一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰的制作方法

本技术涉及桥梁转体施工，特别涉及一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰。

背景技术：

1、随着国家经济水平的快速发展，我国交通事业迎来了高速发展时期，高速公路和铁路的密度在不断逐渐增大，需要跨越既有铁路或公路的新建桥梁工程越来越多。传统的悬臂拼装、悬臂浇筑、原位现浇等施工工艺并不能顺利进行，甚至根本无法施工，这样大大的影响了施工的进度。转体施工与以往悬臂拼装、悬臂浇筑、原位现浇等施工工艺相比，具有不干扰交通、不间断通航、施工快速、经济效益等优点。目前跨越既有铁路或公路主要采用转体施工方法，其具有不影响既有线路的通行、施工快捷、安全性高、质量可靠、经济性好等诸多优点，越来越受到人们的关注。

2、转体球铰是桥梁转体施工中的核心部件，是保证桥梁转体成功的关键。但随着桥梁技术的发展，桥梁转体跨度、重量越来越大，对转体施工过程中安全性要求越来越高。因此，需要一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰来解决上述问题。

3、转体球铰的测力主要是从转体施工的安全性、转体状态监测等方面考虑。目前，桥梁转体结构载荷监测的测量方法多数采用局部或竖向载荷分力测力方法。而现有的测力转体球铰在实际应用前需完成竖向测力标定，确定竖向承载与测力元件输出数据之间的关系曲线，但随着转体球铰结构、重量越来越大，桥梁转体球铰的设计竖向承载力更是达到数几万吨，并没有匹配的超大吨位试验机提供竖向载荷完成标定。例如，公开号为cn109972534a的中国专利公开了一种测力转体中心支座及其测力系，该中心支座包括：下支座、弹性体、中间衬板、上球铰和测力装置。其中，下支座设置有第一凹槽，弹性体设置于第一凹槽内，中间衬板设置于弹性体上部，上球铰设置于中间衬板上部，多个测力装置设置于下支座周围的预设孔中，用于测量中心支座的受力情况。该设置虽然能够实现实时的支座压力监测，能够为技术人员施工提供数据支持，方便进行配重，提升配重的准确性，保证施工的质量和施工进度。但是，该设置中多个测力装置设置于下支座周围的预设孔中，该设置中的压力传感器在受到压力时容易由于压力分布不均导致的检测失真。

4、因此，为进一步解决测力球铰线性度不理想和大吨位球铰无法标定的问题仍需进一步研究。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型旨在提出一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，采用线性度好的局部压强测力法，可以在较小的范围内实现大吨位球铰的竖向标定，最终解决竖向载荷标定线性度不理想和超大吨位无法标定的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，包括上球铰、下球铰、球铰底座和测力装置，在所述上球铰与所述下球铰之间设置非金属承压滑板，所述下球铰设置在所述球铰底座上，所述测力装置包括测力传感器和弹性元件，所述测力装置设置在所述下球铰下方的球铰底座内部，进行转体球铰竖向载荷实时监测。

4、进一步的，所述非金属承压滑板嵌入所述下球铰，所述上球铰与所述下球铰呈上下状布置，所述上球铰与所述非金属承压滑板组成球面摩擦副。

5、进一步的，在所述下球铰与所述上球铰的中心处设置中心销轴，所述中心销轴位于上球铰和下球铰中部拼成的密封空间内，用于转动中心定位。

6、进一步的，所述的球铰底座为朝上开口的盆腔结构，在所述球铰底座上设置用于放置测力传感器的放置凹槽和数据引线槽，所述球铰底座与混凝土连接。

7、进一步的，所述放置凹槽为中心布置单个，或者，所述放置凹槽沿圆周均匀布置多个，或者，所述放置凹槽设置在所述球铰底座的中心处和在圆周上均布布置多个。

8、进一步的，所述测力传感器放置于所述球铰底座上的放置凹槽，且其上感应面与球铰底座盆腔表面齐平，弹性元件布置在下球铰与测力传感器之间。

9、进一步的，所述弹性元件采用分片式布局单独覆盖在多个放置凹槽的测力传感器上，或者，所述弹性元件采用整体式布局一体覆盖在多个放置凹槽的测力传感器上。

10、进一步的，所述弹性元件呈圆形或者方形结构设计，所述弹性元件与测力传感器的感性面接触，且所述弹性元件的底面尺寸大于所述测力传感器接触面尺寸。

11、进一步的，所述测力传感器为压强传感器，在传感器内部自带油腔结构。

12、进一步的，所述测力装置还包括数据采集装置，所述数据采集装置通过连接导线与测力传感器相连，所述连接导线放置在数据引线槽内，所述测力传感器输出量为在数据采集装置上显示所述弹性元件的压强值。

13、相对于现有技术，本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰具有以下优势：

14、(1)本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,通过在下球铰下方的球铰底座内部设置用于进行转体球铰竖向载荷实时监测的测力装置，结构简单，检测精准，有助于提高转体球铰结构的安全性、可靠性和维护效率。

15、(2)本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,通过实测测力弹性元件压强的变化，达到动态监测转体球铰竖向结构载荷的目的,将监测球铰竖向结构载荷的变化转换成监测测力弹性元件的压强的变化，实测数据线性度好，受板材变形影响小。

16、(3)本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,通过局部压强法监测转体球铰整体竖向结构载荷，可以在低载荷范围内标定，满足大范围载荷要求，解决大吨位标定困难的问题。

17、(4)本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,具有很强的普适性，对常规转体球铰的结构改动较少，适用于不同吨位的转体球铰。

18、(5)本实用新型所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,有效地提高桥梁转体过程中的安全性和风险防控能力，满足桥梁转体球铰智能化、信息化发展的需求。

技术特征：

1.一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，包括上球铰(2)、下球铰(3)、球铰底座(4)和测力装置，在所述上球铰(2)与所述下球铰(3)之间设置非金属承压滑板(5)，所述下球铰(3)设置在所述球铰底座(4)上，所述测力装置包括测力传感器(8)和弹性元件(7)，所述测力装置设置在所述下球铰(3)下方的球铰底座(4)内部，进行转体球铰竖向载荷实时监测。

2.根据权利要求1所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述非金属承压滑板(5)嵌入所述下球铰(3)，所述上球铰(2)与所述下球铰(3)呈上下状布置，所述上球铰(2)与所述非金属承压滑板(5)组成球面摩擦副。

3.根据权利要求2所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，在所述下球铰(3)与所述上球铰(2)的中心处设置中心销轴(6)，所述中心销轴(6)位于上球铰(2)和下球铰(3)中部拼成的密封空间内，用于转动中心定位。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述的球铰底座(4)为朝上开口的盆腔结构，在所述球铰底座(4)上设置用于放置测力传感器(8)的放置凹槽(4-1)和数据引线槽(4-2)，所述球铰底座(4)与混凝土连接。

5.根据权利要求4所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述放置凹槽(4-1)为中心布置单个，或者，所述放置凹槽(4-1)沿圆周均匀布置多个，或者，所述放置凹槽(4-1)设置在所述球铰底座(4)的中心处和在圆周上均布布置多个。

6.根据权利要求5所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述测力传感器(8)放置于所述球铰底座(4)上的放置凹槽(4-1)，且其上感应面与球铰底座盆腔表面齐平，弹性元件(7)布置在下球铰(3)与测力传感器(8)之间。

7.根据权利要求6所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述弹性元件(7)采用分片式布局单独覆盖在多个放置凹槽(4-1)的测力传感器(8)上，或者，所述弹性元件(7)采用整体式布局一体覆盖在多个放置凹槽(4-1)的测力传感器(8)上。

8.根据权利要求7所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述弹性元件(7)呈圆形或者方形结构设计，所述弹性元件(7)与测力传感器(8)的感性面接触，且所述弹性元件(7)的底面尺寸大于所述测力传感器(8)接触面尺寸。

9.根据权利要求1或8所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述测力传感器(8)为压强传感器，在传感器内部自带油腔结构。

10.根据权利要求9所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，其特征在于，所述测力装置还包括数据采集装置(10)，所述数据采集装置(10)通过连接导线与测力传感器(8)相连，所述连接导线放置在数据引线槽(4-2)内，所述测力传感器(8)输出量为在数据采集装置(10)上显示所述弹性元件(7)的压强值。

技术总结
本技术提供了一种具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰，包括上球铰、下球铰、球铰底座和测力装置，在所述上球铰与所述下球铰之间设置非金属承压滑板，所述下球铰设置在所述球铰底座上，所述测力装置包括测力传感器和弹性元件，所述测力装置设置在所述下球铰下方的球铰底座内部，进行转体球铰竖向载荷实时监测。本技术所述的具有结构载荷监测功能的桥梁转体球铰,通过在下球铰下方的球铰底座内部设置用于进行转体球铰竖向载荷实时监测的测力装置，结构简单，检测精准，有助于提高转体球铰结构的安全性、可靠性和维护效率。

技术研发人员：何平银,郑朋飞,成正江,高健,韩家山,宋建平,顾海龙,杨康
受保护的技术使用者：中船双瑞（洛阳）特种装备股份有限公司
技术研发日：20230621
技术公布日：2024/1/25