[实用新型]一种竖向测力装置

说明书

一种竖向测力装置，该装置的波纹板竖向形变与上部加载力呈线性关系，通过测量由波纹板形变引起的上部结构与下部结构之间的竖向位移差或波纹板与底盆之间的距离差或者波纹板的变形量，可反推出竖向承载。通过加载试验标定加载力与测量元件读数之间的关系，实现力‑位移的转化。测量元件可以是满足要求的位移传感器或者应变类传感器，测量元件置于整体结构外周围，损坏后易于拆卸更换。该装置具有简单、测力原理清晰可靠的优点。

技术领域

本发明涉及测力装置，具体说的是一种应用到桥梁、建筑等领域的竖向测力装置。

背景技术

对于物体或结构竖向承载力的测量，一般的方法是应用测力传感器，传感器由一个或多个能在受力后产生形变的弹性体和能感应这个形变量的电阻应变片组成的电桥电路组成，输出一个与外力承线性正比变化的信号，此信号由放大电路进行放大，再由转换器进行转换，微处理器进行处理并显示承载力值。该类型的传感器一般体积较大，不能满足桥梁及建筑领域内对于大吨位结构承载的测量需求，并且桥梁建筑领域结构的设计使用寿命一般较长，为几十甚至上百年，而测力传感器的使用寿命较短，在有竖向承载的使用条件下不能做到方便更换。

对于桥梁技术领域，随着我国高速公路、铁路桥梁建设逐年增加，桥梁各种荷载包括静、动和冲击荷载等竖向荷载的测试和监测对桥梁的运行具有重要现实意义。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，支座的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。目前具备竖向测力功能的桥梁支座较少，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。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种竖向测力装置，该装置的波纹板竖向形变与上部加载力呈线性关系，通过测量由波纹板形变引起的上部结构与下部结构之间的竖向位移差或波纹板与底盆之间的距离差或者波纹板的变形量，可反推出竖向承载。通过加载试验标定加载力与测量元件读数之间的关系，实现力-位移的转化。测量元件可以是满足要求的位移传感器或者应变类传感器，测量元件置于整体结构外周围，损坏后易于拆卸更换。该装置具有简单、测力原理清晰可靠的优点。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种竖向测力装置，设置在待测力装置下方，包括波纹板、底盆和测量元件，波纹板为高强度高弹性金属材料制成的圆形环状板，波纹板设置在底盆内，波纹板的侧壁与底盆的内侧面之间设有变形间隙，测量元件设置在待测力装置的外圆周上，并测量待测力装置和底盆之间的竖向位移差，或者测量元件设置在底盆的内壁上或波纹板上，并测量波纹板的径向变形量，波纹板的中部中心设有向上凸起或向下凹陷的支撑部，支撑部与待测力装置的顶面或底盆的上表面接触，从波纹板的中部支撑部向外侧交替设有以波纹板中心为圆心的环形凸起部或/和环形凹陷部，使环形凸起部的顶面和待测力装置的顶面环形接触，使环形凹陷部的底面与底盆的上表面环形接触。

支撑部的板厚、环形凸起部的板厚和环形凹陷部的板厚不相等。

支撑部与环形凸起部或环形凹陷部圆滑过渡，环形凸起部和环形凹陷部圆滑过渡。

测量元件为直线位移传感器或拉绳位移传感器。待测力装置为桥梁支座或建筑支座。

一种竖向测力装置的测力方法，包括以下步骤：

步骤一、采用权利要求1所述的竖向测力装置置于标定加载装置下方；

步骤二、对待测力装置加载标定加载力，并对测量元件读数，得到标定加载力与测量元件位移值的关系式；