一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法技术

本发明专利技术公开了一种桥梁支座，所述桥梁支座包括：由橡胶材料制成的支座主体和嵌入所述支座主体内的金属单元，所述金属单元包括：沿所述支座主体的受压方向依次平行且间隔设置的第一金属片、第二金属片和第三金属片，在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第一金属片和所述第三金属片的形状相同且二者在所述支座主体的底面的投影形状完全重合，所述第二金属片正对所述第一金属片设置。本发明专利技术还公开了一种桥梁支座的智能监测方法，应用于如上所述的桥梁支座。本发明专利技术旨在解决现有技术中对桥梁支座进行变形检测时，需要设置额外传感器，且难以实现远程实时监控的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法
本专利技术属于桥梁
，尤其涉及一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法。
技术介绍
目前桥梁橡胶支座已经广泛运用在公路桥梁建设中，但随着桥梁服役时间增长，桥梁橡胶支座开始逐步进入老化期，为降低支座损坏对桥梁结构健康的造成的影响，桥梁定期检修过程中，需要通过人工对支座状况进行检测，及时上报桥梁支座基本情况，如果桥梁支座出现压缩变形过大、故障、剪切变形严重等问题，需要及时上报，进行更换。由于桥梁支座一般安放在桥墩与梁板之间，人工目检不便。现有技术中，要借助专用的桥梁检测设备(如桥检车)对桥梁支座的变形情况进行检测，现有技术的不足在于，该种检测方法检测效率低下，且无法实现远程实时监控。现有技术中，为实现对桥梁支座变形的在线监测，需在桥梁支座中内置复杂电路结构，还需内置或外置额外的传感器，提高了制作成本，存在内置传感器在承受高压状态下被损坏的风险，影响桥梁支座的整体力学性能。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于此，本专利技术提出了一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法，该桥梁支座旨在解决现有技术中的桥梁支座受力性能不佳且制作难度大的技术问题。该桥梁支座的智能监测方法旨在解决现有技术中的检测方法效率低且无法实现远程实时监控的技术问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种桥梁支座，所述桥梁支座包括：由橡胶材料制成的支座主体和嵌入所述支座主体内的金属单元，所述金属单元包括：沿所述支座主体的受压方向依次平行且间隔设置的第一金属片、第二金属片和第三金属片，在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第一金属片和所述第三金属片的形状相同且二者在所述支座主体的底面的投影形状完全重合，所述第二金属片正对所述第一金属片设置，且所述第二金属片在所述支座主体的底面的投影面积大于或小于所述第一金属片在所述支座主体的底面的投影面积，所述支座主体的受压方向与所述支座主体的底面垂直，所述支座主体的底面与所述第一金属片平行，所述第一金属片和所述第二金属片形成第一平行板电容器，所述第一金属片和所述第三金属片形成第二平行板电容器，所述第二金属片和所述第三金属片形成第三平行板电容器。优选的，所述第一金属片、所述第二金属片及所述第三金属片均为钢材或均为钛合金材料制成。优选的，所述支座主体为长方体时，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为长方形片状；或所述支座主体为圆柱体时，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为圆形片状或均为椭圆形片状；或所述支座主体为椭圆体，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为圆形片状或均为椭圆形片状。优选的，所述第二金属片与所述第一金属片之间的距离等于所述第二金属片与所述第三金属片之间的距离。优选的，所述金属单元还包括与所述第三金属片平行且间隔设置的第四金属片，所述第四金属片和所述第二金属片的形状相同，且在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第四金属片和所述第二金属片分别在所述支座主体的底面的投影形状完全重合；所述第四金属片设于所述第三金属片的远离所述第二金属片的一侧，或所述第四金属片设于所述第三金属片和第二金属片之间。优选的，所述第四金属片为钢材或为钛合金材料制成。本专利技术还提供了一种桥梁支座的智能监测方法，应用于如上所述的桥梁支座，包括如下步骤：步骤1，检测C1，利用导线连接所述第一金属片和所述第二金属片，并连接电容测试电路，在所述桥梁支座处于受力状态时，通过电容测试电路对所述第一平行板电容器的电容C1进行检测，获取C1值，步骤2，受压变形预警，设置第一平行板电容器的电容值设定值C1max，当C1＞C1max时，进行受压变形预警。优选的，步骤2中，C1max＝εS/4πk*d1min，其中：ε为材料介电常数，π为圆周率，k为静电力常数，S为所述第一金属片和所述第二金属片分别在所述支座主体的底面的投影的重合部分的面积，当S1＞S2时，S＝S2，当S1＜S2时，S＝S1，其中：S1为所述第一金属片在所述支座主体的底面的投影面积，S2为所述第二金属片在所述支座主体的底面的投影面积，d1min为所述第一金属片和所述第二金属片之间的距离的最小值，该值为预先根据所述桥梁支座的力学情况设定。优选的，步骤2中还包括：剪切变形预警，具体为：将所述第一金属片和所述第三金属片分别在所述支座主体的底面的投影的重合部分的面积的变化量设为ΔB；将所述第一金属片和所述第三金属片分别在所述支座主体的底面的投影的重合部分的面积的变化量的最大值设为ΔBmax，该值为预先根据所述桥梁支座的力学情况设定；当ΔB＞ΔBmax时，进行剪切变形预警。优选的，通过如下方法计算ΔB的值：ΔB＝B0-B1＝4πk(D1C0-D2C2)/ε，其中：ε为材料介电常数，π为圆周率，k为静电力常数，D1为所述桥梁支座未发生剪切变形状态下，所述第一金属板和所述第三金属板之间的距离，C0为所述桥梁支座未发生剪切变形状态下，所述第一金属板和所述第三金属板之间的电容，该值通过导线连接所述第一金属片和所述第三金属片，并连接电容测试电路后测量得到；D2为所述桥梁支座发生剪切变形状态下，所述第一金属板和所述第三金属板之间的距离，C2为所述桥梁支座发生剪切变形状态下，所述第一金属板和所述第三金属板之间的电容，该值通过导线连接所述第一金属片和所述第三金属片，并连接电容测试电路后测量得到。(三)有益效果本专利技术与现有技术对比，本专利技术一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法的有益效果主要包括：本专利技术一种桥梁支座，通过对桥梁支座的结构进行改进，在橡胶支座主体内嵌入金属片，采用不同面积的内嵌金属片交替等距放置，内嵌金属片与橡胶材料之间构成平行板电容器，不改变桥梁橡胶支座主体性能前提下，通过测量内嵌金属片间电容变化，获取桥梁支座变形量，无需内置复杂电路结构，避免了内置或外置额外的传感器，便可实现对桥梁支座变形的在线监测，降低了制作成本，同时也避免了内置传感器在承受高压状态下被损坏的风险。本专利技术一种桥梁支座的智能监测方法，通过测量桥梁支座在不同变形条件下，测量内嵌金属片间电容变化，获取电容变化量与桥梁支座压缩变形、剪切变形的对应关系，从而可以实现通过对桥梁橡胶支座主体内嵌金属片间电容变化，获得桥梁支座实际变形数据，实现远程实时监控。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术实施方式的一种桥梁支座的主视图；图2为本专利技术实施方式的一种桥梁支座的立体图一(圆形)；图3为本专利技术实施方式的一种桥梁支座的立体图二(方形)。附图标记说明：1-第一金属片、2-第二金属片、3-第三金属片、4-第四金属片、5-支座主体。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁支座，其特征在于，所述桥梁支座包括：由橡胶材料制成的支座主体和嵌入所述支座主体内的金属单元，所述金属单元包括：沿所述支座主体的受压方向依次平行且间隔设置的第一金属片、第二金属片和第三金属片，在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第一金属片和所述第三金属片的形状相同且二者在所述支座主体的底面的投影形状完全重合，所述第二金属片正对所述第一金属片设置，且所述第二金属片在所述支座主体的底面的投影面积大于或小于所述第一金属片在所述支座主体的底面的投影面积，所述支座主体的受压方向与所述支座主体的底面垂直，所述支座主体的底面与所述第一金属片平行，所述第一金属片和所述第二金属片形成第一平行板电容器，所述第一金属片和所述第三金属片形成第二平行板电容器，所述第二金属片和所述第三金属片形成第三平行板电容器。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥梁支座，其特征在于，所述桥梁支座包括：由橡胶材料制成的支座主体和嵌入所述支座主体内的金属单元，所述金属单元包括：沿所述支座主体的受压方向依次平行且间隔设置的第一金属片、第二金属片和第三金属片，在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第一金属片和所述第三金属片的形状相同且二者在所述支座主体的底面的投影形状完全重合，所述第二金属片正对所述第一金属片设置，且所述第二金属片在所述支座主体的底面的投影面积大于或小于所述第一金属片在所述支座主体的底面的投影面积，所述支座主体的受压方向与所述支座主体的底面垂直，所述支座主体的底面与所述第一金属片平行，所述第一金属片和所述第二金属片形成第一平行板电容器，所述第一金属片和所述第三金属片形成第二平行板电容器，所述第二金属片和所述第三金属片形成第三平行板电容器。


2.根据权利要求1所述的桥梁支座，其特征在于，所述第一金属片、所述第二金属片及所述第三金属片均为钢材或均为钛合金材料制成。


3.根据权利要求1所述的桥梁支座，其特征在于，所述支座主体为长方体时，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为长方形片状；或所述支座主体为圆柱体时，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为圆形片状或均为椭圆形片状；或所述支座主体为椭圆体，所述第一金属片、第二金属片和第三金属片三者均为圆形片状或均为椭圆形片状。
或均为圆片状或均为椭圆形片状。


4.根据权利要求1所述的桥梁支座，其特征在于，所述第二金属片与所述第一金属片之间的距离等于所述第二金属片与所述第三金属片之间的距离。


5.根据权利要求1所述的桥梁支座，其特征在于，所述金属单元还包括与所述第三金属片平行且间隔设置的第四金属片，所述第四金属片和所述第二金属片的形状相同，且在所述桥梁支座未受剪切力时，所述第四金属片和所述第二金属片分别在所述支座主体的底面的投影形状完全重合；所述第四金属片设于所述第三金属片的远离所述第二金属片的一侧，或所述第四金属片设于所述第三金属片和第二金属片之间。


6.根据权利要求5所述的桥梁支座，其特征在于，所述第四金属片为钢材或为钛合金材料制成。


7.一种桥梁支座的智能监测方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的桥梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小波，胡泽超，毕晓猛，
申请(专利权)人：湖南中大检测技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43