测力调高球型支座的制作方法

本发明涉及桥梁支座技术领域，特别涉及一种测力调高球型支座，现实对球型支座垂向承载的实时监测和无级调高功能。

背景技术：

在桥梁建设中，为适应气候影响（如温度变化、气压升降等）以及桥梁不均匀受力等产生的水平位移、转角以及减隔振需求，需要安装桥梁支座进行承载和传递梁体传来的水平力。普通球支主要具有竖向承载、水平滑移与约束、转动等功能，可以很好的给桥梁上部结构以竖向支撑，在桥梁上部结构因温度变化热胀冷缩时提供合适的滑移与约束并在桥梁上部结构因承载变化发生扰曲时提供合适的转角，以释放应力。并且球型支座因具有承载力大、转角大等功能，应用越来越多，目前在实际工程中占据主导地位。

由于在支座安装过程中会出现施工误差或地质原因造成墩台不均匀沉降等情况，容易出现同一梁体上所对应的多个支座水平高度不同，从而出现支座压偏和脱空等危险现象，这严重影响了支座和桥梁的安全使用。解决支座压偏和脱空的问题需对支座的承载位置调高。

目前，球型支座主要通过加垫钢板和注射调高两种调高方式，其中加垫钢板的调高方式，施工难度大且无法现实无级调高，而注射调高方式是通过在支座中开设注射孔道，向支座内部注入填充液，以抬高支座的内部受力结构，其施工难度小且可现实无级调高，因而被广泛采用。但是由于同一梁体下各支座的承载实际情况并不相同，在对每个支座进行注射调高前需对其承载实际情况进行测量，然后根据测量值进行调高，调高完成后也需测量支座的承载情况，以检测调高是否使支座承载调整到合理范围内。因此调高前后的承载检测工作相当繁琐，用时长。而对支座承载情况的检测，都按周期进行，不可能做到实时监测，在支座调高前梁体很可能在某一支座上是脱空的，并且人工检测支座承载检测的可靠性并不高，因此单纯具有注射调高功能的球型钢支座，其调高准确率和可靠性并不高。

申请号为201410591407.6，名称为“一种多向测力球型钢支座”的中国发明专利申请，提供了一种多向测力球型钢支座，能够精确测量传输支座竖向和水平荷载，现实对支座承载情况的实时监测，但是此发明专利申请中的支座不具有调高功能，即使能够检测出支座的承载实时情况，也需要人工进行加垫钢板调高，其施工难度大，而且有可能会对测力弹性体的受力造成影响，降低支座测力的可靠性。如将现有技术中的注射调高支座中的注射结构应用到此专利申请的支座中，需考虑填充液在注入过程中和未凝固时的密封性，注入过程中测力弹性体的受力情况的是否可随填充液的逐渐填充而改变，以及竖向测力传感器对支座承载的感应与填充液的注射是否同步。

技术实现要素：

本发明提供一种测力调高球型支座，现实对球型支座垂向承载的实时监测和无级调高功能。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：测力调高球型支座，包括上座板、与上座板底面形成平面摩擦副的凸球衬板、与凸球衬板底面形成球面摩擦副的凹球衬板和置于凹球衬板正下方的下座板，其特征在于圆环形的垂向测力弹性体支撑在所述的凹球衬板与下座板之间，所述的垂向测力弹性体内侧面装有传感器，在所述的下座板上开设用于注入填充液调节垂向测力弹性体垂向位置的注射孔道，下座板与垂向测力弹性体之间通过密封部件密封。

进一步的，所述的凹球衬板的下部分为下开口圆筒结构，所述的下座板为上开口圆筒结构，所述的垂向测力弹性体顶部和底部分别置于凹球衬板的下开口圆筒结构中和下座板的上开口圆筒结构中，垂直向测力弹性体顶部与凹球衬板的下开圆筒结构之间装有限制垂向测力弹性体水平移动和旋转的垂向定位销。

进一步的，所述的密封部件沿水平方向安装在垂向测力弹性体的底部，所述的垂向测力弹性体底部与下座板的上开口圆筒结构之间为小间隙配合，所述的密封部件与上座板的上开口圆筒结构的内侧壁密封配合，所述的注射孔道通入到密封部件的底面。

进一步的，所述的密封部件包括沿水平方向设置的密封板和高压密封圈，所述的密封板装在垂向测力弹性体的底部，所述的密封板与下座板的上开口圆筒结构小间隙配合，密封板的侧面上开有环向密封槽，所述的高压密封圈压装在所述的环向密封槽中将密封板与下座板的上开口圆筒结构之间的小间隙密封。

进一步的，在下座板上开设多条独立的注射孔道分别通入至密封板的底面。

进一步的，所述的测力调高球型支座还包括水平测力弹性圆环，所述的水平测力弹性圆环的侧面装有测力传感器，所述的上座板的底部具有环形凸台，所述的水平测力弹性圆环设置于环形凸台的内壁与凸球衬板的侧壁之间。

进一步的，所述的环形凸台底部可拆卸的装有环形压板,所述的水平测力弹性圆环置于所述的环形压板上，使水平测力弹性圆环设置在环形凸台与凸球衬板之间的空间内。

进一步的，所述的垂向测力弹性体内侧面沿周向均匀间隔设置四个应变式传感器。

进一步的，所述的水平测力弹性圆环的外侧面沿周向均匀间隔设置四个测力传感器，且四个测力传感器均为薄膜式压力传感器。

本发明的测力调高球型支座可现实普通球型支座竖向承载、水平导向滑移或约束以及转动的功能，其中垂向测力弹性体起到承载和连接凹球衬板和下座板的作用。垂向测力弹性体内侧面装有传感器，感应垂向弹性测力体的受力变形状态，并将感应数值传输到支座的外部数据处理和显示设备中，以实现对支座垂向承载的实时监测；下座板上开设有注射孔道，用于注入填充液调节垂向测力弹性体的垂向位置，并通过密封部件使下座板与垂向测力弹性体密封，保证填充液在注入和未凝固时被有效密封，以现实支座高度的无级调节。在填充液的注入过程中，通过对垂向测力弹性体内侧面的传感器传输数据的监测，可精确的掌握填充液的注入量，使支座无级调高的尺寸更精准，避免支座调高过度，支座承载超出预设承载范围，支座调高后，同一梁体下各个支座的承载均在预设范围内，桥梁安全性能更高。

附图说明

图1为实施例中测力调高球型支座的结构示意图。

图2为密封板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。

如图1所示，测力调高球型支座，包括上座板1、与上座板1底面形成平面摩擦副的凸球衬板2、与凸球衬板2底面形成球面摩擦副的凹球衬板3和置于凹球衬板正下方的下座板4，圆环形的垂向测力弹性体5支撑在所述的凹球衬板3与下座板4之间，所述的垂向测力弹性体5内侧面装有传感器，在所述的下座板4上开设用于注入填充液调节垂向测力弹性体5垂向位置的注射孔道41，下座板4与垂向测力弹性体5之间通过密封部件6密封。

以上所述的测力调高球型支座可现实普通球型支座竖向承载、水平导向滑移或约束以及转动的功能，其中垂向测力弹性体5起到承载和连接凹球衬板3和下座板4的作用。垂向测力弹性体5内侧面装有传感器，感应垂向弹性测力体5的受力变形状态，并将感应数值传输到支座的外部数据处理和显示设备中，以实现对支座垂向承载的实时监测；下座板4上开设有注射孔道41，用于注入填充液调节垂向测力弹性体5的垂向位置，并通过密封部件6使下座板4与垂向测力弹性体5密封，保证填充液在注入和未凝固时被有效密封，以现实支座高度的无级调节。在填充液的注入过程中，通过对垂向测力弹性体5内侧面传感器传输数据的监测，可精确的掌握填充液的注入量，使支座无级调高的尺寸更精准，避免支座调高过度，支座承载超出预设承载范围，支座调高后，同一梁体下各个支座的承载均在预设范围内，桥梁安全性能更高。

具体方案中，所述的凹球衬板3的下部分为下开口圆筒结构，所述的下座板4为上开口圆筒结构，所述的垂向测力弹性体5顶部和底部分别置于凹球衬板3的下开口圆筒结构中和下座板4的上开口圆筒结构中，垂直向测力弹性体5顶部与凹球衬板3的下开圆筒结构之间装有限制垂向测力弹性体5水平移动和旋转的垂向定位销31。凹球衬板3的下开口圆筒结构和下座板4的上开口圆筒结构，可防止垂向测力弹性体5在支座使用过程中从支座中滑出，并且下座板4的上开口圆筒结构，也使垂向测力弹性体5与下座板之间更易密封。通过垂向定位销31可限制垂向测力弹性体5的水平移动和旋转，使垂向测力弹性体5在调高时，水平方向不会发生偏移。其中垂向定位销31均匀的在垂向测力弹性体5和凹球衬板3的下开口结构之间分布多个，以减小单个垂向定位销31的水平受力，提高垂向测力弹性体5沿水平方向的稳定性。

优选方案中，所述的密封部件6沿水平方向安装在垂向测力弹性体5的底部，所述的垂向测力弹性体5底部与下座板4的上开口圆筒结构之间为小间隙配合，在调高时，对垂向测力弹性体5起导向作用；所述的密封部件6与上座板4的上开口圆筒结构的内侧壁密封配合，所述的注射孔道41通入到密封部件6的底面。当填充液从注射孔道41注入到密封部件6的底面时，密封部件6位置上升，与垂向测力弹性体5组成活塞结构，向上移动。以上所述的支座调高的最大值，取决于上座板4的上开口圆筒结构的筒高和垂向测力弹性体5的垂向厚度。

优选方案中，所述的密封部件6包括沿水平方向设置的密封板61和高压密封圈62，所述的密封板61装在垂向测力弹性体5的底部，所述的密封板61与下座板4的上开口圆筒结构小间隙配合，密封板61的侧面上开有环向密封槽611，所述的高压密封圈62压装在所述的环向密封槽611中将密封板61与下座板4的上开口圆筒结构之间的小间隙密封。密封板61和高压密封圈62共同对注入的填充液进行密封，并依靠填充液的压力顶升密封板61以上的结构，使垂向测力弹性体5向上移动，密封板61与下座板4的下开口圆筒结构小间隙配合，对密封板61和高压密封圈62的向上运动起导向作用，同时密封板61也承载了填充液的向上顶升压力，填充液进入密封板61与下座板4之间后，经过一段时间可凝固成固态，并具有良好的受力性能和耐老化性能，填充液固定后，能自动与高压密封圈61分离，保证高压密封圈61的密封功能不受影响。

优选方案中，为方便对支座进行多次调高，在下座板41上开设多条独立的注射孔道41分别通入至密封板61的底面。

优选方案中，所述的测力调高球型支座还包括水平测力弹性圆环7，所述的水平测力弹性圆环7的侧面装有测力传感器，所述的上座板1的底部具有环形凸台11，所述的水平测力弹性圆环7设置于环形凸台11的内壁与凸球衬板2的侧壁之间。用水平测力弹性圆环7侧面的测力传感器感应支座的水平承载，并将实时承载值传输到支座外部的数据处理和显示设备中，现实对支座水平承载的实时监测。

具体方案中，所述的环形凸台11底部可拆卸的装有环形压板12,所述的水平测力弹性圆环7置于所述的环形压板12上，使水平测力弹性圆环7设置在环形凸台11与凸球衬板2之间的空间内。用环形压板12托住水平测力弹性圆环7，当上座板1发生水平滑移时，环形凸台11的内侧壁对水平测力弹性圆环7的外侧壁形成水平压力，水平测力弹性圆环7的内侧壁对凸球衬板2的侧壁形成水平压力，即可通过装在水平测力弹性圆环7侧面上的测力传感器，感应并输出水平测力弹性圆环7侧面所受的水平压力值，即支座的水平承载。

优选方案中，所述的垂向测力弹性体5内侧面沿周向均匀间隔设置四个应变式传感器，可更精准的测出垂向测力弹性体5内侧面的应变情况，根据垂向测力弹性体5垂向受力时垂向变形与水平变形的特定比值，通过对四个测力传感器传输数值的统一对比和分折，更准确的判定支座的垂向承载情况。

优选方案中，所述的水平测力弹性圆环7的外侧面沿周向均匀间隔设置四个测力传感器，无论上座板1向任意方向水平滑移，均可通过测力传感器测出支座的水平承载值。且四个测力传感器均为薄膜式压力传感器。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。例如，所述的密封部件6，也可以包括多层密封板，每层密封板的外侧面压装高压密封圈，每层密封板的底面均有一条或多条注射孔道41通入，使垂向测力弹性体5与下座板4之间形成多层密封，每层密封空间均可多次注入填充液对垂向测力弹性体5的垂向位置进行调节。