一种竖向测力型桥梁支座以及测力方法技术

一种竖向测力型桥梁支座以及测力方法，包括上部支座、座板、底盆、位移放大装置和位移传感器，实现了支座上部承载力‑位移转化。支座承受竖向力后，下座板中心处发生向下的位移，通过位移放大装置将该位移进行放大，并引出到支座外部，通过加载试验标定支座竖向加载力与位移传感器读数之间的关系，实现力‑位移转化和位移测量元件易于拆卸更换的目的。

A Vertical Force-Measuring Bridge Bearing and Force-Measuring Method

【技术实现步骤摘要】
一种竖向测力型桥梁支座以及测力方法
本专利技术涉及桥梁支座领域，具体说的是一种竖向测力型桥梁支座以及测力方法。
技术介绍
桥梁支座作为桥梁结构上部结构和下部结构直接的主要传力构件，支座受力的变化可很大程度上反应桥梁的整体运行情况，实现桥梁支座即桥梁竖向反力监测数据的采集，可为桥梁的健康监测提供技术依据。随着我国高速公路、铁路桥梁建设逐年增加，对桥梁支座竖向静载和动载的监测对桥梁的运行具有重要现实意义。目前具备竖向测力功能的桥梁支座较少，《一种球型多向测力支座》（专利号CN102912772A）通过在支座的承压楔形部件侧向设置标准传感器实现测力；《一种竖向智能测力支座》（专利号CN102032959A）主要选用特殊形状部件设置电阻应变片实现测力。上述专利均涉及球型支座，传感器作为支撑部件承载整个支座受力，测力范围有限，且结构尺寸空间要求很大，支座较重。《一种简易桥梁测力支座》（专利号CN203741696U）为普通橡胶盆式支座，通过水银柱的变化实现测力功能。《一种简易桥梁测力支座》（专利号CN203741696U）和《一种测力支座结构》（专利号CN105821760A）均为普通橡胶盆式支座测力，分别通过设置水银柱和测力计实现测力功能。上述的测力支座产品主要在以下不足：（1）支座水平滑动、竖向转动对竖向测力有影响。（2）测力元件达到使用年限后更换困难，支座测力功能寿命受限制，。（3）采用橡胶材料，容易老化，影响使用寿命。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种竖向测力型桥梁支座以及测力方法，实现了支座上部承载力-位移转化。支座承受竖向力后，下座板中心处发生向下的位移，通过位移放大装置将该位移进行放大，并引出到支座外部，通过加载试验标定支座竖向加载力与位移传感器读数之间的关系，实现力-位移转化和位移测量元件易于拆卸更换的目的。为实现上述技术好的，所采用的技术方案是：一种竖向测力型桥梁支座，包括上部支座、座板、底盆、位移放大装置和位移传感器，上部支座、座板和底盆从上至下叠放设置，上部支座的底面为凸球面，座板的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，座板四周为支撑在底盆侧壁上方的翼板，座板的底面与底盆的底面上表面之间设有位移放大装置安装空间，底盆的侧壁上开设有与位移放大装置安装空间相连通的位移空间，位移放大装置包括杠杆、连接件和支架，支架固定在位移放大装置安装空间内，杠杆通过位移空间穿入位移放大装置安装空间内，杠杆的端部与杠杆的重心之间的一个支点铰接在支架上，杠杆以支架为支点受力转动，支架位于，杠杆的一端通过连接件与座板的底面中心固定连接，杠杆的另一端对应设置在底盆的侧壁面上的位移传感器设置，杠杆的重心位于杠杆接近位移传感器的一端。杠杆与连接件连接的一端所处位置低于杠杆的另一端所处位置。座板的下部中心设有圆柱台，圆柱台伸入底盆的盆腔内，并与底盆的盆腔间隙配合，圆柱台的底面与底盆的底面上表面之间设有位移放大装置安装空间。杠杆的截面为变截面，杠杆与座板连接的一端为粗端，杠杆对应位移传感器的一端为细端。连接件为竖直设置的杆形部件，杆形部件的一端与座板的底面中心固定连接，杆形部件的另一端压设在杠杆的端部。杆形部件的端部与杠杆的端部为相配合的弧面与曲面。一种竖向测力型桥梁支座的测力方法，对权利要求1所述的竖向测力型桥梁支座的上部支座加载标定加载力，并对位移传感器读数，得到标定加载力与位移传感器位移值的关系式；根据标定加载力与位移传感器位移值的关系式，通过安装在竖向测力型桥梁支座上的位移传感器的位移值，反向得出竖向测力型桥梁支座上的竖向加载力值。本专利技术的有益效果是：1）位移传感器固定放置置在支座底盆侧面位置，实现易于拆卸便于更换的目的；连接线和外部显示设备连接，实现数据实时自动采集。支座承受竖向力造成座板的弹性变形，底部表面出现竖向位移，并传递到位移放大装置的输入端，通过位移放大装置的放大作用，使得位移传感器测得数据更加灵敏，然后通过竖向标定确定位移传感器读数与支座整体竖向受力关系，这样完成力-位移的转换。2）支座的测量不影响上部支座的正常使用功能，即支座竖向承载、滑动方向滑移、限位方向限位和竖向转动功能；对于上摩擦副为球面的摩擦副，地震作用下具备减隔震功能。3）利用下座板和座板传力，使支座基本功能与竖向测力功能分离，有效消除了水平位移、水平受力、竖向转动对竖向测力的影响。4）在安装使杠杆的重端抬起，而轻端受连接件的压力下沉，在放大位移的同时，该位置关系可使座板下面与杠杆，杠杆与限位销之间始终处于压紧状态，消除配合间隙对位移数据的影响；杠杆的截面为变截面，前端粗后端细，消除长时间自重作用下杆形部件弯曲变形对位移数据的影响。5）使杠杆的前端在安装时处于低处，后端处于高处，可以减小安装空间，同时，可以降低底盆的高度。附图说明图1是本专利技术实施例1结构示意图；图2是本专利技术实施例1结构的A-A剖视图；图3是本专利技术实施例2结构示意图；图4是本专利技术实施例2结构的A-A剖视图；图5是本专利技术实施例3结构示意图；图6是本专利技术实施例3结构的A-A剖视图；图7是本专利技术实施例4结构示意图；图8是本专利技术实施例4结构的A-A剖视图；图9是本专利技术实施例5结构示意图；图10是本专利技术实施例5结构的A-A剖视图；图11是本专利技术实施例6结构示意图；图12是本专利技术实施例6结构的A-A剖视图；图中，1、上座板，2、上不锈钢滑板，3、上非金属滑板，4、中座板，5、下球面不锈钢滑板，6、下球面非金属滑板，7、下座板，8、座板，8-1、翼板，8-2、圆柱台，9、位移传感器，10、位移放大装置，10-1、杠杆，10-2、支架，10-3连接件，11、底盆，12、导向不锈钢滑板，13、导向非金属滑板，14、安装空间，15、位移空间。具体实施方式如图1-图12所示，一种竖向测力型桥梁支座，包括上部支座、座板8、底盆11、位移放大装置10和位移传感器9，上部支座包括上座板1、中座板4、下座板7，以及上座板1、中座板4、下座板7之间的摩擦副。上部支座、座板8和底盆11从上至下叠放设置，上部支座的底面为凸球面，座板8的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，上部支座与座板顶面的凹球面配合且不发生相对运动，有传递竖向力的作用。上部支座竖向承压共包含2个摩擦副。上座板与中座板有1个平面或球面上摩擦副（上不锈钢滑板+上非金属滑板）、中座板与下座板之间有1个球面摩擦副（下球面不锈钢滑板+下球面非金属滑板）；2个竖向承压摩擦副实现支座的竖向承载、滑移和转动功能；对于上摩擦副为球面摩擦副的，地震作用下实现减隔震功能。通过竖向标定试验，确定位移传感器读数与支座整体竖向受力关系，实现竖向受力-位移的转换。座板8四周为支撑在底盆11侧壁上方的翼板8-1，翼板8-1可设置成环形结构，竖向承载时通过环形翼的弹性变形，为位移放大装置的输入端提供竖向位移。底盆11上表面为环形，中空结构，环形表面用于承受竖向载荷，中空部分为位移放大装置提供安装空间。在底盆的侧面合适位置开孔，便于放大装置的杠杆穿过。座板8的底面与底盆11的底面上表面之间设有位移放大装置安装空间14，底盆11的侧壁上开设有与位移放大装置安装空间14相连通的位移空间15，位移放大装置10包括杠杆10-1、连接件10-3和支架10-2，支架10-2固定在位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竖向测力型桥梁支座，其特征在于：包括上部支座、座板（8）、底盆（11）、位移放大装置（10）和位移传感器（9），上部支座、座板（8）和底盆（11）从上至下叠放设置，上部支座的底面为凸球面，座板（8）的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，座板（8）四周为支撑在底盆（11）侧壁上方的翼板（8‑1），座板（8）的底面与底盆（11）的底面上表面之间设有位移放大装置安装空间（14），底盆（11）的侧壁上开设有与位移放大装置安装空间（14）相连通的位移空间（15），位移放大装置（10）包括杠杆（10‑1）、连接件（10‑3）和支架（10‑2），支架（10‑2）固定在位移放大装置安装空间（14）内，杠杆（10‑1）通过位移空间（15）穿入位移放大装置安装空间（14）内，杠杆（10‑1）的端部与杠杆（10‑1）的重心之间的一个支点铰接在支架（10‑2）上，杠杆（10‑1）以支架（10‑2）为支点受力转动，支架（10‑2）位于，杠杆（10‑1）的一端通过连接件（10‑3）与座板（8）的底面中心固定连接，杠杆（10‑1）的另一端对应设置在底盆（11）的侧壁面上的位移传感器（9）设置，杠杆（10‑1）的重心位于杠杆（10‑1）接近位移传感器（9）的一端。...

【技术特征摘要】
1.一种竖向测力型桥梁支座，其特征在于：包括上部支座、座板（8）、底盆（11）、位移放大装置（10）和位移传感器（9），上部支座、座板（8）和底盆（11）从上至下叠放设置，上部支座的底面为凸球面，座板（8）的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，座板（8）四周为支撑在底盆（11）侧壁上方的翼板（8-1），座板（8）的底面与底盆（11）的底面上表面之间设有位移放大装置安装空间（14），底盆（11）的侧壁上开设有与位移放大装置安装空间（14）相连通的位移空间（15），位移放大装置（10）包括杠杆（10-1）、连接件（10-3）和支架（10-2），支架（10-2）固定在位移放大装置安装空间（14）内，杠杆（10-1）通过位移空间（15）穿入位移放大装置安装空间（14）内，杠杆（10-1）的端部与杠杆（10-1）的重心之间的一个支点铰接在支架（10-2）上，杠杆（10-1）以支架（10-2）为支点受力转动，支架（10-2）位于，杠杆（10-1）的一端通过连接件（10-3）与座板（8）的底面中心固定连接，杠杆（10-1）的另一端对应设置在底盆（11）的侧壁面上的位移传感器（9）设置，杠杆（10-1）的重心位于杠杆（10-1）接近位移传感器（9）的一端。2.如权利要求1所述的一种竖向测力型桥梁支座，其特征在于：杠杆（10-1）与连接件（10-3）连...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑娜，曹翁恺，王勇，韩家山，李栓柱，李宗源，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41