專利名稱：一種豎向智能測力支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁測力支座，尤其是一種能對作用于結(jié)構(gòu)物上垂直方向的荷載 進行自動測試的豎向智能測力支座，它是橋梁和高架橋梁端的一種多功能測力支座。
背景技術(shù)：
交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，占用了大量寶貴的土地資源。為了節(jié)省日益稀缺的土 地，近年來，高速鐵路的建設(shè)采用以橋代路已越來越成為共識，如京滬高速鐵路橋梁占線路 總長達80%以上。為確保時速達350公里的列車在橋梁數(shù)量如此多的線路上安全運行，隨 時監(jiān)測并了解每一孔橋梁是否處于良好的工作狀態(tài)是極為重要的，是避免出現(xiàn)災難性事故 的必不可少的措施。
多數(shù)橋梁的梁與橋墩和橋臺之間采用支座連接，支座起著支承橋梁上部結(jié)構(gòu)自重 和列車荷載的作用，同時協(xié)調(diào)橋梁由于荷載作用和溫度變化產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形。高速鐵路橋 梁絕大多數(shù)為箱型簡支梁橋和連續(xù)梁橋，每片箱型梁由4個支座支承，連續(xù)梁則由多于4 個支座支承。簡支箱型梁橋和連續(xù)梁橋在橋梁自重和列車荷載作用下，支座承受的荷載在 一定的范圍內(nèi)變化，如果橋梁的墩臺發(fā)生不正常的變位，必然引起支座反力的不正常變化。 因此，實時監(jiān)測橋梁支座反力變化情況，便可監(jiān)測橋梁的工作狀態(tài)，判斷其是否處于正常范 圍。
目前，國內(nèi)外尚沒有一種測試自動化性、價比高的測力支座可用于高速鐵路橋梁 或其他橋梁的安全監(jiān)測，要么技術(shù)性能達不到要求，要么造價較高，不適宜大量使用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一種豎向智能測力支座，其解決的技術(shù)問題是國內(nèi)外尚沒有一種測 試自動化、價比高的測力支座可用于高速鐵路橋梁或其他橋梁的安全監(jiān)測，或者存在技術(shù) 性能達不到要求，或者存在造價較高不適宜大量使用的缺陷。
為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案
一種豎向智能測力支座，包括上擺(1)、下擺(3)以及底座(7)；所述上擺(1)的下 表面為凸球面，所述下擺(3)的上表面為一凹球面，所述上擺(1)和所述下擺C3)為球面接 觸；所述下擺C3)位于所述底座(7)之上，所述下擺C3)在其外側(cè)圓柱面設(shè)有至少一個電阻 應變元件G)，所述下擺C3)在上擺(1)球面法向壓應力作用下產(chǎn)生環(huán)向水平拉力，環(huán)向水 平拉力使在下擺外側(cè)柱面上的電阻應變元件電阻值發(fā)生變化，該變化量通過數(shù)據(jù)采集 模塊(9)采集、分析與處理后，還原出作用在智能測力支座上荷載的大小。
進一步，所述電阻應變元件(4)通過密封罩( 密封連接在所述下擺( 外側(cè)圓 柱面上。
進一步，所述上擺(1)和所述下擺(3)之間設(shè)有上減摩層(2)。
進一步，所述下擺(3)與所述底座(7)之間設(shè)有下減摩層(6)。
進一步，所述下擺(3)的中間設(shè)有圓孔(10)，所述下擺(3)的底面為平面或球面；所述底座(7)頂面形成一環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的底面為平面或球面，所述下擺C3)與下 減摩層(6)之間和所述下減摩層(6)與所述底座(7)之間為平面或球面接觸。
進一步，所述數(shù)據(jù)采集模塊(9)設(shè)置在底座(7)頂面上，并通過連接導線⑶與所 述電阻應變元件(4)連接。
該豎向智能測力支座與傳統(tǒng)的測力支座相比，具有以下有益效果
(1)本發(fā)明豎向智能測力支座利用球型支座的下擺作為傳感器，在下擺的周邊貼 有電阻應變元件。當作用在本發(fā)明上的垂直荷載發(fā)生變化時，應變片的電阻值將發(fā)生變化、 其變化量由數(shù)據(jù)采集模塊測出。數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)經(jīng)計算機分析處理，轉(zhuǎn)換成作用 在支座上的荷載后進行圖形顯示，可直觀地判斷橋梁的工作狀態(tài)。
(2)本發(fā)明豎向智能測力支座由于利用支座下擺作為壓力傳感器，使得結(jié)構(gòu)簡單 和造價低，并且測試精度高。
(3)本發(fā)明豎向智能測力支座由于將數(shù)據(jù)采集模塊通過連接導線與電阻應變元件 連接，因而可進行動態(tài)測試以及實現(xiàn)測試自動化和遠程監(jiān)測。


圖1 本發(fā)明豎向智能測力支座的第一種半立面和半剖面圖2 本發(fā)明豎向智能測力支座的第二種半平面圖和半剖面圖。
附圖標記說明
1-上擺；2-上減摩層；3-下擺；4-電阻應變元件；5-密封罩；6_下減摩層；7_底 座；8-連接導線；9-數(shù)據(jù)采集模塊；10-圓孔。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1和圖2，對本發(fā)明做進一步說明
如圖1所示，一種智能豎向測力支座，它是由上擺1、上減摩層2、下擺3、電阻應變 元件4、密封罩5、下減摩層6、底座7、連接導線8、以及數(shù)據(jù)采集模塊9組成。
上擺1的頂面為平面，在四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔，上擺1底面為凸球面； 下擺3頂面為凹球面，底面可為平面或球面，側(cè)面為帶凹槽的柱面，下擺3中心有圓孔10。 在上擺1和下擺3之間設(shè)有上減摩層2，上減摩層2分別與上擺1和下擺3均為球面接觸。
下擺3底面和底座7上支承面可為平面或球面，與設(shè)于下擺3底面和底座7上支 承面之間的下減摩層6可為平面或球面接觸。底座7頂面有一環(huán)狀凹槽，凹槽底面可為平 面或球面，底座7內(nèi)側(cè)面為圓柱面，外側(cè)面可為圓柱面、圓錐面或多邊棱柱面。環(huán)狀凹槽用 以限定下擺的位置。底座7底面為平面，在底座7四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔。電阻 應變元件4粘貼在下擺3的外側(cè)圓柱面上，并用連接導線8連接于數(shù)據(jù)采集模塊9 ；數(shù)據(jù)采 集模塊9固定于底座7上面。
如圖2所示，本發(fā)明智能豎向測力支座的工作原理如下作用在該豎向測力支座 上的豎向荷載依次通過上擺1、上減摩層2、下擺3，下減摩層6、底座7傳至橋梁墩臺。下擺 3在上擺1球面法向壓應力作用下產(chǎn)生環(huán)向水平拉力，環(huán)向水平拉力使粘貼在下擺3外側(cè)柱 面上的電阻應變元件4電阻值發(fā)生變化，此變化量通過連接導線8由數(shù)據(jù)采集模塊9采集、 分析與處理后，還原出作用在智能測力支座上荷載的大小。
此外，密封罩5密封連接在下擺3外側(cè)圓柱面上。密封罩5對電阻應變元件4起 長期保護作用。
該豎向智能測力支座的上擺1與上減摩層2之間球面的相對轉(zhuǎn)動可適應安裝于本 發(fā)明上的結(jié)構(gòu)物的轉(zhuǎn)動變形，上減摩層2起減少轉(zhuǎn)動摩擦阻力的作用。下減摩層6減小上 擺3與底座7之間的摩擦力。
本發(fā)明豎向智能測力支座的特點及其用途
1、利用支座下擺作為壓力傳感器；
2、在滿足作為橋梁支座功能的前提下，實現(xiàn)支座的測力功能；
3、可進行動態(tài)測試；
4、結(jié)構(gòu)簡單，造價低；
5、可實現(xiàn)測試自動化和遠程監(jiān)測；
6、測試精度高。
本發(fā)明豎向智能測力支座可作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對各 種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載等豎向荷載的測試和長期監(jiān)測，特別是可作為高速鐵 路橋梁支座反力的監(jiān)測，對確保高速鐵路運營安全具有重大的現(xiàn)實意義。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明 的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種豎向智能測力支座，包括上擺(1)、下擺(3)以及底座(7)；所述上擺(1)的下 表面為凸球面，所述下擺C3)的上表面為一凹球面，所述上擺(1)和所述下擺C3)為球面接 觸；所述下擺C3)位于所述底座(7)之上，其特征在于所述下擺C3)在其外側(cè)圓柱面設(shè)有 至少一個電阻應變元件，所述下擺C3)在上擺(1)球面法向壓應力作用下產(chǎn)生環(huán)向水平 拉力，環(huán)向水平拉力使在下擺外側(cè)柱面上的電阻應變元件電阻值發(fā)生變化，此變化量 通過數(shù)據(jù)采集模塊(9)采集、分析與處理后，還原出作用在智能測力支座上荷載的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求3所述豎向智能測力支座，其特征在于所述密封罩(5)密封連接在 所述下擺C3)外側(cè)圓柱面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述豎向智能測力支座，其特征在于所述上擺(1)和所述下 擺⑶之間設(shè)有上減摩層⑵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述豎向智能測力支座，其特征在于所述下擺(3)與所述底座(7) 之間設(shè)有下減摩層(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述豎向智能測力支座，其特征在于所述下擺(3)的中間設(shè)有圓 孔(10)，所述下擺C3)的底面為平面或球面；所述底座(7)頂面形成一環(huán)形凹槽，所述環(huán)形 凹槽的底面為平面或球面，所述下擺(3)與下減摩層(6)之間和所述下減摩層(6)與所述 底座(7)之間為平面或球面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述豎向智能測力支座，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊(9)設(shè)置 在底座(7)頂面上，并通過連接導線(8)與所述電阻應變元件(4)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種豎向智能測力支座，包括上擺、下擺以及底座；上擺的下表面為凸球面，下擺的上表面為一凹球面，上擺和下擺為球面接觸；下擺位于底座之上，下擺在其外側(cè)圓柱面設(shè)有至少一個電阻應變元件，下擺在上擺球面法向壓應力作用下產(chǎn)生環(huán)向水平拉力，環(huán)向水平拉力使在下擺外側(cè)柱面上的電阻應變元件電阻值發(fā)生變化，該變化量通過數(shù)據(jù)采集模塊采集、分析與處理后，還原出作用在智能測力支座上荷載的大小。本發(fā)明豎向智能測力支座可作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對各種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載等豎向荷載的測試和長期監(jiān)測，特別是可作為高速鐵路橋梁支座反力的監(jiān)測，對確保高速鐵路運營安全具有重大的現(xiàn)實意義。
文檔編號G01D11/30GK102032959SQ20101055417
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者張澍曾, 黃茂忠 申請人:北京鐵科首鋼軌道技術(shù)有限公司