具有自检测功能的盆式橡胶支座的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有自检测功能的盆式橡胶支座，属于智能支座【技术领域】。包括钢盆、紧配地设置于钢盆内的橡胶板，所述橡胶板上方设有顶板；所述钢盆侧边缘高于所述橡胶板上表面；所述橡胶板上表面边缘与钢盆接触处还设有黄铜密封圈；还包括至少一个薄膜式压力传感器，所述薄膜式压力传感器的前表面与橡胶板接触。该支座可实时监测支座的受力情况，判断支座的健康状况。可广泛用于各种桥梁及建筑的隔振结构中，实现预警功能。
【专利说明】具有自检测功能的盆式橡胶支座
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能桥梁支座，具体来说，是涉及一种具有自检测功能的盆 式橡胶支座。
【背景技术】
[0002]盆式橡胶支座是一种新型支座，它是将承压的橡胶板嵌入钢制的凹形金属盆中， 使橡胶处于有侧限的受压状态，在三向受力状态下具有流体的性质，通过盆内橡胶的不均 匀压缩，来实现上部结构的转动；同时还可利用填充的聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦 系数小的特点实现水平位移，大大提高了支座的承载能力。并且由于其自身具有结构紧凑、 摩擦系数小、承载力大、重量轻、结构高度小、转动、滑动灵活、成本低等优点，通常适用于大 跨度、大吨位、支座反力大的箱梁桥、斜拉桥和悬索桥。
[0003]从以往桥梁的破坏情况来看，大部分破坏发生在桥梁的支座处，支座作为主要的 传力构件，支座失效将导致整个桥梁的整体倒塌，造成不可估量的严重后果，支座性能的长 期稳定性的对于桥梁整体安全性具有重要的意义。
[0004]但就目前来说，还没有一种可以监测桥梁支座健康状况的设备，或者具有自监测 功能的桥梁支座，也曾有人试图采用传感器来检测桥梁支座的受力情况，但是一般的传感 器无法放到桥梁支座中，即使可以放至桥梁支座中，也会影响支座的受力，产生不良影响。
实用新型内容
[0005]针对上述问题，本实用新型提供一种具有自检测功能的盆式橡胶支座，该支座可 以实时监测支座的受力情况，从而判断支座的健康状况。
[0006]本实用新型通过以下技术手段实现:具有自检测功能的盆式橡胶支座，包括钢盆、 紧配地设置于钢盆内的橡胶板，所述橡胶板上方设有顶板；所述钢盆侧边缘高于所述橡胶 板上表面；所述橡胶板上表面边缘与钢盆接触处还设有密封圈；还包括至少一个薄膜式压 力传感器，所述薄膜式压力传感器的前表面与橡胶板接触。
[0007]本实用新型还可做以下改进:
[0008]所述薄膜式压力传感器为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包括不 锈钢膜片和设于该膜片表面的合金电阻。该传感器在压力介质直接作用的不锈钢膜片上制 作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上淀积成合金 电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支座的力学性 倉泛。
[0009]所述密封圈为黄铜质密封圈。
[0010]所述顶板与钢盆侧边缘之间还设有防尘圈。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0011]所述顶板和橡胶板之间还从上到下依次设有不锈钢冷轧钢板、聚四氟乙烯板和中 间钢板；所述聚四氟乙烯板嵌入所述中间钢板上表面，所述中间钢板与钢盆侧边缘之间还 设有防尘圈。用于防止灰尘进入钢盆内腔。[0012]所述中间钢板上部设有向周向伸出的外沿部分一，所述顶板设有向周向伸出并向 下延伸的外沿部分二，并且外沿部分一和外沿部分二在水平方向上相对应；所述外沿部分 一和外沿部分二水平方向的对应面上分别设有侧向不锈钢条和三层复合材料SF-1导向滑 条。
[0013]所述橡胶板上还紧配的设有下衬板；所述防尘圈内钢盆侧边缘上还固定设有高阻 尼橡胶圈。用于减震。
[0014]所述薄膜式压力传感器位于钢盆内表面，其背面与钢盆连接，所述钢盆预留小孔， 用于薄膜压力传感器导线的引出。
[0015]所述顶板上方及所述钢盆下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒，所述套筒与 顶板及钢盆之间设有垫圈。
[0016]所述导线采用高温屏蔽极细导线。
[0017]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为:
[0019]I)本实用新型的具有自检测功能的盆式橡胶支座，可以实时监测支座的受力情 况，从而判断支座的健康状况。并且可以通过对监测数据的后期处理实现预警功能，即当支 座应力超过允许值或刚度突然发生变化时，能够自动报警，避免桥梁等建筑的倒塌，避免惨 剧的发生。
[0020]2)本实用新型首次将用于液体压力监测的溅射薄膜压力传感器转用至盆式橡胶 支座中，将溅射薄膜压力传感器的前表面与橡胶板的橡胶材料硫化形成一个整体，并通过 其背面的不锈钢膜片与钢盆连接在一起，与整个支座融为一体，不影响支座的力学性能，且 溅射薄膜压力传感器体积较小，更加不影响支座的力学性能。
[0021]3)本实用新型采用的溅射薄膜压力传感器具有较好疲劳性能，交变应力循环次数 >5000万次，同时，这种薄膜传感器可长时期在-40?150摄氏度的工作温度下稳定工作。
[0022]4)本实用新型的具有自检测功能的盆式橡胶支座，应用范围广，构造简单，不影响 支座的各项力学性能；成本低，适用于广泛的推广运用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为具有自检测功能的常规型盆式橡胶支座示意图
[0024]图2为具有自检测功能的减震型固定盆式橡胶支座示意图
[0025]图3为具有自检测功能的双向活动型盆式橡胶支座示意图
[0026]图4为具有自检测功能的减震型单向活动盆式橡胶支座示意图
[0027]图5为具有自检测功能的单向活动型盆式橡胶支座示意图
[0028]图6传感器布置处局部构造图
[0029]图7为具有自检测功能的盆式橡胶支座设备连接图。
[0030]图中:1.顶板；2.不锈钢冷轧钢板；3.聚四氟乙烯板；4.中间钢板；5.钢盆；6.橡 胶板；7.密封圈；8.防尘圈；9.垫圈；10.套筒；11.侧向不锈钢条；12.导向滑条；13.下 衬板；14.高阻尼橡胶圈；15.薄膜式压力传感器；16.小孔；17.外沿部分一 ；18.外沿部分 二；19.导线；20.不锈钢薄膜；21.合金电阻。【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0032]实施例1
[0033]具有自检测功能的盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配地设置于钢盆5内的橡胶板6， 所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述橡胶板6上表面；所述橡胶板6 上表面边缘与钢盆接触处还设有密封圈7 ;还包括至少一个薄膜式压力传感器15，所述薄 膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。
[0034]当压力作用于薄膜压力传感器的薄膜时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一 个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，该信号经过处理，转变为可 读形式的压力数据。
[0035]实施例2
[0036]如图1所示的具有自检测功能的常规型盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配地设置于 钢盆5内的橡胶板6，所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述橡胶板6 上表面；所述橡胶板6上表面边缘与钢盆接触处还设有铜质密封圈7 ;还包括至少一个薄膜 式压力传感器15，所述薄膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。
[0037]所述薄膜式压力传感器15为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包 括不锈钢膜片20和设于该膜片表面的合金电阻21。该传感器在压力介质直接作用的不锈 钢膜片上制作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上 淀积成合金电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支 座的力学性能。
[0038]所述顶板I与钢盆5侧边缘之间还设有防尘圈8。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0039]所述薄膜式压力传感器15位于钢盆5内表面，其背面与钢盆5连接，所述钢盆预 留小孔16，用于薄膜压力传感器导线19的引出，如图6所示。
[0040]所述顶板I上方及所述钢盆5下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒10，所述 套筒10与顶板I及钢盆5之间设有垫圈9。
[0041]所述导线19采用高温屏蔽极细导线。
[0042]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0043]当压力作用于薄膜压力传感器时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一个电压 信号，该信号经过通过传感器导线传导至支座外的信号处理设备和数据传输装置，转变为 可读形式的监测数据传输至控制室，进行数据的后期处理，当支座压应力值超出允许压应 力值或刚度发生突变时发出安全警报。
[0044]实施例3
[0045]如图2所示的具有自检测功能的减震型固定盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配地设 置于钢盆5内的橡胶板6，所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述橡胶 板6上表面；所述橡胶板6上表面边缘与钢盆接触处还设有铜质密封圈7 ;还包括至少一个 薄膜式压力传感器15，所述薄膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。
[0046]所述薄膜式压力传感器15为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包括不锈钢膜片20和设于该膜片表面的合金电阻21。该传感器在压力介质直接作用的不锈 钢膜片上制作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上 淀积成合金电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支 座的力学性能。
[0047]所述顶板I与钢盆5侧边缘之间还设有防尘圈8。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0048]所述橡胶板上还紧配的设有下衬板13 ;所述防尘圈8内钢盆5侧边缘上还固定设 有高阻尼橡胶圈14。用于减震。
[0049]所述薄膜式压力传感器15位于钢盆5内表面，其背面与钢盆5连接，所述钢盆预 留小孔16，用于薄膜压力传感器导线19的引出，如图6所示。
[0050]所述顶板I上方及所述钢盆5下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒10，所述 套筒10与顶板I及钢盆5之间设有垫圈9。
[0051]所述导线19采用高温屏蔽极细导线。
[0052]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0053]当压力作用于薄膜压力传感器时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一个电压 信号，该信号经过通过传感器导线传导至支座外的信号处理设备和数据传输装置，转变为 可读形式的监测数据传输至控制室，进行数据的后期处理，当支座压应力值超出允许压应 力值或刚度发生突变时发出安全警报。
[0054]实施例4
[0055]如图3所示的具有自检测功能的双向活动型盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配地设 置于钢盆5内的橡胶板6，所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述橡胶 板6上表面；所述橡胶板6上表面边缘与钢盆接触处还设有铜质密封圈7 ;还包括至少一个 薄膜式压力传感器15，所述薄膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。
[0056]所述薄膜式压力传感器15为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包 括不锈钢膜片20和设于该膜片表面的合金电阻21。该传感器在压力介质直接作用的不锈 钢膜片上制作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上 淀积成合金电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支 座的力学性能。
[0057]所述顶板I和橡胶板6之间还从上到下依次设有不锈钢冷轧钢板2、聚四氟乙烯板 3和中间钢板4 ;所述聚四氟乙烯板3嵌入所述中间钢板4上表面，所述中间钢板4与钢盆 5侧边缘之间还设有防尘圈8。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0058]所述薄膜式压力传感器15位于钢盆5内表面，其背面与钢盆5连接，所述钢盆预 留小孔16，用于薄膜压力传感器导线19的引出，如图6所示。
[0059]所述顶板I上方及所述钢盆5下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒10，所述 套筒10与顶板I及钢盆5之间设有垫圈9。
[0060]所述导线19采用高温屏蔽极细导线。
[0061]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0062]当压力作用于薄膜压力传感器时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一个电压信号，该信号经过通过传感器导线传导至支座外的信号处理设备和数据传输装置，转变为 可读形式的监测数据传输至控制室，进行数据的后期处理，当支座压应力值超出允许压应 力值或刚度发生突变时发出安全警报。
[0063]实施例5
[0064]如图4所示的具有自检测功能的减震型单向活动盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配 地设置于钢盆5内的橡胶板6，所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述 橡胶板6上表面；所述橡胶板6上表面边缘与钢盆接触处还设有铜质密封圈7 ;还包括至少 一个薄膜式压力传感器15，所述薄膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。
[0065]所述薄膜式压力传感器15为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包 括不锈钢膜片20和设于该膜片表面的合金电阻21。该传感器在压力介质直接作用的不锈 钢膜片上制作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上 淀积成合金电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支 座的力学性能。
[0066]所述顶板I和橡胶板6之间还从上到下依次设有不锈钢冷轧钢板2、聚四氟乙烯板 3和中间钢板4 ;所述聚四氟乙烯板3嵌入所述中间钢板4上表面，所述中间钢板4与钢盆 5侧边缘之间还设有防尘圈8。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0067]所述中间钢板4上部设有向周向伸出的外沿部分一 17，所述顶板设有向周向伸出 并向下延伸的外沿部分二 18，并且外沿部分一 17和外沿部分二 18在水平方向上相对应； 所述外沿部分一 17和外沿部分二 18水平方向的对应面上分别设有侧向不锈钢条11和导 向滑条12。
[0068]所述导向滑条12为三层复合材料SF-1导向滑条。
[0069]所述橡胶板上还紧配的设有下衬板13 ;所述防尘圈8内钢盆5侧边缘上还固定设 有高阻尼橡胶圈14。用于减震。
[0070]所述薄膜式压力传感器15位于钢盆5内表面，其背面与钢盆5连接，所述钢盆预 留小孔16，用于薄膜压力传感器导线19的引出，如图6所示。
[0071]所述顶板I上方及所述钢盆5下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒10，所述 套筒10与顶板I及钢盆5之间设有垫圈9。
[0072]所述导线19采用高温屏蔽极细导线。
[0073]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0074]当压力作用于薄膜压力传感器时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一个电压 信号，该信号经过通过传感器导线传导至支座外的信号处理设备和数据传输装置，转变为 可读形式的监测数据传输至控制室，进行数据的后期处理，当支座压应力值超出允许压应 力值或刚度发生突变时发出安全警报。
[0075]实施例6
[0076]如图5所述的具有自检测功能的单向活动型盆式橡胶支座，包括钢盆5、紧配地设 置于钢盆5内的橡胶板6，所述橡胶板6上方设有顶板I ;所述钢盆5侧边缘高于所述橡胶 板6上表面；所述橡胶板6上表面边缘与钢盆接触处还设有铜质密封圈7 ;还包括至少一个 薄膜式压力传感器15，所述薄膜式压力传感器15的前表面与橡胶板6接触。[0077]所述薄膜式压力传感器15为溅射薄膜压力传感器，所述溅射薄膜压力传感器包 括不锈钢膜片20和设于该膜片表面的合金电阻21。该传感器在压力介质直接作用的不锈 钢膜片上制作了组成惠斯登电桥的合金薄膜应变单元，该合金材料以分子形式在弹性体上 淀积成合金电阻，该电阻与弹性体以分子键合“融”为一体，因此这种压力传感器不影响支 座的力学性能。
[0078]所述顶板I和橡胶板6之间还从上到下依次设有不锈钢冷轧钢板2、聚四氟乙烯板 3和中间钢板4 ;所述聚四氟乙烯板3嵌入所述中间钢板4上表面，所述中间钢板4与钢盆 5侧边缘之间还设有防尘圈8。用于防止灰尘进入钢盆内腔。
[0079]所述中间钢板4上部设有向周向伸出的外沿部分一 17，所述顶板设有向周向伸出 并向下延伸的外沿部分二 18，并且外沿部分一 17和外沿部分二 18在水平方向上相对应； 所述外沿部分一 17和外沿部分二 18水平方向的对应面上分别设有侧向不锈钢条11和导 向滑条12。
[0080]所述导向滑条12为三层复合材料SF-1导向滑条。
[0081]所述薄膜式压力传感器15位于钢盆5内表面，其背面与钢盆5连接，所述钢盆预 留小孔16，用于薄膜压力传感器导线19的引出，如图6所示。
[0082]所述顶板I上方及所述钢盆5下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒10，所述 套筒10与顶板I及钢盆5之间设有垫圈9。
[0083]所述导线19采用高温屏蔽极细导线。
[0084]还设有安装于支座外的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输 至控制室。
[0085]当压力作用于薄膜压力传感器时，使膜片产生微小的形变，使电桥产生一个电压 信号，该信号经过通过传感器导线传导至支座外的信号处理设备和数据传输装置，转变为 可读形式的监测数据传输至控制室，进行数据的后期处理，当支座压应力值超出允许压应 力值或刚度发生突变时发出安全警报。
[0086]上述的实施例仅为本实用新型的优选实施例，不能以此来限定本实用新型的权利 范围，因此，依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.具有自检测功能的盆式橡胶支座，包括钢盆(5)、紧密地设置于钢盆(5)内的橡胶板(6)，所述橡胶板(6)上方设有顶板(I);所述钢盆(5)侧边缘高于所述橡胶板(6)上表面； 所述橡胶板(6)上表面边缘与钢盆接触处还设有密封圈(7);其特征在于:还包括至少一个 薄膜式压力传感器(15)，所述薄膜式压力传感器(15)的前表面与橡胶板(6)接触。
2.根据权利要求1所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述薄膜式 压力传感器(15)为溅射薄膜压力传感器。
3.根据权利要求2所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述顶板(I) 与钢盆(5)侧边缘之间还设有防尘圈(8)。
4.根据权利要求1所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述顶板(I) 和橡胶板(6 )之间还从上到下依次设有不锈钢冷轧钢板(2 )、聚四氟乙烯板(3 )和中间钢板(4);所述聚四氟乙烯板(3)嵌入所述中间钢板(4)上表面，所述中间钢板(4)与钢盆(5)侧 边缘之间还设有防尘圈(8)。
5.根据权利要求4所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述中间钢 板(4)上部设有向周向伸出的外沿部分一(17)，所述顶板设有向周向伸出并向下延伸的外 沿部分二(18)，并且外沿部分一(17)和外沿部分二( 18)在水平方向上相对应；所述外沿部 分一(17)和外沿部分二(18)水平方向的对应面上分别设有侧向不锈钢条(11)和三层复合 材料SF-1导向滑条(12)。
6.根据权利要求3所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述橡胶板 上还紧配的设有下衬板(13);所述防尘圈(8)内钢盆(5)侧边缘上还固定设有高阻尼橡胶 圈(14)。
7.根据权利要求5所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述橡胶板 上还紧配的设有下衬板(13);所述防尘圈(8)内钢盆(5)侧边缘上还固定设有高阻尼橡胶 圈(14)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于: 所述薄膜式压力传感器(15)位于钢盆(5)内表面，其背面与钢盆(5)连接，所述钢盆预留小 孔(16)，用于薄膜压力传感器导线(19)的引出。
9.根据权利要求8所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:所述顶板(I) 上方及所述钢盆(5)下方还分别设有与建筑物固定安装的套筒(10)，所述套筒(10)与顶板(I)及钢盆(5)之间设有垫圈(9)。
10.根据权利要求9所述的具有自检测功能的盆式橡胶支座，其特征在于:还设有安装 于支座外侧的信号处理设备和数据传输装置，并将支座的监测数据传输至控制室。
【文档编号】E01D19/04GK203451990SQ201320468427
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】于芳, 姜瑞娟, 陈宜言 申请人:深圳市市政设计研究院有限公司