DE19913895B4

DE19913895B4 - Device and method for storage and load measurement on bearings of structures

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Publication number: DE19913895B4
Application number: DE19913895A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Segerer; Johann Dipl.-Ing. Distl; Günter Buckenauer
Original assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: DE19913895A1

Abstract

Vorrichtung zur Lagerung von Bauwerken und zur Messung der Flächenpressung zwischen den die Vertikal- oder/und Horizontalkräfte übertragenden Lagerteilen, insbesondere Lager- und Messvorrichtung für Brücken, mit zwischen den Lagerteilen angeordneten Gleitschichten zur Übertragung der Kraftkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Druckunterschiede ausgleichende Schicht (2, 8, 13, 19, 23) vorgesehen ist, die im unbelasteten Zustand mit Spiel in einer Kammer angeordnet ist, wobei die Schicht (2, 8, 13, 19, 23) im belasteten Zustand durch Druckbelastung so in einen Fließzustand versetzt wird, dass die Kammer vollständig ausgefüllt ist und sich ein quasi-hydrostatischer Druckausgleich in der Schicht (2, 8, 13, 19, 23) einstellt, wobei die Lagerbelastung an dieser Schicht mittels wenigstens eines Kraftsensors (11, 18, 21) gemessen wird.Device for the storage of structures and for the measurement of the surface pressure between the vertical and / or horizontal forces transmitting bearing parts, in particular storage and measuring device for bridges, arranged between the bearing parts sliding layers for transmitting the force components, characterized in that at least one pressure difference compensating layer (2, 8, 13, 19, 23) is provided, which is arranged in the unloaded state with play in a chamber, wherein the layer (2, 8, 13, 19, 23) in the loaded state by pressure loading so in a flow state is that the chamber is completely filled and a quasi-hydrostatic pressure equalization in the layer (2, 8, 13, 19, 23) adjusts, wherein the bearing load on this layer by means of at least one force sensor (11, 18, 21) is measured ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von Bauwerken und zur Messung der Flächenpressung zwischen den die Vertikal- oder/und Horizontalkräfte übertragenden Lagerteilen, insbesondere Lager- und Messvorrichtung für Brücken, mit zwischen den Lagerteilen angeordneten Gleitschichten zur Übertragung der Kraftkomponenten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Messen von Lasten an Lagern von Bauwerken, insbesondere Kalottenlagern von Brücken mit mehreren Auflagepunkten.The The invention relates to a device for the storage of buildings and the Measurement of surface pressure between the vertical and / or horizontal forces transmitting bearing parts, in particular Storage and measuring device for Bridges, with sliding layers arranged between the bearing parts for transmission the force components. The invention further relates to a method for measuring loads on bearings of structures, in particular spherical bearings of bridges with several support points.

Bei Bauwerken der vorgenannten Art, insbesondere bei Brücken mit erdbebensicheren Lagern an mehreren Auflagerpunkten, kann es wünschenswert bzw. erforderlich sein, die Lastanteile auf die Lager zu ermitteln bzw. zu kontrollieren, um Veränderungen aufgrund von Unterbau-Setzungen, Lastumlagerungen in statisch unbestimmten Systemen oder veränderlicher Last rechtzeitig festzustellen.at Structures of the aforementioned type, in particular for bridges with earthquake-proof bearings at several bearing points, it may be desirable or be required to determine the load shares on the bearings or to control for change due to subgrade settlements, load transfers in statically indeterminate Systems or changeable Determine load on time.

Kalottenlager, wie das der DE 296 13 031 U1 , die im Brückenbau zur Abtragung von Vertikal- und/oder Horizontallasten und zum Bewegungsausgleich zwischen Über- und Unterbau verwendet werden, verfügen in der Regel über zwei, die auftretenden Kräfte über tragende Gleitflächen. Diese Gleitflächen sind zwischen der Kalotte und der Gleitplatte oberhalb der Kalotte einerseits und der Kalotte und dem Lagerunterteil andererseits vorgesehen. Hierbei bewegt sich jeweils eine metallische Oberfläche auf einer Kunststoffgleitfläche (z. B. PTFE). Die Vertikalkräfte werden aus dem Überbau über eine Ankerplatte in die Gleitplatte und von dieser über die Gleitschicht oder -scheibe in die Kalotte eingeleitet. In gleicher Weise werden die Kräfte weiter über die sphärisch gekrümmte PTFE-Gleitscheibe auf das Lagerunterteil übertragen und von dort über eine untere Ankerplatte z. B. in einem Brückenpfeiler ableitet.Kalottenlager, like that of DE 296 13 031 U1 , which are used in bridge construction for the removal of vertical and / or horizontal loads and for compensation of movement between superstructure and substructure, usually have two, the forces occurring on carrying sliding surfaces. These sliding surfaces are provided between the dome and the slide plate above the dome on the one hand and the dome and the bearing base on the other. In each case, a metallic surface moves on a plastic sliding surface (eg PTFE). The vertical forces are introduced from the superstructure via an anchor plate in the sliding plate and from this over the sliding layer or disc in the calotte. In the same way, the forces are transmitted further via the spherically curved PTFE sliding washer on the bearing base and from there via a lower anchor plate z. B. derived in a bridge pier.

Die Polymer- bzw. PTFE-Flächen dienen dabei nicht nur einer möglichst reibungsarmen Bewegung (aufgrund von Überbauverdrehungen bzw. -verschiebungen) unter Last, sondern auch einer Vergleichmäßigung der Flächenpressung. Dabei erfährt das Polymermaterial in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur eine elasto-plastische Formanpassung. Da diese Anpassung allerdings über die Gesamtfläche der Gleitschicht ungleichmäßig und nicht definierbar verläuft, ist praktisch eine aussagekräftige Erfassung der lastabhängigen Flächenpressung im Lager nicht möglich. Da aber Veränderungen an den Lagern, z. B. ein Überlastzustand eines Lagers, festgestellt werden müssen, erfolgen Kontrollen nach bestimmten Kontrollplänen per Augenschein. Hierbei wird festgestellt, ob der Gleitwerkstoff an den Lagerrändern z. B. an der Ober- oder Unterseite der Kalotte zwischen dem benachbarten Lagerteil herausgequetscht ist bzw. es wird eine Veränderung des Spaltes zwischen der Gleitplatte und der Kalotte bzw. Lagerunterteil und der Kalotte in regelmäßigen Abständen nachgemessen. Bei einer über einem zulässigen Schwellenwert liegenden Veränderung müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, wie z. B. die Gleitschicht ausgetauscht, gegebenenfalls beschädigte Lagerteile gewechselt oder unterfüttert werden. Da Sichtkontrollen einer subjektiven Beurteilung unterliegen, ist die Erkennung von sich anbahnenden Lagerveränderungen schwierig, so daß Abhilfe u. U. zu spät eingeleitet wird.The Polymer or PTFE surfaces not only serve one as possible low-friction movement (due to superstructure twists and shifts) under load, but also a homogenization of the surface pressure. It learns that Polymer material depending of time and temperature an elasto-plastic shape adaptation. There this adaptation, however, over the total area the sliding layer uneven and is not definable, is practically a meaningful one Recording the load-dependent surface pressure not possible in the warehouse. But there are changes at the camps, z. B. an overload condition of a warehouse, checks must be made certain control plans visually. This determines whether the sliding material at the edges of the warehouse z. B. at the top or bottom of the dome between the adjacent Warehouse part is squeezed out or it will be a change the gap between the sliding plate and the calotte or bearing base and the dome measured at regular intervals. At one over a legal threshold lying change have to appropriate measures be taken, such. B. replaced the overlay, if necessary damaged Bearings to be changed or relined. Because visual inspections subject to a subjective judgment, is the detection of imminent stock changes difficult, so that remedy u. U. too late is initiated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit welcher in einfacher Weise die Lagerlasten kontinuierlich und dauerhaft erfaßbar und Veränderungen durch äußere Einflüsse frühzeitig bemerkbar sind, so daß entsprechende Gegenmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden können, um einen übermäßigen Verschleiß oder vorzeitigen Ausfall des Lagers zu verhindern. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem die Belastung im Lager erfaßbar und auswertbar ist.Of the Invention is therefore based on the object, a device of to propose generic type, with which in a simple way the bearing loads continuously and permanently detectable and changes due to external influences early on are noticeable, so that appropriate countermeasures can be taken in time to excessive wear or premature failure to prevent the camp. The invention is also the task to propose a method with which the load detectable in the warehouse and is evaluable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 23 in vorteilhafter Weise gelöst. Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß Messungen an einer tragenden Schicht nur dann vorgenommen werden können, wenn die in die Schicht eingeleiteten Kräfte über die gesamte Fläche der Schicht gleichmäßig verteilt sind. Die Erfindung schlägt deshalb in vorteilhafter Weise vor, daß in dem Lager wenigstens eine die Druckunterschiede ausgleichende Schicht vorgesehen ist und daß die Lagerbelastung an dieser Schicht mittels wenigstens eines Kraftsensors gemessen wird. Da die bisher verwendeten Polymer-Schichten nicht in der Lage oder nicht ausreichend in der Lage waren, die Druckkräfte gleichmäßig über die gesamte Gleitschichtfläche zu verteilen, wird gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise vorgeschlagen, die Gleitschicht entweder selbst als dünne Elastomerplatte auszubilden oder aber zusätzlich zwischen den Lagerteilen vorzusehen, wobei dies in vorteilhafter Weise in unmittelbarer Anlage zu einer Polymergleitschicht oder aber zwischen ebenen und/oder sphärisch gewölbten Lagertrennflächen geschehen kann. Vorausgesetzt, daß dafür gesorgt ist, daß die Schicht Druckunterschiede ausgleicht und die entsprechenden Drucksensoren in der Lage sind, ein zur Lagerpressung proportionales Meßsignal abzugeben, kann die aktuelle Lagerkraft in dem Lager bestimmt werden und ein Aufschluß der Verhältnisse dieses Lagers zu den anderen Lagern der Bauwerkskonstruktion bestimmt werden.These The object is achieved by the features in the characterizing part of claims 1 and 23 solved in an advantageous manner. In this case, the invention is based on the knowledge that measurements on a wearing layer can only be made if the forces introduced into the layer over the entire surface of the Layer are evenly distributed. The invention proposes Therefore, in an advantageous manner, that in the camp at least one the pressure difference compensating layer is provided and that the bearing load is measured at this layer by means of at least one force sensor. Since the polymer layers used so far are not able or insufficiently able to distribute the compressive forces evenly over the entire overlay area, is according to the invention proposed in an advantageous manner, the sliding layer either even as a thin one Elastomer plate form or in addition between the bearing parts provide this, advantageously in the immediate plant to a polymer slip layer or between planes and / or spherical domed Superimposed racing surfaces can happen. Provided that it is ensured that the layer pressure differences balances and the appropriate pressure sensors are able to to deliver a measurement signal proportional to the bearing pressure, the current bearing force can be determined in the camp and a digest of the conditions of this warehouse to the other camps of the building construction become.

Geeignete Elastomermaterialien können unter Druckbelastung ein Fließverhalten zeigen, welches dem von Flüssigkeiten ähnlich ist und damit einen quasihydrostatischen Druckausgleich ermöglichen. Der Druck ist an jeder Stelle gleich. Damit ist es möglich, daß bei Messungen mit mehreren Druckaufnehmern alle Sensoren annähernd oder tatsächlich gleiche Meßwerte liefern und diese in direktem Bezug zur vorhandenen mittleren Pressung stehen. Die Gleichwertigkeit der Signale mehrerer Meßstellen hängt unter anderem davon ab, wie gut die ausgleichende Schicht aus dem Elastomer (oder aus einem anderen inkompressiblen, unter Druck fließenden Material) gekammert wird, d. h. wie exakt das ausgleichende Volumen begrenzt wird und ein „Davonfließen" vermieden wird. Vorteilhaft schlägt die Erfindung vor, die Kammer von den Lagertrennflächen einander zugeordneter Lagerteile und eine insbesondere ringförmige Begrenzungswand auszubilden. Zum Beispiel kann ein radial begrenzender Ring aus Stahl oder einem anderen steifen Werkstoff vorgesehen sein, dessen Höhe minimal größer ist als die des eingekammerten Elastomers und damit in der Polymergleitschicht über diesem Ring eine lokal erhöhte (d. h. über die mittlere Pressung hinausgehende) Verpressung erzeugt. Ein weiterer vorteilhafter Effekt dieses Ringelements, das man auch als Stütz- oder Einkammerungsringelement bezeichnen könnte, ist es, ein Kippen des Lagers in der Elastomerschicht zu verhindern.Suitable elastomeric materials can un Pressure load show a flow behavior, which is similar to that of liquids and thus allow a quasi hydrostatic pressure equalization. The pressure is the same everywhere. Thus, it is possible that in measurements with multiple pressure transducers, all sensors provide approximately or actually the same measured values and these are in direct relation to the existing average pressure. Among other things, the equivalence of the signals of several measuring points depends on how well the compensating layer is chambered out of the elastomer (or of another incompressible material under pressure), ie how precisely the compensating volume is limited and "flowing away" is avoided Advantageously, the invention proposes to form the chamber from the bearing separation surfaces of associated bearing parts and a particular annular boundary wall For example, a radially limiting ring of steel or other rigid material may be provided whose height is minimally greater than that of the chambered elastomer and Thus, in the polymer sliding layer over this ring, a locally increased (ie beyond the average pressure) compression produced.Another advantageous effect of this ring element, which could also be referred to as a support or Einkammerungsringelement, it is a tilting of the bearing in the elastomer layer to prevent.

Wie bereits oben ausgeführt, läßt sich das Prinzip nicht nur an den Gleitflächen des Lagers, sondern genauso an anderen Fügeflächen des Lagers, wie etwa zwischen Lagerunterteil und Ankerplatte oder auch an speziell für diesen Zweck geschaffenen Trennflächen, etwa innerhalb des Unterteils anwenden. Es ist ferner auch eine Version denkbar, bei welcher im Sinne einer idealen Kammerung durch Überpressen des das Elastomervolumen begrenzenden Polymers auch ein Einlegen einer PTFE-entsprechenden Scheibe möglich ist, die dann aber nicht hinsichtlich des Reibungsverhaltens optimiert sein muß und damit eine größere Beschaffungsvielfalt zuläßt. Diese Gleitflächen-unabhängige Ausführung ist damit nicht mehr an den Lagertyp Kalottenlager gebunden und kann auch an anderen Lagerbauarten angewendet werden. Bildet man darüberhinaus die Fügeflächen nicht, wie im Zusammenhang mit dem Kalottenlager beschrieben, senkrecht zur Auflast aus, sondern parallel, so lassen sich mit dem beschriebenen Prinzip auch Horizontalkräfte erfassen, die z. B. durch Setzungen oder Windeinflüsse ausgelöst werden.As already stated above, let yourself the principle not only on the sliding surfaces of the bearing, but the same at other joining surfaces of the Bearings, such as between the bearing base and anchor plate or else specially for created for this purpose interfaces, such as within the lower part apply. It is also a version conceivable in which in Meaning of an ideal chambering by overpressing the elastomer volume limiting polymer also inserting a PTFE-corresponding Disc possible is, but then not optimized in terms of friction behavior must be and thus a larger procurement variety allows. These Sliding surface-independent design is thus no longer tied to the bearing type spherical bearing and can also be applied to other types of bearings. If you form over it not the joining surfaces, as described in connection with the spherical bearing, vertical to load, but in parallel, so can be with the described principle also horizontal forces capture, the z. B. triggered by subsidence or wind influences.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der oder die Kraftsensoren von Druckkraftsensoren gebildet sind, insbesondere von elektrischen Miniaturdruckkraftsensoren. Es ist aber auch der Einsatz jeglicher anderer Druckmeßgeräte denkbar, die eine einfache Übertragung der erfaßten Druckdaten an ein angeschlossenes oder für eine Datenübermittlung und -auswertung geeignetes Gerät ermöglichen.In further advantageous embodiment of the invention is provided that the or the force sensors are formed by pressure force sensors, in particular of miniature electric pressure sensors. But it is also the one Use of any other pressure gauges conceivable, which allows easy transmission the captured Print data to a connected or for a data transmission and evaluation suitable device enable.

Vorteilhaft ist der Kraftsensor an eine Fläche der die Druckunterschiede ausgleichenden Schicht angrenzend angeordnet. Vorzugsweise erfolgt die Messung unterhalb einer bereits am Lager vorhandenen Ebene oder gewölbten Gleitfläche. Die Messung kann allerdings auch an anderen Fügeflächen des Lagers, z. B. zwischen Lagerunterteil und Ankerplatte oder an speziell für die Druckmessung vorgesehenen Trennflächen unterhalb einer Druckunterschiede ausgleichenden Schicht erfolgen. Dabei erzeugt jeder Kraftsensor ein zur Lagerpressung proportionales Meßsignal, welches an die Datenerfassungs- und -auswerteinheit elektrisch weitergeleitet wird.Advantageous is the force sensor to a surface of arranged the pressure difference balancing layer adjacent. Preferably, the measurement takes place below one already in stock existing level or arched Sliding surface. The measurement can, however, also at other joint surfaces of the bearing, z. B. between Bearing base and anchor plate or especially for pressure measurement provided separating surfaces take place below a pressure-compensating layer. Each force sensor generates a bearing pressure proportional measuring signal, which is electrically forwarded to the data acquisition and evaluation unit becomes.

Das gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagene Verfahren zur Messung von Lasten an Lagern von Bauwerken, insbesondere an Kalottenlagern von Brücken mit mehreren Auflagerpunkten sieht vor, daß die die Druckunterschiede ausgleichende Schicht mit Spiel in einer Kammer angeordnet wird, daß die Kammer durch Belastung des Lagers geschlossen und die Schicht durch Kompression in einen Kriechzustand versetzt wird, bis die Kammer vollständig ausgefüllt ist und die druckausgleichende Schicht ihren Lastanteil übernimmt. Die Belastung des Lagers wird dann z. B. mittels eines an beliebiger Stelle an geordneten Kraftsensors gemessen, da der Druck an jeder Stelle der druckausgleichenden Schicht gleich ist.The according to the invention Furthermore proposed method for measuring loads on bearings of structures, in particular at dome bearings of bridges with several Auflagerpunkten provides that the pressure differences balancing layer with game is arranged in a chamber that the Chamber closed by load of the bearing and the layer through Compression is put into a creep condition until the chamber Completely filled out is and the pressure-compensating layer takes over their load share. The burden of the camp is then z. B. by means of an arbitrary Measured at ordered force sensors as the pressure at each Position of the pressure-compensating layer is the same.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:Further Features, details and advantages of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments based on the drawings. Show:

1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Kalottenlager in schematischer Vertikalschnittansicht; 1 the device according to the invention in conjunction with a spherical bearing in a schematic vertical sectional view;

2 bis 9 Teilschnittansichten durch verschiedene Ausführungsbeispiele von Kalottengleitlagern mit einer Gleitschicht sowie gekammerten Elastomerschichten, teilweise im unbelasteten Zustand bzw. belasteten Zustand des Lagers und 2 to 9 Partial sectional views through various embodiments of Kalottengleitlagern with a sliding layer and chambered elastomer layers, partially in the unloaded state or loaded state of the bearing and

10 die Anordnung eines Kraftsensors unter der sphärisch gewölbten Gleitfläche eines Kalottenlagers sowie zwischen einem Lagerunterteil und einer Ankerplatte. 10 the arrangement of a force sensor under the spherically curved sliding surface of a spherical bearing and between a bearing base and an anchor plate.

Das in der 1 im Schnitt schematisch dargestellte Kalottenlager 1 umfaßt im wesentlichen eine obere Ankerplatte 9 und eine untere Ankerplatte 7, zwischen denen als Lagerbauteile eine Gleitplatte 3, eine Kalotte 5 und ein Lagerunterteil 6 angeordnet sind. Zwischen der Gleitplatte 3 und der Kalotte 5 ist eine ebene Gleitschicht 4 aus PTFE und zwischen der Kalotte 5 und dem Lagerunterteil 6 ist eine sphärische Gleitschicht 10 vorgesehen.That in the 1 in the section schematically illustrated spherical bearing 1 essentially comprises an upper anchor plate 9 and a lower anchor plate 7 , between which as bearing components a sliding plate 3 , a dome 5 and a bearing base 6 are arranged. Between the sliding plate 3 and the dome 5 is a flat sliding layer 4 made of PTFE and between the calotte 5 and the bearing base 6 is a spherical sliding layer 10 intended.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Ausgleichsschichten aus einem Elastomer vorgesehen, wobei die obere Ausgleichsschicht 2 als ebene Schicht zwischen der Ankerplatte 9 und der Gleitplatte 3 angeordnet ist, während die untere Ausgleichsschicht als ebene Ausgleichsschicht zwischen dem Lagerunterteil 6 und der unteren Ankerplatte 7 geordnet ist. Kraftsensoren 11 sind in der Gleitplatte 3, der Kalotte 5, dem Lagerunterteil 6 und der unteren Ankerplatte 7 vorgesehen, wobei sie mittelbar an die jeweilige Fügefläche oder Lagertrennfläche angrenzen, d. h. in unmittelbarer Berührung mit der jeweiligen Gleitschicht bzw. Ausgleichsschicht stehen. Es ist nicht notwendig, daß Sensoren an allen diesen Bereichen vorgesehen sind, sondern es reicht durchaus aus, nur einen Sensor pro Lager vorzusehen, der vorzugsweise unmittelbar an der Trennfläche zur Ausgleichsschicht angeordnet ist. Druckkraftsensoren an den Gleitschichten haben ohnehin nur dann einen Sinn, wenn das Kriechverhalten des Polymers unter Belastung des Lagers ausreicht, um für eine gleichmäßige Druckverteilung in der Polymerschicht zu sorgen. Bevorzugt ist die Anordnung eines Kraftsensors an einer Elastomerschichtfläche, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß das Elastomer in Folge seiner Kriechfähigkeit daran gehindert werden muß, „davonzufließen".In the present embodiment, two compensation layers of an elastomer are provided, wherein the upper compensation layer 2 as a level layer between the anchor plate 9 and the sliding plate 3 is arranged, while the lower leveling layer as a level compensating layer between the bearing base 6 and the lower anchor plate 7 is ordered. force sensors 11 are in the sliding plate 3 , the calf 5 , the bearing base 6 and the lower anchor plate 7 provided, wherein they are indirectly adjacent to the respective joining surface or bearing separation surface, ie in direct contact with the respective sliding layer or leveling layer. It is not necessary that sensors are provided in all these areas, but it is quite sufficient to provide only one sensor per bearing, which is preferably arranged directly on the separation surface to the compensation layer. Pressure force sensors on the sliding layers have a meaning only if the creep behavior of the polymer under load of the bearing is sufficient to ensure a uniform pressure distribution in the polymer layer. Preferred is the arrangement of a force sensor on an elastomeric layer surface, but care must be taken that the elastomer must be prevented from "flowing away" due to its creep capability.

Verschiedene Ausführungsbeispiele für das Einkammern der Elastomerschicht sind in den 3 bis 9 dargestellt und werden im einzelnen nachfolgend beschrieben. Während bei dem gemäß 2 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Kalotte 5 lediglich eine ebene Gleitschicht dargestellt ist, die aufgrund ihrer Werkstoffzusammensetzung ein geeignetes Kriechverhalten zeigt, so daß eine gleichmäßige Druckverteilung gewährleistet ist und die Druckkraft unmittelbar unter der Gleitschicht 4 gemessen werden kann, zeigt die 3 eine Ausgestaltung, bei welcher in der Kalotte 5 eine Aussparung 12 bei der Ausgleichsschicht 13 aufgenommen ist, die deswegen zusätzlich zu der ebenen Gleitschicht als dünne, gekammerte, druckausgleichende Schicht vorgesehen wird, wenn das Kriechverhalten der verwendeten Polymergleitschicht 4 unter den zulässigen Pressungen nicht ausreicht, in angemessener Zeit eine gleichmäßige Druckverteilung unter dem Gleitwerkstoff zu erreichen.Various embodiments for the Einkammer the elastomer layer are in the 3 to 9 and will be described in detail below. While in accordance with 2 shown embodiment in the dome 5 only a flat sliding layer is shown, which shows due to their material composition a suitable creep behavior, so that a uniform pressure distribution is ensured and the pressure force immediately below the sliding layer 4 can be measured, shows the 3 an embodiment in which in the dome 5 a recess 12 at the leveling layer 13 is included, which is therefore provided in addition to the planar sliding layer as a thin, chambered, pressure-compensating layer, if the creep behavior of the polymer sliding layer used 4 under the permissible pressures, it is not sufficient to achieve a uniform pressure distribution under the sliding material within a reasonable time.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die druckausgleichende Schicht im Grundriß etwas kleiner als die Gleitschicht 4 auszubilden und mit einer se paraten stirnseitigen Kammerung zu versehen, die gegenüber der Kammerung der Gleitschicht 4 nach innen versetzt ist und durch einen eingelegten Ring 14 aus Metall oder einem anderen druckfesten Werkstoff gebildet sein kann. Statt des Rings kann die Kammerung auch spanabhebend in die Kalotte 5 eingearbeitet sein, so daß der Ring 14 durch eine Stufe 15 der Kalotte 5 ausgebildet ist.To be particularly advantageous, it has been found, the pressure-compensating layer in plan slightly smaller than the sliding layer 4 form and provide them with a se paraten frontal chambering, opposite the chambering of the sliding layer 4 is offset inwards and by an inserted ring 14 may be formed of metal or other pressure-resistant material. Instead of the ring, the chambering can also be machined into the calotte 5 be incorporated so that the ring 14 through a stage 15 the dome 5 is trained.

Vorzugsweise besteht die druckausgleichende Ausgleichsschicht 13 aus einer dünnen Elastomerplatte, durch die ein nahezu hydrostatischer Druck unter der Polymer-Gleitschicht 4 (z. B. TPFE-Platte) erzielt wird. Die 6 zeigt die Anordnung der Bauteile im unbelasteten Zustand des Lagers, während die 7 den Belastungszustand zeigt, wie durch Pfeile 16 angedeutet ist. Wie aus der 6 zu entnehmen ist, ist die Tiefe der separaten Kammerung der druckausgleichenden Schicht 13 unter der plattenförmigen Gleitschicht 4 geringfügig größer als die Dicke der Ausgleichsschicht 13. Dadurch entsteht unter Last in demjenigen Abschnitt der Gleitschicht 4, der auf der Stufe 15 der Kalotte 5 zu liegen kommt, zuerst eine Anpressung, die verhindet, daß das druckausgleichende Elastomer aus seiner separaten Kammerung austreten kann. Über der ringförmigen Auflagefläche im Bereich der Stufe 15 entsteht im Gleitwerkstoff der Gleitschicht 4 eine über die zulässige mittlere Passung hinausgehende erhöhte Druckbeanspruchung, was zu einem Komprimieren und Kriechen führt, solange bis sich die ringförmige Stufe 15 soweit in den Gleitwerkstoff eingeprägt hat, das die druckausgleichende Schicht 13 ihren Lastanteil übernimmt. Durch die ringförmige Stufe 15 wird zusätzlich ein Kippen des Gleitwerkstoffs 4 auf der druckausgleichenden Schicht 13 und damit eine Vertikalbewegung zwischen Gleitwerkstoff und Kammerung vermieden.Preferably, the pressure compensating leveling layer exists 13 from a thin elastomeric plate, through which a nearly hydrostatic pressure under the polymer overlay 4 (eg TPFE board). The 6 shows the arrangement of the components in the unloaded state of the bearing, while the 7 shows the load condition as indicated by arrows 16 is indicated. Like from the 6 it can be seen, the depth of the separate chamber of the pressure-compensating layer 13 under the plate-shaped sliding layer 4 slightly larger than the thickness of the leveling layer 13 , This creates under load in that portion of the sliding layer 4 who is at the stage 15 the dome 5 comes to rest, first a contact pressure, which prevents the pressure-compensating elastomer can escape from its separate Kammerung. Above the annular bearing surface in the area of the step 15 arises in the sliding material of the sliding layer 4 an increased compressive stress beyond the allowable center fit, resulting in compression and creep, until the annular step 15 as far as has impressed in the sliding material, which is the pressure-compensating layer 13 takes over their load share. Through the annular step 15 In addition, a tilting of the sliding material 4 on the pressure equalizing layer 13 and thus avoided a vertical movement between the sliding material and chambering.

Eine alternative Ausführungsform ist in der 8 gezeigt, wobei die elastomere Ausgleichsschicht 13 in einer Aussparung der ebenen Gleitschicht 4 aufgenommen ist und wobei auch hier vor der Belastung die Tiefe der Aussparung im Gleitwerkstoff geringfügig größer sein soll als die Dicke der druckausgleichenden Schicht 13.An alternative embodiment is in 8th shown, wherein the elastomeric leveling layer 13 in a recess of the plane sliding layer 4 is taken and where also before the load, the depth of the recess in the sliding material should be slightly larger than the thickness of the pressure-compensating layer 13 ,

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Gleitschicht 4 und die druckausgleichende Schicht 13 bis zur Gleitfläche reichen, durch einen Ring 17 aus einem Gleitwerkstoff gekammert sind und wobei der Ring an seiner Außenfläche teilgekammert ist, d. h. seinerseits in einer Aussparung der Kalotte 5 aufgenommen wird. 9 shows an embodiment in which the sliding layer 4 and the pressure-compensating layer 13 reach to the sliding surface, through a ring 17 are chambered from a sliding material and wherein the ring is teilgekammert on its outer surface, ie in turn in a recess of the dome 5 is recorded.

Während die Ausführungsbeispiele der 2 bis 9 sich im wesentlichen auf eine beispielhafte Ausgestaltung im Bereich der Lagerfläche zwischen der Gleitplatte 3 und der Kalotte 5 beziehen, ist es natürlich denkbar, daß die jeweilige Anordnung auch zwischen anderen Lagerteilen angeordnet ist, wie dies oben ausgeführt wurde.While the embodiments of the 2 to 9 essentially to an exemplary embodiment in the region of the bearing surface between the sliding plate 3 and the dome 5 Obviously, it is conceivable that the respective arrangement is also arranged between other bearing parts, as stated above.

So zeigt beispielsweise auch die 10 die Anordnung eines Kraftsensor 18 in Angrenzung an die elastomere Ausgleichsschicht 19, die unterhalb der sphärischen Gleitschicht 20 angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Kraftsensor 21 zwischen einem Lagerunterteil 22 angrenzend an eine elastomere Ausgleichsschicht 23 vorgesehen, welche zwischen der Kalotte 5 und dem Lagerunterteil 22 nach oben und unten und mittels eines Stütz- bzw. Einkammerungsringes 24 radial eingekammert ist. An dieser Stelle kann auf den Gleitwerkstoff verzichtet werden und die elastomere Ausgleichsschicht 23 besitzt in ihrem unbelasteten Zustand eine etwas kleinere Dicke als der Stützring 24.For example, shows the 10 the Arrangement of a force sensor 18 adjacent to the elastomeric leveling layer 19 , which are below the spherical sliding layer 20 is arranged. In addition, a force sensor 21 between a bearing base 22 adjacent to an elastomeric leveling layer 23 provided, which between the calotte 5 and the bearing base 22 up and down and by means of a support or Einkammerungsringes 24 is radially encased. At this point can be dispensed with the sliding material and the elastomeric leveling layer 23 has in its unloaded state a slightly smaller thickness than the support ring 24 ,

11: KalottenlagerSpherical Bearings
22: Ausgleichsschicht/ElastomerCompensating layer / Elastomer
33: Gleitplattesliding plate
44: ebene Gleitschicht PTFElevel Sliding layer PTFE
55: Kalottedome
66: LagerunterteilBearing part
77: untere Ankerplattelower anchor plate
88th: Ausgleichsschicht/ElastomerCompensating layer / Elastomer
99: obere Ankerplatteupper anchor plate
1010: sphärische Gleitschichtspherical sliding layer
1111: Kraftsensorforce sensor
1212: Aussparungrecess
1313: Ausgleichsschichtleveling layer
1414: Ringring
1515: Stufestep
1616: Belastungspfeileload arrows
1717: Ringring
1818: Kraftsensorforce sensor
1919: Ausgleichsschichtleveling layer
2020: sphärische Gleitschichtspherical sliding layer
2121: Kraftsensorforce sensor
2222: LagerunterteilBearing part
2323: Ausgleichsschichtleveling layer
2424: Stützringsupport ring

Claims

Device for the storage of structures and for the measurement of the surface pressure between the vertical and / or horizontal forces transmitting bearing parts, in particular storage and measuring device for bridges, arranged between the bearing parts sliding layers for transmitting the force components, characterized in that at least one pressure difference compensating layer ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ), which is arranged in the unloaded state with play in a chamber, wherein the layer ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ) is placed in a loaded state by pressure load in a flow state, that the chamber is completely filled and a quasi-hydrostatic pressure equalization in the layer ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ), wherein the bearing load on this layer by means of at least one force sensor ( 11 . 18 . 21 ) is measured.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure difference compensating layer of one of the sliding layers ( 4 . 10 ) is formed.

Device according to claim 1, characterized in that the pressure difference compensating layer ( 2 . 8th . 13 19 . 23 ) is provided as to the sliding layers additional layer between bearing parts.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure difference compensating layer (s) ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ) between flat and / or spherically curved bearing separation surfaces of the bearing parts ( 3 . 5 . 6 . 9 ) is (are) arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure difference compensating layer (s) ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ) consists of a creepable material under the influence of the bearing forces.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure difference compensating layer (s) ( 2 . 8th . 13 . 19 . 23 ) is chambered at least in the loaded state of the camp is (are).

Apparatus according to claim 6, characterized in that the chamber of the bearing separation surfaces of mutually associated bearing parts ( 3 . 9 ; 6 . 7 ; 5 . 22 ) and a boundary wall ( 14 . 17 . 24 ) is formed.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the boundary wall ( 14 . 17 . 24 ) is annular.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the annular boundary wall ( 14 . 17 . 24 ) consists of pressure-resistant material.

Device according to one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the chamber in one of the associated bearing parts ( 5 ) is incorporated.

Device according to one of the preceding claims 6 to 10, characterized in that the chamber directly to a sliding layer ( 4 . 20 ) adjacent, in particular below the sliding layer ( 4 . 20 ) is arranged.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the floor plan of the chamber is smaller than the plan view of the adjacent sliding layer is.

Device according to one of the preceding claims 6 to 12, characterized in that in the unloaded state of the bearing, the depth of the chamber is slightly larger than the thickness of the pressure difference-compensating layer ( 13 ).

Device according to one of the preceding claims 6 to 13, characterized in that the chamber in a sliding layer is trained.

Device according to claim 6, characterized in that the sliding layer ( 4 ) and the pressure difference compensating layer ( 13 ) to the parting surface of the associated bearing part and by a ring ( 17 ) are chambered from a sliding material, wherein the ring is teilgekammert on its outer surface.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure differences are compensating layer (s) ( 2 . 8th . 13 . 23 ) consists of a thin elastomer plate (s).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the force sensor ( 11 . 18 . 21 ) is formed by a pressure force sensor, in particular by a miniature electrical pressure force sensor.

Apparatus according to claim 1 or 17, characterized in that the force sensor ( 11 . 18 . 21 ) to an area of the pressure-difference-compensating layer ( 2 . 8th . 13 . 23 ) adjoins.

Apparatus according to claim 18, characterized in that the force sensor ( 11 . 18 . 21 ) adjoins the underside and / or a side surface of the pressure difference compensating layer.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each force sensor ( 11 . 18 . 21 ) is designed for the generation of a measurement signal proportional to the bearing pressure.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the / the force sensor (s) ( 11 . 18 . 24 ) is electrically connected to a data acquisition and evaluation unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing as a spherical bearing ( 1 ) is trained.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing is an earthquake-proof bearing with force measuring devices for measuring loads due to vertical force and / or horizontal force components is.

Method for measuring loads on bearings of structures, in particular spherical bearings of bridges with several support points, characterized in that between the bearing parts ( 3 . 9 ; 6 . 7 ; 5 . 22 ) at least one pressure difference compensating layer ( 2 . 8th . 13 . 23 ) is arranged with play in a chamber that closes the chamber by loading the bearing and the layer ( 2 . 8th . 13 . 23 ) is placed in a flow state by pressure load, until the chamber is completely filled and the pressure-compensating layer takes over its load portion, and that the load in the bearing by means arranged on the pressure-compensating layer of force sensors ( 11 . 18 . 21 ) and the data is transmitted electrically to a data acquisition and evaluation unit.