接触；

其中，平面检测基板120用于与第一位移检测传感器150的探针接触的面为平面，锥面检测基板130用于与第二位移检测传感器160的探针接触的面为锥形面。

请参考图1-图3，该隔震橡胶支座形变监测装置100的工作原理是：

该隔震橡胶支座形变监测装置100包括橡胶支座主体110、平面检测基板120、锥面检测基板130、固定箱140、第一位移检测传感器150、第二位移检测传感器160以及橡胶层113；其中，在安装的过程中，通过将固定箱140与橡胶支座主体110连接，便可形成容置第一位移检测传感器150以及第二位移检测传感器160的空间，而平面检测基板120及锥面检测基板130则与橡胶支座主体110连接，且平面检测基板120与锥面检测基板130平行设置；由此，在将第一位移检测传感器150以及第二位移检测传感器160安装于固定箱140内，且位于平面检测基板120及锥面检测基板130的正上方后，便可通过第一位移检测传感器150的探针及第二位移检测传感器160的探针分别与平面检测基板120及锥面检测基板130接触，进而能够通过第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160检测橡胶层113在竖向外力或水平外力作用下的竖向平移以及水平方向的平移；

综上，该隔震橡胶支座形变监测装置100结构简单，且能够随支座一起安装使用，并能够同时监测到竖向力和剪切力，从而能够便于在长期使用中能够了解支座的性能及地震后的破坏情况。

进一步地，请参考图1-图4，在本实施例中，为提高测量的精度以及测量的范围，故，可以使得第一位移检测传感器150的探针及第二位移检测传感器160的探针分别与平面检测基板120的中心及锥面检测基板130的中心接触，需要说明的是，第一位移检测传感器150的探针及第二位移检测传感器160的探针分别与平面检测基板120的中心及锥面检测基板130的中心接触的位置可以作为零点位置，以便于在后续计算橡胶支座主体110的变形位移的过程中，提高计算的精确度。

在设置橡胶支座主体110时，为便于第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160检测橡胶支座主体110的位移，同时，提高检测的精确性，故，橡胶支座主体110包括基板嵌入钢板111、固定钢板112以及橡胶层113，橡胶层113位于基板嵌入钢板111及固定钢板112之间；固定箱140与固定钢板112连接；需要说明的是，在设置基板嵌入钢板111、固定钢板112以及橡胶层113时，基板嵌入钢板111、固定钢板112以及橡胶层113位于橡胶支座主体110靠近固定箱140的一侧；而且基板嵌入钢板111开设有两个分别安装平面检测基板120及锥面检测基板130的安装孔114，固定钢板112及橡胶层113开设有两个分别与两个安装孔114连通的通孔115，两个通孔115分别供第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的探针通过。

由此，在使用的过程中，便可通过固定箱140与固定钢板112连接，从而使用的过程中，通过固定箱140对第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160起到保护的作用，而且在检测的过程中，为使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160相对于固定钢板112的位置不变，故，可以使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160与固定钢板112连接或与固定箱140连接。

需要说明的是，首先，固定箱140将第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160封闭在其内部，且固定箱140与固定钢板112通过螺栓刚性连接，从而能够保护第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160，并避免影响橡胶支座的工程应用和安装；其次，固定箱140是在现有橡胶支座的基础上，加高了一部分，用于将第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160封闭在其内部，在固定箱140的强度足够的情况下，固定箱140的加入并不会影响橡胶支座的原有特性。

进一步地，请参考图1-图5，在本实施例中，在设置第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160时，为使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160能够在橡胶层113发生形变时，能够通过探针检测平面检测基板120的中心及锥面检测基板130的位移，故，可以使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160中均沿竖直方向布置，由此，可以使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的主体与固定钢板112连接，其探针则由固定钢板112及橡胶层113上的通孔115通过，并分别与平面检测基板120的中心及锥面检测基板130接触。

其外，在检测的过程中，为对第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160在竖向上的位置进行调整，故，隔震橡胶支座形变监测装置100还包括两个第一调零机构170，两个第一调零机构170均与固定钢板112连接，且两个第一调零机构170分别与第一位移检测传感器150的本体及第二位移检测传感器160的本体连接，并用于驱动第一位移检测传感器150的本体及第二位移检测传感器160的本体沿竖直方向运动。

具体的，每个第一调零机构170均包括第一活动块171、第二活动块172、第一调整块173、第一定位板174及第一调整杆175；

第一活动块171及第二活动块172均与第一调整块173可滑动地配合，且位于第一调整块173的上下两侧，且第一活动块171与第一调整块173的滑动配合面及第二活动块172与第一调整块173的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；第一调整杆175与第一定位板174可转动地连接，且与第一调整块173螺纹连接孔，第一调整块173与第一活动块171及第二活动块172的配合面相对于第一调整杆175对称；第一调整杆175用于在外力的作用下相对于第一定位板174转动，以带动第一调整块173相对于第一定位板174移动，进而驱动第一活动块171沿竖直方向运动；其中，第一活动块171与第一位移检测传感器150的本体或第二位移检测传感器160的本体连接。

由此，在调整的过程中，便可通过转动第一调整杆175，使得第一调整块173相对于第一定位板174移动，而由于第一调整块173与第一活动块171及第二活动块172配合的面为斜面，故，第一调整块173相对于第一定位板174的运动，会带动第一活动块171及第二活动块172相对于第一定位板174同步运动，由此，便可在竖向上调整第一活动块171的高度，从而调整与第一活动块171连接的第一位移检测传感器150的本体或第二位移检测传感器160的本体的高度。

进一步地，请参考图5及图6，并结合图1-图4，与上述的第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160中均沿竖直方向布置的方式不同的是，在本实用新型的其他实施例中，第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160中均沿水平方向布置。

基于此，在第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160中均沿水平方向布置时，其探针则沿水平方向延伸，且由于第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160与固定钢板112或固定箱140连接，且位于平面检测基板120的中心及锥面检测基板130的上方，由此，为使得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的探针能够通过与平面检测基板120的中心及锥面检测基板130接触，而检测橡胶层113的形变，故，隔震橡胶支座形变监测装置100还包括两个测量换向机构180及两个第二调零机构190；其中，测量换向机构180的作用是使得探针能够与平面检测基板120的中心及锥面检测基板130间接接触，从而能够检测橡胶层113的形变，而第二调零机构190则是用于调整得第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160在竖直方向上的高度，其原理与上述的第一调零机构170的工作原理相同，故在此不再赘述。

具体的，在设置测量换向机构180及第二调零机构190时，两个第二调零机构190均与固定钢板112连接，每个测量换向机构180均与一个第二调零机构190连接，且每个第二调零机构190均用于驱动对应的测量换向机构180沿竖直方向运动；

每个测量换向机构180均包括换向架181、换向板182及测量杆183；换向架181与对应的第二调零机构190的活动端连接；两个换向架181分别与第一位移检测传感器150的本体及第二位移检测传感器160的本体连接；

换向板182与换向架181可转动地连接，且换向板182包括第一测量部184及第二测量部185，第一测量部184与第二测量部185呈角度设置，第一测量部184与第一位移检测传感器150的探针或第二位移检测传感器160的探针接触；测量杆183沿竖直方向设置，且测量杆183的一端与平面检测基板120或锥面检测基板130接触，测量杆183的另一端与第二测量部185接触。

由此，当橡胶层113发生形变时，平面检测基板120或锥面检测基板130便会相对于固定钢板112或固定箱140位移，而平面检测基板120或锥面检测基板130的位移便于触动测量杆183位移，而测量杆183的位移便于通过与第二测量部185接触，而使得换向板182相对于换向架181转动，由此，换向架181转动的过程中，便会通过第一测量部184触动与第一位移检测传感器150的探针或第二位移检测传感器160的探针，进而使得与第一位移检测传感器150或第二位移检测传感器160能够检测到平面检测基板120或锥面检测基板130的位移，进而检测橡胶层113的形变。

进一步地，请参考图1-图7，在设置第二调零机构190时，每个第二调零机构190均包括第三活动块191、第四活动块192、第二调整块193、第二定位板194及第二调整杆195；

第三活动块191及第四活动块192均与第二调整块193可滑动地配合，且位于第二调整块193的上下两侧，且第三活动块191与第二调整块193的滑动配合面及第四活动块192与第二调整块193的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；第二调整杆195与第二定位板194可转动地连接，且与第二调整块193螺纹连接孔，第二调整块193与第三活动块191及第四活动块192的配合面相对于第二调整杆195对称；第二调整杆195用于在外力的作用下相对于第二定位板194转动，以带动第二调整块193相对于第二定位板194移动，进而驱动第三活动块191沿竖直方向运动；其中，第三活动块191与第一位移检测传感器150的本体或第二位移检测传感器160的本体连接。

由此，在调整的过程中，便可通过转动第二调整杆195，使得第二调整块193相对于第二定位板194移动，而由于第二调整块193与第三活动块191及第四活动块192配合的面为斜面，故，第二调整块193相对于第二定位板194的运动，会带动第三活动块191及第四活动块192相对于第二定位板194同步运动，由此，便可在竖向上调整第三活动块191的高度，从而调整与第三活动块191连接的第一位移检测传感器150的本体或第二位移检测传感器160的本体的高度。

需要说明的是，橡胶支座主体110中的橡胶层113在受到轴向压力时，厚度会发生变化；因此，在橡胶支座主体110出厂时，上述的第一位移检测传感器150、第二位移检测传感器160及其相关测量装置已经安装在橡胶支座主体110上；当橡胶支座主体110安装到建筑基础上后，随着建筑施工的进行，施加在橡胶支座主体110上的力也会越来越大，相应地，橡胶支座主体110中的橡胶层113也会被压薄，从而导致第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160的零点(测量基准点)被改变，影响第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160的测量范围和测量精度；因此，在上述内容中，采用了设置第一调零机构170及第二调零机构190的方式，使得该隔震橡胶支座形变监测装置100具备调整第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160测量零点(基准点)的功能。

其外，如果橡胶层113的厚度变化较大，则会导致测量换向机构180在传动的过程中，其换向板182被测量杆183顶起的偏转角度过大，也会导致测量范围受限制；由此，在设置第二调零机构190的结构基础上，可在建筑施工过程中，或施工完毕后，调整第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160的高度，进而调整测量换向机构180，使其回到平衡位置，以最大限度增加测量范围，并可以有效提高测量的精度和灵敏度。

还需要说明的是，在设置第一调零机构170及第二调零机构190时，其可以采用相同的结构设置，由此，以第一调零机构170中的第一活动块171、第二活动块172、第一调整块173、第一定位板174及第一调整杆175的设置为例，可以使得在第一活动块171和第二活动块172与第一调整块173之间设置燕尾槽滑动配合结构，使得第一活动块171和第二活动块172通过燕尾槽与第一调整块173精密连接，且可以滑动，进而能够通过转动第一调整杆175带动第一活动块171上下移动，从而修正因安装过程中橡胶厚度变化导致的探针位置变化；

其外，为便于驱动第一调整杆175及第二调整杆195转动，故，可以采用延长第一调整杆175及第二调整杆195的长度的方式，也可以采用在固定箱140的箱壁开设调整窗口的方式。

进一步地，请参考图1-图7，基于上述内容，本实用新型还提供一种隔震橡胶支座形变监测方法，采用如前述实施方式中任意一项的隔震橡胶支座形变监测装置100实现，包括：

接收第一位移检测传感器150输出的表征橡胶层113在竖向外力作用下的厚度变化量的厚度变化信号，并将第一位移检测传感器150测得的厚度变化量计为Δh；

接收第二位移检测传感器160输出的表征橡胶层113在竖向外力和水平外力作用下橡胶层113发生剪切变进而由锥面检测基板130引起的竖向的位移量的位移信号，并将第二位移检测传感器160测得的位移量计为S；

根据第一位移检测传感器150测得的厚度变化量Δh以及第二位移检测传感器160测得的位移量S得到橡胶层113在水平外力作用下的竖向位移量Δh，如公式1；

ΔH＝S-Δh (1)

根据锥面检测基板130的参数以及橡胶支座主体110在水平外力作用下的水平位移量确定橡胶层113的剪切变形的水平位移量ΔL，如下公式2及公式3；

其中，H为锥面检测基板130的锥面的高度差，R为锥面检测基板130的半径；

根据橡胶层113的厚度变化量Δh、橡胶层113的水平位移量ΔL以及橡胶支座主体110的橡胶层113数N得到橡胶支座主体110的整体形变量，如公式4和公式5；

H_v＝N×Δh (4)

L＝N×ΔL (5)

其中，H_v为橡胶支座主体110的竖向形变量，L为橡胶支座主体110的水平形变量；

根据橡胶支座主体110的竖向形变量H_v，以及橡胶支座主体110的水平形变量L，并结合橡胶支座主体110的竖向受力与变形系数K1以及剪力与剪切变形系数K2，计算得到橡胶支座主体110的竖向受力及水平外力，如公式6和公式7；

F_v＝K1×Δh (6)

F_h＝K2×ΔL (7)

其中，F_v为橡胶支座主体110的竖向受力，F_h为橡胶支座主体110的水平外力。

需要说明的是，该隔震橡胶支座形变监测方法是通过检测橡胶层113在受到竖向拉压力或水平剪切力时，发生竖向变形和剪切变形，第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160固定在固定钢板112或固定箱140上，而第一位移检测传感器150的探针和第二位移检测传感器160的探针穿过固定钢板112和橡胶层113，与平面检测基板120和锥面检测基板130接触，当橡胶层113发生形变时，第一位移检测传感器150的探针和第二位移检测传感器160的探针将形变量传递至第一位移检测传感器150和第二位移检测传感器160，由此，通过对橡胶层113的竖向变形和剪切变形的形变量进行检测，从而检测其竖向拉压力或水平剪切力。

基于上述的隔震橡胶支座形变监测装置100，该隔震橡胶支座形变监测方法步骤如下：

当橡胶支座主体110受到竖向力和水平方向的剪切力的共同作用时，检测橡胶层113受到拉或压力作用而导致厚度发生变化，第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的变化随橡胶厚度变化量均为Δh；橡胶支座主体110受到剪切力作用，橡胶支座主体110发生水平变形，每层橡胶均发生水平错动，此时，位于基板嵌入钢板111及固定钢板112之间的橡胶层113也发生水平变形，导致固定钢板112与基板嵌入钢板111发生水平错动，带动顶在平面检测基板120和锥面检测基板130上的两个探针发生水平移动，此时，平面检测基板120对应的第一位移检测传感器150的探针在平面内平移，测量数值不变，锥面检测基板130对应的第一位移检测传感器150的探针由锥面低点A滑动至锥面点B，如图8所示；由锥面高度变化，锥面传感器数值变化为ΔH；

由于橡胶支座主体110竖向的压(拉)力变化，导致第一位移检测传感器150及第二位移检测传感器160的读数与橡胶支座主体110受力没有变化时的差值均出现了Δh的变化，该数值无论时否发生水平错动，均可由置于平面检测基板120上的第一位移检测传感器150测得，该值即为橡胶支座主体110的竖向力变化导致的橡胶层113的形变量。

橡胶支座主体110的水平向错动，导致位于锥面检测基板130上的第二位移检测传感器160的探针在锥面上滑动，此时第二位移检测传感器160上的读数与橡胶支座主体110初始状态时第二位移检测传感器160的读数差值S，即包含了由于受到竖向力作用导致的橡胶厚度变化Δh，也包括了在锥面上滑动的高度差ΔH，其中，数值S可通过置于锥面检测基板130上的第二位移检测传感器160得到，Δh可通过置于平面检测基板120上的第一位移检测传感器150得到；

ΔH＝S-Δh (1)

根据锥面检测基板130的参数以及橡胶支座主体110在水平外力作用下的水平位移量确定橡胶层113剪切变形的水平位移量ΔL，如下公式2及公式3；

其中，H为锥面检测基板130的锥面的高度差，R为锥面检测基板130的半径；这两个参数均为锥面检测基板130设计时得到；

若位于基板嵌入钢板111及固定钢板112之间的橡胶层113的橡胶与橡胶支座主体110的其他层橡胶层为同一材质，即可通过橡胶支座主体110的橡胶层113数N，近似得到橡胶支座的整体形变量：具体的，根据橡胶支座主体110的厚度变化量Δh、橡胶支座主体110的水平位移量ΔL以及橡胶支座主体110的橡胶层113数N得到橡胶支座主体110的整体形变量，如公式4和公式5；

H_v＝N×Δh (4)

L＝N×ΔL (5)

其中，H_v为橡胶支座主体110的竖向形变量，L为橡胶支座主体110的水平形变量；

根据橡胶支座主体110的竖向形变量H_v，以及橡胶支座主体110的水平形变量L，并结合橡胶支座主体110的竖向受力与变形系数K1以及剪力与剪切变形系数K2，计算得到橡胶支座主体110的竖向受力及水平外力，如公式6和公式7；

F_v＝K1×Δh (6)

F_h＝K2×ΔL (7)

其中，F_v为橡胶支座主体110的竖向受力，F_h为橡胶支座主体110的水平外力。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述隔震橡胶支座形变监测装置包括橡胶支座主体、平面检测基板、锥面检测基板、固定箱、第一位移检测传感器以及第二位移检测传感器；

所述平面检测基板及所述锥面检测基板均与所述橡胶支座主体连接，且所述平面检测基板与所述锥面检测基板平行设置；

所述固定箱与所述橡胶支座主体连接，且位于所述平面检测基板及所述锥面检测基板的正上方；所述第一位移检测传感器及所述第二位移检测传感器的本体均容置于所述固定箱内，所述第一位移检测传感器的探针及所述第二位移检测传感器的探针分别与所述平面检测基板及所述锥面检测基板接触；

其中，所述平面检测基板用于与所述第一位移检测传感器的探针接触的面为平面，所述锥面检测基板用于与所述第二位移检测传感器的探针接触的面为锥形面。

2.根据权利要求1所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述第一位移检测传感器的探针及所述第二位移检测传感器的探针分别与所述平面检测基板的中心及所述锥面检测基板的中心接触。

3.根据权利要求1所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述橡胶支座主体包括基板嵌入钢板、固定钢板以及橡胶层，所述橡胶层位于所述基板嵌入钢板及所述固定钢板之间；所述固定箱与所述固定钢板连接；

所述基板嵌入钢板开设有两个分别安装所述平面检测基板及所述锥面检测基板的安装孔，所述固定钢板及所述橡胶层开设有两个分别与两个所述安装孔连通的通孔，两个所述通孔分别供所述第一位移检测传感器及所述第二位移检测传感器的探针通过。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述第一位移检测传感器及所述第二位移检测传感器中均沿竖直方向布置。

5.根据权利要求4所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述隔震橡胶支座形变监测装置还包括两个第一调零机构，两个所述第一调零机构均与固定钢板连接，且两个所述第一调零机构分别与所述第一位移检测传感器的本体及所述第二位移检测传感器的本体连接，并用于驱动所述第一位移检测传感器的本体及所述第二位移检测传感器的本体沿竖直方向运动。

6.根据权利要求5所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

每个所述第一调零机构均包括第一活动块、第二活动块、第一调整块、第一定位板及第一调整杆；

所述第一活动块及所述第二活动块均与所述第一调整块可滑动地配合，且位于所述第一调整块的上下两侧，且所述第一活动块与所述第一调整块的滑动配合面及所述第二活动块与所述第一调整块的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；所述第一调整杆与所述第一定位板可转动地连接，且与所述第一调整块螺纹连接孔，所述第一调整块与所述第一活动块及所述第二活动块的配合面相对于所述第一调整杆对称；

所述第一调整杆用于在外力的作用下相对于所述第一定位板转动，以带动所述第一调整块相对于所述第一定位板移动，进而驱动所述第一活动块沿竖直方向运动；

其中，所述第一活动块与所述第一位移检测传感器的本体或所述第二位移检测传感器的本体连接。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述第一位移检测传感器及所述第二位移检测传感器中均沿水平方向布置。

8.根据权利要求7所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

所述隔震橡胶支座形变监测装置还包括两个测量换向机构及两个第二调零机构；

两个所述第二调零机构均与固定钢板连接，每个所述测量换向机构均与一个所述第二调零机构连接，且每个所述第二调零机构均用于驱动对应的所述测量换向机构沿竖直方向运动；

每个所述测量换向机构均包括换向架、换向板及测量杆；所述换向架与对应的所述第二调零机构的活动端连接；两个所述换向架分别与所述第一位移检测传感器的本体及所述第二位移检测传感器的本体连接；

所述换向板与所述换向架可转动地连接，且所述换向板包括第一测量部及第二测量部，所述第一测量部与所述第二测量部呈角度设置，所述第一测量部与所述第一位移检测传感器的探针或所述第二位移检测传感器的探针接触；所述测量杆沿竖直方向设置，且所述测量杆的一端与所述平面检测基板或所述锥面检测基板接触，所述测量杆的另一端与所述第二测量部接触。

9.根据权利要求8所述的隔震橡胶支座形变监测装置，其特征在于：

每个所述第二调零机构均包括第三活动块、第四活动块、第二调整块、第二定位板及第二调整杆；

所述第三活动块及所述第四活动块均与所述第二调整块可滑动地配合，且位于所述第二调整块的上下两侧，且所述第三活动块与所述第二调整块的滑动配合面及所述第四活动块与所述第二调整块的滑动配合面均相对于竖直方向倾斜；所述第二调整杆与所述第二定位板可转动地连接，且与所述第二调整块螺纹连接孔，所述第二调整块与所述第三活动块及所述第四活动块的配合面相对于所述第二调整杆对称；

所述第二调整杆用于在外力的作用下相对于所述第二定位板转动，以带动所述第二调整块相对于所述第二定位板移动，进而驱动所述第三活动块沿竖直方向运动；

其中，所述第三活动块与所述第一位移检测传感器的本体或所述第二位移检测传感器的本体连接。