[发明专利]分布式智能球型测力支座

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种分布式智能球型测力支座，适用于高速铁路桥梁球型支座，是一种能够实现竖向荷载自动动态测试的分布式智能支座，改造上座板结构，内置超低高度轮辐测力传感器，将测力传感器安装在上座板内部，实现竖向力动态测试。

背景技术

支座是将桥梁上部结构承受的荷重传递到下部结构并具有适应桥跨变位功能的重要结构，而球型支座是其中最主要的一种类型。随着时间推移、车速提高和荷载不断增加，支座病害逐渐显露并日趋严重，常见的支座病害主要包括：支座脱空、剪切变形超限、橡胶开裂、橡胶不均匀鼓凸变形、转角过大、横向位移过大、钢板锈蚀、连接螺栓断裂和连接座板开裂等，其中支座受力问题则是引起这些病害发生的直接原因，支座的安全问题直接关系到桥梁结构运营安全，保障支座安全至关重要。

桥梁支座作为梁部的支点，是各种荷载集中的部位，荷载在该处转化为支座所承受的竖向力、纵向力和横向水平力，在一定程度上反应了桥梁结构的实际载荷情况，实时监测桥梁支座反力变化情况，可以了解桥梁挠度、受力及桥上线路的状态情况，也可为桥梁状态评价提供依据，判断其是否处于正常范围。

目前，国内外研发的智能测力支座大都以在支座球体或球冠位置附近安装应变片或其它类型传感器实现竖向力测试，且具有造价昂贵、制造困难、应用面小等缺点，尚没有一种性价比高、受力明确、耐久性强的可用于高速铁路桥梁的球型智能测力支座。

发明内容

本发明设计了一种分布式智能球型测力支座，其解决的技术问题是：不改变球型支座主体结构，仅轻微改动支座上座板，内置特殊设计超低高度测力传感器，进而组合开发出一种分布式智能测力支座，实现支座竖向力动态测试，克服已有智能支座造价高、性能不稳定或不易推广等不足。

一种分布式智能球型测力支座，包括测力上座板、位于测力上座板下方的球冠衬板、设置在球冠衬板上端面与测力上座板下端面之间的球面滑板、设置在球冠衬板下方的下支座板、连接板、以及连接螺栓；

测力上座板包括位于墩台上方的上支座板、至少四个设置在上支座板上端凹槽内的测力传感器、以及扣合在上支座板上端凹槽上开口处的上应变板；上应变板的下表面与测力传感器上表面接触设置，上应变板的上表面与桥梁下表面接触设置；

连接板下端与下支座板连接，连接螺栓水平设置在下支座板上端，连接螺栓的端面与上支座板接触设置；

球冠衬板的下凸球面位于在下支座板的上凹面内。

作为上述技术方案的进一步改进：

在下支座板的上凹面设置有与球冠衬板的下凸球面密封接触的密封圈。

在球冠衬板的下凸球面与下支座板的上凹面之间设置有石墨粉。

上支座板的下止口扣在下支座板上方。

测力传感器为超低高度轮辐式测力传感器；测力传感器为中空的圆柱形结构，其外径与轴向高度比为0.25。

在测力上座板上外置有R232或USB的数据接口；

测力传感器与数据接口数据连接。

测力上座板具有承载和测力双重功能；支座承载能力和耐久性不受任何影响。

在下支座板与墩台之间设置有下底座，上支座板的外侧设置有防止杂物进入到下底座上止口内的外遮挡围板，下底座 位于下支座板的上止口内；在上止口四周内侧壁上分别水平设置有水平支座，在水平支座内设置有压力传感器，水平支座的端部口内设置有导向钢球，在导向钢球与压力传感器之间设置有传力弹簧。

压力传感器为四个方向的四个压力传感器；所述四个压力传感器组成惠更斯电桥结构。

本专利具有以下特点：(1) 支座主体结构未发生任何改变，仅上座板结构发生轻微改变，整个结构构造简单、受力明确、耐久性好、便于加工制造，在满足桥梁支座基本功能前提下，实现了测力功能；(2)利用上座板作为测力构件，实现了竖向荷载动态测试；(3) 研发的超低高度轮辐式测力传感器具有精度高、量程大和造价低特点，配合相关采集设备，可以实现自动化监测和远程监测；(4) 采用互联网技术，多个测力支座可采用串联方式或并联方式组合在一起，实现互联互通，共同组建大数据集成网络。

附图说明

图1是本发明智能支座总装示意图。

图2是本发明测力上座板的结构示意图。

图3是本发明测力上座板的剖视结构示意图。

图4是本发明水平支座的剖视结构示意图。