[发明专利]一种桥梁支座及一种桥梁支座的智能监测方法

权利要求书

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。

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任一项所述的桥梁支座，其特征在于，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。

8.根据权利要求7所述的桥梁支座的智能监测方法，其特征在于，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。

9.根据权利要求8所述的桥梁支座的智能监测方法，其特征在于，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。

10.根据权利要求9所述的桥梁支座的智能监测方法，其特征在于，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。