一种智能摩擦摆隔震支座制造技术

本申请涉及一种智能摩擦摆隔震支座，其包括上座板、球摆、下座板、弹性体，上座板顶端用于与主桥连接，并承载主桥；球摆的顶端与上座板可滑动连接，底端可在下座板上摆动；弹性体连接于下座板的底端，并用于连接于桥墩上；应变传感器设于弹性体上，并用于测量弹性体的应变；角速度测量仪设于球摆上，并用于测量球摆的转动角速率位移测量装置设于上座板或球摆上，并用于测量上座板或球摆的水平位移D；控制器与应变传感器、角速度测量仪和位移测量装置均相连，并用于根据弹性体的应变，计算得到隔震支座所承受的竖向荷载W；以及根据W、以及D，基于预设的计算公式计算该支座的水平受力F，实现了摩擦摆隔震支座工作性能实时监测。实现了摩擦摆隔震支座工作性能实时监测。实现了摩擦摆隔震支座工作性能实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种智能摩擦摆隔震支座


[0001]本申请涉及桥梁支座领域，特别涉及一种智能摩擦摆隔震支座。

技术介绍

[0002]随着经济的发展、交通量的増大，桥梁支座的损伤、破坏己经成为我国现役桥梁的主要病害之一。目前隔震支座在桥梁领域得到广泛应用，而隔震支座中的摩擦摆隔震支座由于其隔震效果显著、承受载荷大、技术较为成熟，因此已在全球多个国家的实际桥梁工程中得到了大量的应用。摩擦摆隔震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，其损伤、破坏将加速桥梁寿命的衰减，直接对桥梁结构的整体安全性造成威胁。鉴于摩擦摆隔震支座一般处于恶劣、隐蔽的工程环境中，人工检测方法的局限性导致很多病害不能被及时发现和处理。研发智能隔震支座，实现对重要桥梁承载能力的实时评估与风险预测，保障桥梁的安全和正常运营，己成为关乎国计民生的重要课题。
[0003]相关技术中，申请号为CN201010554176.3的中国专利，公开了一种竖向智能测力支座，通过在下摆外圆柱面设置若干电阻应变元件，测得支座的竖向荷载，但是由于下摆的横截面积大，应变元件测量得到的应变小，测量精度低，导致测量得到的支座的竖向荷载的精度低。申请号为CN201020646318.4的中国专利，公开了一种带有三维测力装置的可转动型曲面钢支座，通过在水平、垂直方向上分设测力装置来测量支座的三维受力情况，但是由于接触面不可能完全光滑，测得的支座水平受力实际上是没有包含接触面之间的静摩擦力的，且竖向承载力包括了结构恒载、二期荷载及活载，实际上桥梁结构承受的活载远小于结构的恒载及二期荷载，这样为了测量支座的实际承载力状况，竖向测力的量程较大，这必然会降低测量的精度，支座测量的竖向荷载不能精确地反映桥梁结构承受的活载变化情况；申请号为CN201821039461.X的中国专利，公开了一种智能球形测力支座，采用了多向力传感器测量隔震支座的三维受力情况，但是目前市面上多向力传感器的测力范围有限(一般<3000kN)，测量得到的隔震支座的水平受力的范围有限，这就限定了该专利技术专利仅适用中小跨度的桥梁，但不能满足大中跨度的桥梁的需求。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种智能摩擦摆隔震支座，解决了相关技术中测量隔震支座的水平方向受力范围小，不适用大中跨度桥梁的问题。
[0005]第一方面，提供了一种智能摩擦摆隔震支座，其包括：
[0006]上座板，其顶端用于与主桥连接，并承载所述主桥；所述上座板的底端开设有一夹持空间；
[0007]球摆，其卡设于所述夹持空间内，所述球摆的顶端与所述上座板可滑动连接，底端朝下凸设形成第一凸球面；
[0008]下座板，其顶端朝下凹设形成与所述第一凸球面相适配的第一凹球面，以使所述球摆可在所述下座板上摆动；
[0009]弹性体，其连接于所述下座板的底端，并用于连接于桥墩上；
[0010]应变传感器，其设于所述弹性体上，并用于测量所述弹性体的应变；
[0011]角速度测量仪，其设于所述球摆上，并用于测量所述球摆的转动角速率
[0012]位移测量装置，其设于所述上座板或所述球摆上，并用于测量所述上座板或所述球摆的水平位移D；
[0013]控制器，其与所述应变传感器、角速度测量仪和位移测量装置均相连，并用于根据所述弹性体的应变，计算得到隔震支座所承受的竖向荷载W；以及根据W、以及D，基于预设的计算公式计算该支座的水平受力F。
[0014]一些实施例中，所述预设的计算公式如下：
[0015][0016]式中：R为所述第一凹球面的曲率半径，μ为所述球摆与所述下座板之间的摩擦系数，sgn()为符号函数。
[0017]一些实施例中，所述弹性体包括空心筒体和加劲肋，所述空心筒体连接于所述下座板的底端；所述加劲肋连接于所述空心筒体的内壁上，以支撑所述空心筒体。
[0018]一些实施例中，所述空心筒体上开设有贯穿该空心筒体的螺纹孔，所述下座板的底端上预埋有螺栓，所述下座板通过所述螺栓与所述空心筒体相连，所述螺栓贯穿于所述螺纹孔内，以使所述空心筒体与所述桥墩连接。
[0019]一些实施例中，所述应变传感器为矩形，所述空心筒体的外壁上开设有与所述应变传感器相适配的矩形截面。
[0020]一些实施例中，所述应变传感器包括第一应变传感器和第二应变传感器，所述第一应变传感器的量程大于所述第二应变传感器的量程，所述第一应变传感器用于测量主桥的恒载及二期荷载W1；所述第二应变传感器用于测量主桥的活载W2，其中，W＝W1+W2。
[0021]一些实施例中，所述位移测量装置包括：
[0022]位移传感器，其设于所述上座板或所述球摆上；
[0023]信号反射屏，其朝向所述位移传感器，并用于反射所述位移传感器发射的信号；所述位移传感器用于接收所述信号反射屏反射的信号，并获取信号反射的时长；所述控制器与所述位移传感器相连，其用于接收所述位移传感器获取的时长，并计算得到所述上座板或所述球摆的水平位移。
[0024]一些实施例中，所述控制器还用于将支座水平位移D、W2和F发送至云端，以实时监测摩擦摆隔震支座的工作状态。
[0025]一些实施例中，所述球摆包括：
[0026]上衬板，其顶端与所述上座板的底端可滑动连接，底端朝下凸设形成第二凸球面；
[0027]衬板座，其底端为所述第一凸球面，顶端朝下凹设形成与所述第二凸球面相适配的第二凹球面，以使所述上衬板可在所述衬板座上绕自身轴线旋转；且所述衬板座卡设于所述夹持空间内。
[0028]一些实施例中，所述下座板两侧朝上延伸形成限位挡板，所述限位挡板用于限制所述球摆的摆动角度。
[0029]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：解决了相关技术中测量隔震支座的水平方向受力范围小，不适用大中跨度桥梁的问题。
[0030]本申请实施例提供了一种智能摩擦摆隔震支座，将智能摩擦摆隔震支座设置在主桥和桥墩之间，主桥压持在上座板上，弹性体与桥墩连接。当遇到地震时，桥墩将振动能量传递到隔振支座，通过球摆在下座板的摆动延长主梁振动周期、通过球摆与上座板以及球摆与下座板之间的滑动界面摩擦消耗地震能量实现隔振功能。应变传感器用于测量弹性体的应变，角速度测量仪用于测量球摆的转动角速率位移测量装置用于测量上座板或球摆的水平位移D；控制器与应变传感器、角速度测量仪和位移测量装置均相连，并用于计算得到隔震支座所承受的竖向荷载W和水平受力F。由于本申请实施例的水平受力F由W、以及D经过计算间接得到，应变传感器、角速度测量仪和位移测量装置的测量量程大，测量精度高，因此计算得到的水平受力F的范围大，适用于大中跨度桥梁，且实现了摩擦摆隔震支座工作性能实时监测。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能摩擦摆隔震支座，其特征在于，其包括：上座板(1)，其顶端用于与主桥连接，并承载所述主桥；所述上座板(1)的底端开设有一夹持空间(10)；球摆(2)，其卡设于所述夹持空间(10)内，所述球摆(2)的顶端与所述上座板(1)可滑动连接，底端朝下凸设形成第一凸球面(20)；下座板(3)，其顶端朝下凹设形成与所述第一凸球面(20)相适配的第一凹球面(30)，以使所述球摆(2)可在所述下座板(3)上摆动；弹性体(4)，其连接于所述下座板(3)的底端，并用于连接于桥墩上；应变传感器(5)，其设于所述弹性体(4)上，并用于测量所述弹性体(4)的应变；角速度测量仪(6)，其设于所述球摆(2)上，并用于测量所述球摆(2)的转动角速率位移测量装置(7)，其设于所述上座板(1)或所述球摆(2)上，并用于测量所述上座板(1)或所述球摆(2)的水平位移D；控制器(8)，其与所述应变传感器(5)、角速度测量仪(6)和位移测量装置(7)均相连，并用于根据所述弹性体(4)的应变，计算得到隔震支座所承受的竖向荷载W；以及根据W、以及D，基于预设的计算公式计算该支座的水平受力F。2.如权利要求1所述的智能摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述预设的计算公式如下：式中：R为所述第一凹球面(30)的曲率半径，μ为所述球摆(2)与所述下座板(3)之间的摩擦系数，sgn()为符号函数。3.如权利要求1所述的智能摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述弹性体(4)包括空心筒体(40)和加劲肋(41)，所述空心筒体(40)连接于所述下座板(3)的底端；所述加劲肋(41)连接于所述空心筒体(40)的内壁上，以支撑所述空心筒体(40)。4.如权利要求3所述的智能摩擦摆隔震支座，其特征在于，所述空心筒体(40)上开设有贯穿该空心筒体(40)的螺纹孔(42)，所述下座板(3)的底端上预埋有螺栓(9)，所述下座板(3)通过所述螺栓(9)与所述空心筒体(40)相连，所述螺栓(9)贯穿于所述螺纹孔(42)内，以使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马长飞，汪正兴，荆国强，王翔，刘鹏飞，王梓宇，吴肖波，伊建军，周志坤，汪泽洋，高天，王金枝，
申请(专利权)人：中铁大桥局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：