專利名稱：一種球型多向測(cè)力支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)力支座，尤其是涉及一種能對(duì)作用于結(jié)構(gòu)物上垂直方向和各個(gè)水平方向的荷載進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試的球型多向測(cè)力支座。
背景技術(shù)：
隨著工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，橋梁結(jié)構(gòu)跨越能力越來越大，結(jié)構(gòu)型式也越來越復(fù)雜多樣。這些大跨度的復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)共同的特點(diǎn)就是都屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力計(jì)算甚為復(fù)雜。由于計(jì)算模型簡(jiǎn)化產(chǎn)生的誤差、材料力學(xué)性能的差異、以及施工誤差、結(jié)構(gòu)物各部位溫度變化不均等多種因素的影響，使得結(jié)構(gòu)物在施工過程或建成后其內(nèi)力與設(shè)計(jì)值差異很大，而且這些差異很難估計(jì)，為結(jié)構(gòu)物后期的使用埋下一定的安全隱患。橋梁建成后，墩臺(tái)在一定時(shí)期內(nèi)會(huì)發(fā)生沉降，這將引起橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分配，對(duì)于我國(guó)正在建設(shè)的高速鐵路橋梁來說，如果墩臺(tái)沉降造成簡(jiǎn)支箱梁三點(diǎn)支撐將可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。因此，及時(shí)了解橋梁支座的受力狀況，遠(yuǎn)程預(yù)警車輛過橋時(shí)出現(xiàn)三點(diǎn)支撐，并在第一時(shí)間進(jìn)行處理，這是避免橋梁發(fā)生災(zāi)難性事故的一個(gè)經(jīng)濟(jì)而且有效的解決辦法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過將現(xiàn)有球型支座的下擺設(shè)計(jì)成為由多塊相同的凹球缺面組成，進(jìn)而提出一種能同時(shí)起支座下擺和分壓器雙重作用的球型多向測(cè)力支座，作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對(duì)各種荷載包括靜荷載、動(dòng)荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產(chǎn)生的附加荷載等進(jìn)行測(cè)試與監(jiān)測(cè)。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明具體采用了以下方案
一種球型多向測(cè)力支座，包括上支座板I、組合下擺3、底座5以及壓力傳感器6，所述上支座板I的底面為凸球缺面，所述組合下擺3的頂面包括有與所述凸球缺面對(duì)應(yīng)的凹球缺面，所述組合下擺3在垂直方向上位于所述上支座板I和所述底座5之間，所述上支座板I和所述組合下擺3為球面接觸，所述組合下擺3由兩個(gè)以上部分拼接而成，所述壓力傳感器6在水平方向位于所述組合下擺3和所述底座5的立墻之間，并將受到壓力作用后產(chǎn)生的電信號(hào)通過連接導(dǎo)線7傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊8，由數(shù)據(jù)采集模塊8進(jìn)行分析處理后還原出作用在球型多向測(cè)力支座上的水平和豎向荷載的大小及其方向。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述組合下擺3頂面的凹球缺面由兩個(gè)相同的凹球缺面或四個(gè)相同的凹球缺面拼接而成。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述上支座板I底面的凸球缺面與所述組合下擺3頂面的凹球缺面之間設(shè)有第一減摩層2，所述凸球缺面和凹球缺面與所述第一減摩層2的接觸均為球面接觸。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述組合下擺3的底面為平面，所述底座5的上支撐面為平面，在所述組合下擺3的底面和所述底座5的上支撐面之間設(shè)有第二減摩層4，所述組合下擺3的底面和所述底座5的上支撐面與所述第二減摩層4的·接觸均為平面接觸。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述壓力傳感器6在水平方向位于所述組合下擺3的側(cè)壁和所述底座5的立墻之間，所述組合下擺3的側(cè)壁與所述壓力傳感器6的接觸方式為平面接觸或球面接觸，所述底座5的立墻與所述壓力傳感器6的接觸方式為平面或球面接觸。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊8采集的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，并與正常使用荷載對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值比較，以進(jìn)行異常判斷。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中對(duì)應(yīng)于所述組合下擺3的每個(gè)拼接部分的側(cè)壁均安裝有所述壓力傳感器6。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述上支座板I的頂面為平 面，在其四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔；所述底座5的底面為平面，在其四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，其中所述的壓力傳感器6為響應(yīng)頻率高的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座與現(xiàn)有測(cè)力支座相比，具有以下有益效果
(I)本發(fā)明所述測(cè)力支座可作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對(duì)各種荷載包括靜荷載、動(dòng)荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產(chǎn)生的附加荷載等的測(cè)試與監(jiān)測(cè)。(2)本發(fā)明的關(guān)鍵是直接利用組合下擺3作為分壓器，使多向球型測(cè)力支座的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化該組合下擺3將作用在支座的垂直荷載按一定比例分解出水平分量，并通過水平安裝的多個(gè)壓力傳感器6和數(shù)據(jù)采集模塊8進(jìn)行檢測(cè)，作用在支座的水平荷載同時(shí)也可通過同組壓力傳感器6和數(shù)據(jù)采集模塊8測(cè)出；壓力傳感器6采用響應(yīng)頻率高的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)荷載的測(cè)試。(3)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊8采集的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)分析處理后與正常使用荷載進(jìn)行比較，出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化和智能化。
圖I和圖2是本發(fā)明球型多向測(cè)力支座的外型結(jié)構(gòu)示意 圖3是組合下擺由兩個(gè)相同凹球缺部分組成時(shí)圖2的I-I剖面 圖4是去掉上支座板I和減摩層2后圖3的俯視圖，圖示組合下擺由兩個(gè)相同的凹球缺組成；
圖5是組合下擺由四個(gè)相同凹球缺部分組成時(shí)圖2的I-I剖面 圖6是去掉上支座板I和減摩層2后圖5的俯視圖，圖示組合下擺由四個(gè)相同的凹球缺部分組成。附圖標(biāo)記說明
I一上支座板；2—第一減摩層；3—組合下擺；4一第二減摩層；5—底座；6—壓力傳感器；7—連接導(dǎo)線；8—數(shù)據(jù)采集模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I至圖6，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明如附圖1-4所示，本發(fā)明所述的球型多向測(cè)力支座，包括上支座板I、第一減摩層2、組合下擺3、第二減摩層4、底座5、壓力傳感器6、連接導(dǎo)線7以及數(shù)據(jù)采集模塊8。組合下擺3的頂面與上支座板I的底面為球面接觸，組合下擺3在垂直方向位上支座板I和底座5之間，多個(gè)壓力傳感器6在水平方向位于組合下擺3和底座5的立墻之間；多個(gè)壓力傳感器6受到壓力作用后產(chǎn)生的電信號(hào)通過連接導(dǎo)線7由數(shù)據(jù)采集模塊8采集、分析與合成處理后，還原出作用在球型多向測(cè)力支座上水平和豎向荷載的大小及其方向。優(yōu)選的數(shù)據(jù)采集模塊8采集的數(shù)據(jù)可進(jìn)一步傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，并與正常使用荷載進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化和智能化。所述上支座板I的頂面為平面，在四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔。上支座板I底面為凸球缺面，組合下擺3的頂面包括有或?yàn)榕c上支座板的凸球缺面相穩(wěn)合對(duì)應(yīng)的凹球缺面，優(yōu)選的組合下擺3的頂面為平面內(nèi)包括有所述凹球缺面的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，所述的組合下擺3優(yōu)選的由兩個(gè)完全相同的部分拼接而成，每個(gè)部分包括有1/2凹球缺面，兩個(gè)部分拼接在一起形成與上支座板的凸球缺面相穩(wěn)合的凹球缺面，進(jìn)一步的在兩球面之間設(shè)有第一減摩層(2)，凸球缺面和凹球缺面與第一減摩層(2)的接觸均為球 面接觸。所述底座5的底面為平面，在四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔。底座5的頂面為平面，組合下擺3的底面也為平面，兩平面之間設(shè)有第二減摩層4，底面和頂面與第二減摩層4的接觸均為平面接觸。所述壓力傳感器6水平設(shè)在組合下擺3側(cè)壁與底座5的立墻之間，壓力傳感器6與組合下擺3側(cè)壁的接觸為平面接觸或球面接觸，壓力傳感器6與底座5立墻的接觸則為平面接觸；壓力傳感器6由連接導(dǎo)線7連接于數(shù)據(jù)采集模塊8，數(shù)據(jù)采集模塊8安裝在底座適當(dāng)位置上。本發(fā)明具體的測(cè)力原理是當(dāng)在上支座板I上加載結(jié)構(gòu)物或作為支撐支座時(shí)，上支座板I受到的豎直重力經(jīng)其底面凸球缺面而作用于組合下擺3上，由多個(gè)部分拼接而成的組合下擺3進(jìn)一步將作用在上支座板的垂直荷載按一定比例分解出水平分量(可通過凸球缺面曲率調(diào)整)，并通過水平安裝的多個(gè)壓力傳感器6和數(shù)據(jù)采集模塊8進(jìn)行對(duì)應(yīng)水平荷載的測(cè)試，進(jìn)一步通過水平分量與垂直分量的比例關(guān)系換算出垂直載荷，進(jìn)而能夠?qū)ι现ё迳霞虞d物在垂直方向和各個(gè)水平方向的荷載進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)多向測(cè)力。所述壓力傳感器6可采用響應(yīng)頻率高的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，從而可實(shí)現(xiàn)動(dòng)荷載的測(cè)試。數(shù)據(jù)采集模塊8采集的數(shù)據(jù)可進(jìn)一步傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，并與正常使用荷載下對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化和智能化。附圖5和6是本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其與附圖1-4所示實(shí)施方式相比，區(qū)別僅在于其中的組合下擺3由完全相同的四部分組成，每個(gè)部分包括有1/4凹球缺面，四個(gè)部分拼接在一起形成與上支座板的凸球缺面相吻合的凹球缺面，且對(duì)應(yīng)于每個(gè)部分的側(cè)壁都安裝有壓力傳感器，從而能夠?qū)η昂笞笥宜膫€(gè)水平方向的荷載力進(jìn)行精確的測(cè)量，具體的工作原理同上。當(dāng)然本發(fā)明的組合下擺也可由四個(gè)以上的凹球缺部分組成。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)
1、可同時(shí)進(jìn)行豎向和水平方向荷載測(cè)試；
2、可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試；3、可實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；
4、測(cè)試精度高；
5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造。本發(fā)明可作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對(duì)各種荷載包括靜荷載、動(dòng)荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產(chǎn)生的附加荷載等的測(cè)試與監(jiān)測(cè)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明 的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種球型多向測(cè)力支座，包括上支座板(I)、組合下擺(3)、底座(5)以及壓力傳感器(6)，其特征在于，所述上支座板(I)的底面為凸球缺面，所述組合下擺(3)的頂面包括有與所述凸球缺面對(duì)應(yīng)的凹球缺面，所述組合下擺(3)在垂直方向上位于所述上支座板(I)和所述底座(5)之間，所述上支座板(I)和所述組合下擺(3)為球面接觸，所述組合下擺(3)由兩個(gè)以上部分拼接而成，所述壓力傳感器(6)在水平方向位于所述組合下擺(3)和所述底座(5)的立墻之間，并將受到壓力作用后產(chǎn)生的電信號(hào)通過連接導(dǎo)線(7)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊(8)，由數(shù)據(jù)采集模塊(8)進(jìn)行分析處理后還原出作用在球型多向測(cè)力支座上的水平和豎向荷載的大小及其方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述組合下擺(3)頂面的凹球缺面由兩個(gè)相同的凹球缺面或四個(gè)相同的凹球缺面拼接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述上支座板(I)底面的凸球缺面與所述組合下擺(3)頂面的凹球缺面之間設(shè)有第一減摩層(2)，所述凸球缺面和凹球缺面與所述第一減摩層(2)的接觸均為球面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述組合下擺(3)的底面為平面，所述底座(5)的上支撐面為平面，在所述組合下擺(3)的底面和所述底座(5)的上支撐面之間設(shè)有第二減摩層(4)，所述組合下擺(3)的底面和所述底座(5)的上支撐面與所述第二減摩層(4)的接觸均為平面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述壓力傳感器(6)在水平方向位于所述組合下擺(3 )的側(cè)壁和所述底座(5 )的立墻之間，所述組合下擺(3 )的側(cè)壁與所述壓力傳感器(6)的接觸方式為平面接觸或球面接觸，所述底座(5)的立墻與所述壓力傳感器(6)接觸方式為平面或球面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊(8)采集的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，并與正常使用荷載對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值比較，以進(jìn)行異常判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于對(duì)應(yīng)于所述組合下擺(3 )的每個(gè)拼接部分的側(cè)壁均安裝有所述壓力傳感器(6 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述上支座板(I)的頂面為平面，在其四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔；所述底座(5)的底面為平面，在其四角設(shè)有與結(jié)構(gòu)物連接的螺栓孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球型多向測(cè)力支座，其特征在于所述的壓力傳感器(6)為響應(yīng)頻率高的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球型多向測(cè)力支座，包括上支座板、組合下擺、底座以及多個(gè)壓力傳感器等。上支座板的底面為凸球缺面，組合下擺的頂面為凹球缺面，該凹球缺面由兩個(gè)相同的凹球缺面或四個(gè)相同的凹球缺面拼接而成，上支座板和組合下擺為球面接觸；多個(gè)壓力傳感器在水平方向位于組合下擺和底座的立墻之間。本發(fā)明可作為橋梁、建筑或其它工程結(jié)構(gòu)物的支座，用以對(duì)各種荷載包括靜荷載、動(dòng)荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產(chǎn)生的附加荷載等的測(cè)試與監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)E04B1/36GK102912722SQ201210360040
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者黃茂忠 申請(qǐng)人:北京鐵科首鋼軌道技術(shù)股份有限公司