一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统

本发明属于桥梁支座，具体涉及一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统。

背景技术：

1、在桥梁工程中，支座作为连接桥梁上部结构与下部结构的关键部件，扮演着至关重要的角色。它不仅确保桥梁上部结构的反力和变形能够可靠地传递给下部结构，而且其稳定性和可靠性直接关系到整座桥梁的安全性能。随着桥梁建设行业的快速发展，特别是在大跨径和特大跨径桥梁的建设中，对支座的承载能力以及其对位移和转角适应性的要求日益增高。

2、为应对这些挑战，新型的大量程弹性支座应运而生，并被广泛应用于斜拉桥、悬索桥等重大桥梁工程。这种大量程弹性支座面临的主要问题是累计变形量大，这就使得对其连续变形量的实时监测变得尤为重要。此外，通过橡胶弹性体的力-位移标定曲线，可以通过测量位移变形来准确判断支座的受力情况。

3、针对这一需求，本发明提出了一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统。该系统在大量程弹性支座系统的腔体内部署了多个激光位移传感器及温度传感器，以实现对支座竖向动态位移的实时、准确监测。这一创新不仅增强了大跨径桥梁的安全监控能力，也为桥梁支座的维护和管理提供了新的技术手段。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述技术问题，本申请的目的在于提供一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统。本发明旨在创新性地实现对大量程弹性支座竖向动态位移的实时监测功能，其核心目的是精确捕捉和记录支座在荷载循环加载下的累计位移变形数据。通过这种高效的监测方法，不仅可以实时评估桥梁支座的状态和性能，而且还能对桥梁结构的整体安全性能进行准确评估。

2、本申请采用的技术方案如下：

3、一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，包括上支座板组件、上钢盖体、下钢制底盆、竖向弹性橡胶支座、激光位移传感器系统以及温度传感器系统，上钢盖体盖合在下钢制底盆上、且两者之间围合形成封闭的腔体空间，该腔体空间中设置所述竖向弹性橡胶支座，所述竖向弹性橡胶支座底部固定安装于所述下钢支撑架中，顶部与所述上钢盖体接触连接，用于满足桥梁在复合荷载作用下的竖向位移需求，所述上钢盖体可相较于下钢制底盆上下滑动；所述上钢盖体的侧部内壁上设置有激光位移传感器系统以及温度传感器系统，下钢制底盆下端侧壁设置有通气孔，以方便激光位移传感器系统以及温度传感器系统的信号线均从通气孔向外引出。

4、进一步地，所述上钢盖体包括支撑顶板及其下端的上筒形环板，下钢制底盆包括下筒形环板及其下端的支撑底座板，上钢盖体的上筒形环板紧贴插入盖合在下钢制底盆的下筒形环板中。

5、进一步地，下筒形环板的顶部与支撑顶板之间沿圆周均匀间隔设置若干竖向限位螺栓，竖向限位螺栓下端通过螺纹固定安装在下筒形环板的顶部，竖向限位螺栓的上端为光滑杆并穿设在所述支撑顶板相应的杆孔中，实现上钢盖体在下钢支撑架上的可上下滑动安装。

6、进一步地，上筒形环板的下端侧壁沿圆周均匀间隔设置若干激光位移传感器系统，上筒形环板的中部侧壁设有温度传感器系统。

7、进一步地，所述激光位移传感器系统包括激光位移传感器本体以及对其安装固定的激光位移传感器固定支架，激光位移传感器固定支架上设有1#固定螺栓孔并通过相应的螺栓固定设置在所述上筒形环板的下端侧壁上，激光位移传感器本体底部设有激光位移传感器信号线，激光位移传感器信号线从所述通气孔向外引出。

8、进一步地，温度传感器系统包括温度传感器本体以及对其安装固定的温度传感器固定支架，温度传感器固定支架上设有2#固定螺栓孔并通过相应的螺栓固定设置在所述上筒形环板的中部侧壁上，温度传感器本体底部设有温度传感器信号线，温度传感器信号线从所述通气孔向外引出。

9、进一步地，上支座板组件包括上支座板、聚四氟乙烯耐磨板以及钢球冠形衬板，聚四氟乙烯耐磨板固定设置于钢球冠形衬板的顶面，所述上支座板覆盖于所述聚四氟乙烯耐磨板表面，两者滑动连接，所述钢球冠形衬板设置于上钢盖体的支撑顶板的内凹弧面中。

10、进一步地，上支座板上还设有上承拉螺栓，上承拉螺栓数量为至少四个，且在上支座板靠近侧部边缘处沿圆周均匀分布。

11、进一步地，竖向弹性橡胶支座是由若干个弹性模块上下对接而成，每个弹性模块均包括弹性本体及其上下两端的弹性连接板，相邻两个弹性模块的弹性连接板上下对齐贴合在一起，并通过限位螺栓进行连接固定。

12、进一步地，下钢制底盆的支撑底座板的四周靠近边缘处分别设置有下承拉螺栓。

13、综上，本发明提出了一种创新的测量竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，该系统主要由以下三部分构成：大量程弹性支座本体、一套高精度高频激光位移传感器系统，以及一个温度传感器系统。

14、本申请的大量程弹性支座系统，包括上支座板组件、上钢盖体、下钢制底盆及竖向弹性橡胶支座等，当上支座板组件在拉拔力和/或压力作用下，内部的竖向弹性橡胶支座会产生相应的竖向位移形变。

15、高精度高频激光位移传感器系统：此系统被布置于大量程弹性支座的腔体内。它的功能是实时采集并传输竖向弹性橡胶支座所发生的位移形变数据。这一系统的设计允许对支座的动态响应进行精确监测，确保数据的实时性和准确性。

16、温度传感器系统：为了消除环境温度对激光位移传感器测量精度的潜在影响，本系统还特别配备了一套温度传感器。这些传感器实时监测支座腔体内的温度，并对激光位移传感器所采集的竖向位移监测数据进行校准。

17、本发明取得的有益效果是：本发明提供了一种有效的技术手段，以实时监控和分析大量程弹性支座在复杂应力条件下的动态响应。通过这种技术，可以更好地理解和预测支座在长期使用和不同环境条件下的性能变化，从而为桥梁的维护和管理提供科学依据。总而言之，该发明不仅增强了桥梁安全监测的能力，而且对于保障桥梁长期稳定运行和及时发现潜在风险具有重要意义。

技术特征：

1.一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于包括上支座板组件、上钢盖体（1-5）、下钢制底盆（1-7）、竖向弹性橡胶支座（1-10）、激光位移传感器系统以及温度传感器系统，上钢盖体（1-5）盖合在下钢制底盆（1-7）上且两者之间围合形成封闭的腔体空间，该腔体空间中设置所述竖向弹性橡胶支座（1-10），所述竖向弹性橡胶支座（1-10）底部固定安装于所述下钢制底盆（1-7）中，顶部与所述上钢盖体（1-5）接触连接，用于对桥梁竖向位移提供缓冲减振，所述上钢盖体（1-5）可相较于下钢制底盆（1-7）上下滑动；所述上钢盖体（1-5）的侧部内壁上设置有激光位移传感器系统以及温度传感器系统，下钢制底盆（1-7）下端侧壁设置有通气孔（1-8），以方便激光位移传感器系统以及温度传感器系统的信号线均从通气孔（1-8）向外引出。

2.如权利要求1所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述上钢盖体（1-5）包括支撑顶板及其下端的上筒形环板，下钢制底盆（1-7）包括下筒形环板及其下端的支撑底座板，上钢盖体（1-5）的上筒形环板紧贴插入盖合在下钢制底盆（1-7）的下筒形环板中。

3.如权利要求2所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述下筒形环板的顶部与支撑顶板之间沿圆周均匀间隔设置若干竖向限位螺栓（1-6），竖向限位螺栓（1-6）下端通过螺纹固定安装在下筒形环板的顶部，竖向限位螺栓（1-6）的上端为光滑杆并穿设在所述支撑顶板相应的杆孔中，实现上钢盖体（1-5）在下钢制底盆（1-7）上的可上下滑动安装。

4.如权利要求2所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述上筒形环板的下端侧壁沿圆周均匀间隔设置若干激光位移传感器系统，上筒形环板的中部侧壁设有温度传感器系统。

5.如权利要求4所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述激光位移传感器系统包括激光位移传感器本体（2-1）以及对其安装固定的激光位移传感器固定支架（2-2），激光位移传感器固定支架（2-2）上设有1#固定螺栓孔（2-4）并通过相应的螺栓固定设置在所述上筒形环板的下端侧壁上，激光位移传感器本体（2-1）底部设有激光位移传感器信号线（2-3），激光位移传感器信号线（2-3）从所述通气孔（1-8）向外引出。

6.如权利要求4所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述温度传感器系统包括温度传感器本体（3-1）以及对其安装固定的温度传感器固定支架（3-2），温度传感器固定支架（3-2）上设有2#固定螺栓孔（3-4）并通过相应的螺栓固定设置在所述上筒形环板的中部侧壁上，温度传感器本体（3-1）底部设有温度传感器信号线（3-3），温度传感器信号线（3-3）从所述通气孔（1-8）向外引出。

7.如权利要求1所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于上支座板组件包括上支座板（11）、聚四氟乙烯耐磨板（1-2）以及钢球冠形衬板（1-3），聚四氟乙烯耐磨板（1-2）固定设置于钢球冠形衬板（1-3）的的顶面，所述上支座板（11）覆盖于所述聚四氟乙烯耐磨板（1-2）表面，两者滑动连接，所述钢球冠形衬板（1-3）设置于上钢盖体（1-5）的支撑顶板的内凹弧面中。

8.如权利要求7所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述上支座板（11）上还设有上承拉螺栓（1-4），上承拉螺栓（1-4）数量为至少两个，且在上支座板（11）靠近侧部边缘处沿圆周均匀分布。

9.如权利要求1所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于所述竖向弹性橡胶支座（1-10）是由若干个弹性模块上下对接而成，每个弹性模块均包括弹性本体及其上下两端的弹性连接板，相邻两个弹性模块的弹性连接板上下对齐贴合在一起，并通过限位螺栓（1-11）进行连接固定。

10.如权利要求2所述的一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，其特征在于下钢制底盆（1-7）的支撑底座板的四周靠近边缘处分别设置有下承拉螺栓（1-9）。

技术总结
本申请公开了一种测竖向动态位移的智能大量程弹性支座系统，包括上支座板组件、上钢盖体、下钢制底盆、竖向弹性橡胶支座、激光位移传感器系统及温度传感器系统，上钢盖体盖合在下钢制底盆上、且两者之间的腔体空间中设置竖向弹性橡胶支座，竖向弹性橡胶支座底部固定安装于下钢制底盆中，顶部与上钢盖体接触连接，上钢盖体可相较于下钢制底盆上下滑动；上钢盖体的侧部内壁上设置有激光位移传感器系统以及温度传感器系统，下钢支撑架下端侧壁设置有通气孔。本申请实现对大量程弹性支座竖向动态位移的实时监测功能，精确捕捉和记录支座在荷载循环加载下的累计位移变形数据，可实时评估桥梁支座的状态和性能，对桥梁结构的整体安全性能进行准确评估。

技术研发人员：李翠华,杨利斌,彭卫兵
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11