动载智能监测桥梁支座的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁支座技术领域，具体涉及一种动载智能监测桥梁支座。


背景技术：

2.在桥梁结构中，支座作为主要的传力构件，其稳定性、可靠性等直接影响着全桥性能。盆式橡胶支座是利用被半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块形成传力结构，目前桥梁工程中使用的盆式橡胶支座因其技术成熟、安装方便、能满足大的支承反力、大的水平位移及转角要求，在实际大、中跨径桥梁工程中，尤其是梁桥中得到广泛的应用。
3.车辆等动载作用下支座反力的大小及转角变形情况可用于评估支座乃至整座桥梁的安全状况，而支座本身无法测知其所承受的荷载和变形，现有技术中有采用光纤传感器、压电材料应变片、纳米橡胶等安装于盆式橡胶支座中的方案，但只能测得支座反力，无法得到支座转角变形情况，且因传感器本身及线路安装及耐久性等问题，难以付诸实用。在桥梁检测领域，还没有十分有效的测试手段实时测得动载作用下桥梁支座反力和转角变形情况。而实时测试车辆等动载作用下支座反力增量和转角变形，对于分析评估桥梁结构整体负载及桥梁健康状况十分重要，因此，现在亟需一种能够实时监测桥梁支座反力和转角变形的大小的技术。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种动载智能监测桥梁支座，能够实时监测桥梁支座反力的大小，从而反映桥梁整体使用的安全性。
5.具体技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种动载智能监测桥梁支座，包括：
7.钢盆；
8.橡胶板、中间钢板，依次叠放在所述钢盆内，且所述中间钢板顶面开有安装槽；
9.聚四氟乙烯板，嵌设于所述安装槽内，且与所述安装槽槽底粘合；
10.压力传感器环形阵列，设置于所述聚四氟乙烯板与安装槽槽底之间或所述橡胶板和中间钢板之间；
11.顶板，放置于所述聚四氟乙烯板的顶面。
12.结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，所述聚四氟乙烯板的底面或橡胶板的顶面设置有与所述压力传感器环形阵列相配合的凹槽阵列，压力传感器环形阵列中的压力传感器分别嵌设在凹槽阵列的不同凹槽内。
13.结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，所述安装槽的边沿或钢盆的盆壁上开设有多个导线槽，不同导线槽分别对应不同的凹槽，所述压力传感器的导线沿导线槽引出安装槽。
14.第二方面，提供了一种动载智能监测桥梁支座，包括：
15.钢盆；
16.橡胶板、上座板，依次叠放在所述钢盆内；
17.压力传感器环形阵列，设置于所述橡胶板和上座板之间。
18.结合第二方面，在第二方面的第一种可实现方式中，所述橡胶板顶面设置有与所述压力传感器环形阵列相配合的凹槽阵列，压力传感器环形阵列中的压力传感器分别嵌设在凹槽阵列的不同凹槽内。
19.结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第二种可实现方式中，还包括导线槽，该导线槽设置于所述钢盆的盆壁上，且一端连通所述凹槽，另一端沿所述盆壁延伸至钢盆盆口，所述压力传感器的导线沿导线槽引出钢盆。
20.结合第一方面的第二种可实现方式或第二方面的第二种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式或第二方面的第三种可实现方式中，所述导线槽处填充有柔性密封胶。
21.结合第一方面、第一方面的第一至三种可实现方式、第二方面、第二方面的第一至三种可实现方式中的任意一种可实现方式，在第一或第二方面的第四种可实现方式中，所述压力传感器环形阵列包括多块pvdf压力传感器，所有 pvdf压力传感器呈环形分布。
22.结合第一方面、第一方面的第一至三种可实现方式、第二方面、第二方面的第一至三种可实现方式中的任意一种可实现方式，在第一或第二方面的第五种可实现方式中，所述橡胶板与钢盆的盆壁之间设置有密封圈。
23.有益效果：采用本实用新型的动载智能监测桥梁支座，设置的压力传感器环形阵列可以实时监测桥梁动载作用下的支座反力增量的大小，由于采用多传感器环形阵列的布置形式，当压力传感器环形阵列的各个压力传感器单元测得的压力不同时，可分析得到动载作用下支座转角变形及梁体变形情况。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
25.图1为本实用新型一实施例提供的桥梁支座的结构示意图；
26.图2为图1中a-a断面的结构示意图；
27.图3为本实用新型另一实施例提供的桥梁支座的结构示意图；
28.图4为图3中b-b断面的结构示意图；
29.图5为本实用新型另一实施例提供的桥梁支座的结构示意图；
30.附图标记：
31.1-钢盆，2-橡胶板，3-钢板，4-安装槽，5-聚四氟乙烯板，6-压力传感器，7-导线槽，8-密封圈，9-顶板，10-不锈钢板，11-支撑板，12-凹槽，上座板13。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
33.实施例一、如图1所示的动载智能监测桥梁支座的结构示意图，该桥梁支座包括：
34.钢盆1；
35.橡胶板2、中间钢板3，依次叠放在所述钢盆1内，且所述中间钢板3顶面开有安装槽4；
36.聚四氟乙烯板5，嵌设于所述安装槽4内，且与所述安装槽4槽底粘合；
37.压力传感器环形阵列，设置于所述聚四氟乙烯板5与安装槽槽4底之间；
38.顶板9，与聚四氟乙烯板5的顶面粘合。
39.具体而言，钢盆1固定在桥墩上，顶板9支撑桥体，橡胶板2和中间钢板 3可以依次嵌入叠放在钢盆1盆腔内，由于橡胶板2在在三向受力状态下具有部分流体性能的特点，所以可以实现橡胶板2的上部结构的小角度转动。在中间钢板3的顶面可以开设一个圆形的安装槽4，压力传感器环形阵列可以嵌设在聚四氟乙烯板5的底面，压力传感器环形阵列包括多个压力传感器6，所有传感器可以围绕圆形的安装槽4的竖向中轴线呈圆周分布。
40.聚四氟乙烯板5可以嵌设在安装槽4内，并且与安装槽4的槽底粘合。聚四氟乙烯板5的顶面可以设置顶板9，顶板9可以放置在聚四氟乙烯板5的顶面，顶板9包括固定在一起的不锈钢板10和支撑板11，其中不锈钢板10与聚四氟乙烯板5贴合，支撑板11可以固定在不锈钢板10的顶面，以支撑桥体，如此，通过聚四氟乙烯板5与不锈钢板10之间的低摩擦系数可以实现上部结构的水平位移。在桥梁支座支撑桥梁上部结构的过程中，通过压力传感器环形阵列可以实时监测桥梁结构在桥梁支座位置处的压力和转角。
41.在本实施例中，优选的，如图2所示，所述聚四氟乙烯板5的底面设置有与所述压力传感器环形阵列相配合的凹槽阵列，压力传感器环形阵列中的所有压力传感器6分别嵌设在凹槽阵列的不同凹槽12内，所述凹槽12的尺寸与压力传感器6的尺寸相匹配。
42.具体而言，在聚四氟乙烯板5的底面的槽底开设有多个凹槽12，所有凹槽12可以围绕安装槽4的竖向中轴线均匀分布形成凹槽阵列。压力传感器环形阵列中的不同压力传感器6可以分别嵌入不同凹槽12内，凹槽12的形状和大小可以与压力传感器6相同，如此压力传感器6粘贴嵌入凹槽12内后，压力传感器6的周边就与凹槽12壁面抵接，避免压力传感器6在凹槽12内发生位移。
43.在本实施例中，优选的，所述安装槽4的边沿开设有多个导线槽7，不同导线槽7分别对应不同的凹槽12，所述压力传感器6的导线沿导线槽7引出安装槽4。
44.具体而言，所述凹槽12可以沿聚四氟乙烯板5的底部边沿设置，在安装槽4的边沿上可以开设连通凹槽12和外界的导线槽7，压力传感器6的导线可以沿导线槽7从桥梁支座引出到外界与监测设备信号连接。如此，导线就不会受到桥梁结构和桥梁支座的挤压，避免线路损坏。
45.在本实施例中，优选的，所述导线槽7处填充有柔性密封胶。为了防止空气中的水汽、灰尘等从导线槽7进入安装槽4内，在导线布置完毕后，可以用柔性密封胶将导线槽7填满密封。
46.在本实施例中，优选的，所述压力传感器环形阵列包括多块pvdf压力传感器6，所有pvdf压力传感器6呈环形分布。
47.具体而言，当桥梁上部结构传递的动载压力作用在pvdf压力传感器6 的膜片上时，pvdf压力传感器6的膜片会发生电极化现象，在pvdf膜片表面上产生一定的电荷，通过引线将电荷引出，经放大后转换为电信号输出，输出信号强弱与被测压力大小、变形大小具
有对应关系，从而实现桥梁结构在支座位置的压力和转角测试。因为pvdf压力传感器6的膜片厚度较小，所以凹槽12的深度可以设置得较小，如此就不会对桥梁支座的受力产生影响。采用环形阵列多传感器布置形式，当各个pvdf压力传感器6单元测得的压力不同时，可分析得到支座转角变形及梁体变形情况。
48.在本实施例中，优选的，所述橡胶板2与钢盆1的盆壁之间设置有密封圈 8。
49.实施例二、如图3所示的动载智能监测桥梁支座的结构示意图，该桥梁支座包括：
50.钢盆1；
51.橡胶板2、中间钢板3，依次叠放在所述钢盆1内，且所述中间钢板3顶面开有安装槽4；
52.压力传感器环形阵列，设置于所述橡胶板2和中间钢板3之间；
53.聚四氟乙烯板5，嵌设于所述安装槽4内；
54.顶板9，与所述聚四氟乙烯板5顶面粘合。
55.具体而言，橡胶板2和中间钢板3可以依次嵌入叠放在钢盆1盆腔内，由于橡胶板2在在三向受力状态下具有部分流体性能的特点，所以可以实现橡胶板2的上部结构的小角度转动。在橡胶板2与中间钢板3之间可以设置一圈压力传感器环形阵列，压力传感器环形阵列可以嵌设在橡胶板2的顶面，包括有多个压力传感器6，所有传感器可以围绕橡胶板2的竖向中轴线呈圆周分布。
56.聚四氟乙烯板5可以嵌设在安装槽4内，并且与安装槽4的槽底粘合。聚四氟乙烯板5的顶面可以放置顶板9，顶板9包括固定在一起的不锈钢板10 和支撑板11，其中不锈钢板10与聚四氟乙烯板5贴合，支撑板11可以固定在不锈钢板10的顶面，以支撑桥体，如此，通过聚四氟乙烯板5与不锈钢板 10之间的低摩擦系数可以实现上部结构的水平位移。在桥梁支座支撑桥梁上部结构的过程中，通过压力传感器环形阵列可以实时监测车辆等动载作用下桥梁结构在桥梁支座位置处的压力和转角。
57.在本实施例中，优选的，如图4所示，所述橡胶板2设置有与所述压力传感器环形阵列相配合的凹槽阵列，压力传感器环形阵列中的压力传感器6分别嵌设在凹槽阵列的不同凹槽12内，所述凹槽12的尺寸与压力传感器6的尺寸相匹配。
58.具体而言，橡胶板2的顶面可以开设多个凹槽12，所有凹槽12可以围绕橡胶板2的竖向中轴线均匀分布形成凹槽阵列。压力传感器环形阵列的不同压力传感器6可以分别嵌入不同凹槽12内，凹槽12的形状和大小可以与压力传感器6相同，如此压力传感器6嵌入凹槽12内后，压力传感器6的周边就与凹槽12壁面抵接，避免压力传感器6在凹槽12内发生位移。
59.在本实施例中，优选的，所述钢盆1边沿处的盆壁上开设有多个导线槽7，不同导线槽7分别对应不同的凹槽12，所述压力传感器6的导线沿导线槽7 引出钢盆1。
60.所述凹槽12可以设置在橡胶板2的边沿处，每个凹槽12正对的钢盆1 的盆壁可以开设导线槽7，导向槽的一端正对所述凹槽12在橡胶板2侧壁上的槽口，另一端竖直向上延伸至钢盆1盆口，如此，导线槽7的两端就可以连通凹槽12和外界，压力传感器6的导线就可以沿导线槽7从桥梁支座引出到外界与监测设备信号连接。如此，当桥梁结构发生移动时，导线就不会受到中间钢板3的挤压，避免线路损坏。
61.所述导线槽7处填充有柔性密封胶。为了防止空气中的水汽、灰尘等从导线槽7进
入中间钢板3与橡胶板2之间，在导线布置完毕后，可以用柔性密封胶将导线槽7填满密封。
62.实施例三、如图所示动载智能监测桥梁支座的结构示意图，该桥梁支座包括：
63.钢盆1；
64.橡胶板2、上座板13，依次叠放在所述钢盆1内；
65.压力传感器环形阵列，设置于所述橡胶板2和上座板之间。
66.具体而言，橡胶板2和上座板13可以依次嵌入叠放在钢盆1盆腔内，由于橡胶板2在三向受力状态下具有部分流体性能的特点，所以可以实现橡胶板 2的乃至桥梁上部结构的小角度转动。在橡胶板2与上座板13之间可以设置一圈压力传感器环形阵列，压力传感器环形阵列可以嵌设在橡胶板2的顶面，压力传感器环形阵列包括有多个压力传感器6，所有传感器围绕支座的竖向中轴线呈阵列分布。
67.上座板13固定在桥梁梁体底面，以支撑梁体。在桥梁支座支撑桥梁上部结构的过程中，通过压力传感器环形阵列可以实时监测桥梁结构在桥梁支座位置处的压力和转角，当压力传感器环形阵列的各个压力传感器单元测得的压力不同时，可分析得到支座受力的不均匀程度及转角变形，进而判断梁体变形情况。
68.在本实施例中，优选的，如图4所示，所述橡胶板2设置有与所述压力传感器环形阵列相配合的凹槽阵列，压力传感器环形阵列中的压力传感器6分别嵌设在凹槽阵列的各凹槽12内，所述凹槽12的尺寸与压力传感器6的尺寸相匹配。
69.具体而言，橡胶板2的顶面可以开设多个凹槽12，所有凹槽12可以围绕支座的中轴线均匀分布形成凹槽阵列。压力传感器环形阵列的不同压力传感器 6可以分别嵌入不同凹槽12内，凹槽12的形状和大小可以与压力传感器6相同，如此压力传感器6粘贴嵌入凹槽12内后，压力传感器6的周边就与凹槽 12壁面抵接，避免压力传感器6在凹槽12内发生位移。
70.在本实施例中，优选的，还包括导线槽7，该导线槽7设置于所述钢盆1 的盆壁上，且一端连通所述凹槽12，另一端沿所述盆壁延伸至钢盆1盆口，所述压力传感器6的导线沿导线槽7引出钢盆1。
71.所述凹槽12可以设置在橡胶板2的边沿处，每个凹槽12正对的钢盆1 的盆壁内侧开设导线槽7，导线槽7的两端分别连通所述钢盆1的盆口和凹槽 12。压力传感器6的导线就可以沿导线槽7从钢盆1内引出到外界与监测设备信号连接。如此，当桥梁结构发生移动时，导线就不会受到上座板13的挤压，避免线路损坏。
72.所述导线槽7处填充有柔性密封胶。为了防止空气中的水汽、灰尘等从导线槽7进入到上座板板13与橡胶板2之间，在导线布置完毕后，可以用柔性密封胶将导线槽7填满密封。
73.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。