[實用新型]一種基于盆式支座改進的智能稱重支座

有效

• 申請號: 201520463379.X
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN204988485U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 周云;陳松柏;陳太平
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01G21/08
• 分類號: G01G21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

橋梁結構的健康監測

背景技術

隨著經濟的迅速發展和和城市化進程逐步加快，各國大力投資發展交通事業，建立了現代化的交通網絡，而橋梁則是連接現代交通的“咽喉”。由于受到使用環境(車輪沖擊、汽車超載)的影響，部分結構材料性質隨著時間增長開始發生衰變，結構性能發生退化，導致結構承載能力和耐久性能降低，橋梁的安全性能受到嚴重的威脅，因此對橋梁結構進行健康監控變得越來越重要。

由于超載超限車輛的荷載遠遠超過了橋梁的設計載荷，當橋梁上長時間經過這類車輛時會致使路面損壞、橋梁開裂，橋梁的使用年限和耐久性受到很大影響，因此要保證橋梁健康的狀況，應當保證其運營條件良好，盡量控制超限超載車輛通行。盆式橡膠支座是鋼構件與橡膠組合而成的支座，對于大跨度橋梁來說是一種比較理想的支座，雖然它具有承載能力大、水平位移量大、轉動靈活等特點，但是其主要作用是承重，功能比較單一。目前橋梁上稱重主要用的是一種利用橋梁本身來對車輛進行稱重的動態稱重(WIM)系統，稱為橋梁動態稱重系統(BWIM)，能確定運營車輛的的軸重、軸數、軸間距等信息，這種稱重系統需要安裝額外的傳感器，安置在橋梁主梁下緣的傳感器能測試橋梁結構在車輛荷載作用下的動態響應，據此計算車輛的軸重等信息。考慮到結構力傳遞的特點，可以對支座進行進一步的改進，使其能夠為橋梁動態稱重提供一些幫助。

發明內容

本研究設計的“智能稱重支座”由橋梁常用的盆式橡膠支座改造而成，其主要特點是不改變傳統盆式橡膠支座的外形和高度，在底板受力位置加設一個輪輻式結構并通過中心凸起的受力面和剛性承重板承受上部結構的重量，輪輻式結構靠近外環的端部利用電阻應變片測試彎曲應變，每組布置兩個應變計成為半橋的泊松比橋路，也可根據實際情況的需要在下表面進行相同的應變計布設，從而實現全橋的泊松比橋路。

利用ABCUS軟件建立三維有限元模型，并對其進行初步受力分析應力分布情況，特別是對輪輻式結構的扇面尺寸進行優化，并進行抗剪應力分析(內環核心區)和抗彎應力分析(外環端部)，通過分析合理設置4個扇面的開孔大小，并進行初步試驗。輪輻式結構設計成功后將傳統盆式橡膠支座進行改造和組裝，試制成品后在液壓試驗機和擬動力試驗機上進行靜動力豎向加載試驗進行標定。通過該支座在橋梁中的布置，讀取應變數據，識別上部荷載從而達到最直觀地測量橋梁車輛載荷的目的。

附圖說明

圖1是智能稱重支座層次分解圖；

圖2是智能稱重支座剖面圖；

圖3是輪輻式結構詳圖；

圖4是智能稱重支座實際應用圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1是智能稱重支座的層次分解圖，智能稱重支座裝置主要是由橋梁上常用的盆式橡膠支座改裝而成，結構構件主要包括：1.上座板、2.聚四氟乙烯滑板、3.中間鋼板、4.橡膠塊、5.剛性承重鋼板、6.輪輻式結構、7.底盆。

圖2是智能稱重支座的剖面圖，支座在安裝過程中上座板和底盆分別與橋梁上部結構和橋臺接觸，聚四氟乙烯滑板和中間鋼板之間摩阻力較小，能夠滿足橋梁較大水平位移的要求，橡膠塊能夠為支座提供一定的轉動能力，智能稱重支座相對于傳統的盆式支座增加了一個輪輻式結構，使支座具有動態稱重的功能。

圖3為輪輻式結構詳圖，輪輻式結構靠近外環的端部利用電阻應變片測試彎曲應變，每組布置兩個應變計成為半橋的泊松比橋路，也可根據實際情況的需要在下表面進行相同的應變計布設，從而實現全橋的泊松比橋路，輪輻式結構通過中心凸起的受力面和剛性承重板承受上部結構的重量，不改變盆式橡膠支座原來的受力性能。

圖4為智能稱重支座實際應用圖，一般橋梁支座的布置主要和橋梁的結構形式有關，在布置支座時需要考慮支座應能同時適應橋梁順橋向和橫橋向的變形，同時能夠可靠的傳遞垂直和水平反力。智能稱重支座的布置與普通盆式橡膠支座布置大致相同，需要注意的是在安放支座過程中嚴格按照程序操作，最好設置支座墊石，安裝前應拆箱作全面檢查及進行清潔，確保支座內部輪輻式結構的使用性能。