一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法与流程

本发明涉及一种桥梁结构件及测力调高方法，具体涉及一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法。

背景技术：

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它能将桥梁上部结构的反力和变形（位移和转角）可靠的传递给桥梁下部结构，其中盆式支座具有承载力大、位移大、转角灵活且各向转动性能一致、温度适用范围广的优点，因而被广泛运用在市政、公路、铁路桥梁中。

在桥梁的施工和运行过程中，为了确保桥梁的安全，一是需要随时了解支座的受力状况（包括竖向承载力、结构各截面的内力分布情况等），另外当发生下述情况时：

（1）当软土地基墩台基础不均匀沉降，

（2）或各种预制梁和连续结构在张拉后产生的微量变形，

（3）梁体结构支撑垫石标高难以避免的施工误差等因素导致桥梁支座承压不均匀甚至出现的“三条腿”现象，将会改变上、下部结构的受力状态，一般需要通过桥梁支座对施工高度误差和使用期间产生的桥梁高差进行调整，实现对各支座受力进行调整。

现有的盆式支座存在的问题是：

1．没有测力功能，在使用过程中无法检测支座的受力状况、读取支座的竖向承载力，无法准确了解结构各截面的内力分布情况，无法对桥梁设计理论的可靠性和设计方法的合理性作出验证，给支座的维护及结构监测带来很大的不便；当盆式支座在运营过程中出现异常时，不能直观检测到支座的受力状况，从而无法判断桥梁上部结构的运营状态，不利于及时监测和评估桥梁结构的健康状况；

2．现有的盆式支座主要采取垫板调高、螺旋式调高和加注调高方式，存在如下不足：

（1）垫板调高和螺旋式调高方式需顶升梁体才能实现支座的调高，调高方法和流程复杂，施工麻烦，成本高；

（2）加注调高方式虽然不需要顶升梁体，但调高前只能根据支座的理论承载受力情况进行分析或通过人工检测支座受力进行来确定调高量，确定调高量的周期长、准确率低，调高过程中以及调高后无法确定各支座的受力变化，给结构的安全性带来隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法，以克服上述现有技术所存在的不足。

本发明采用的技术方案是：

一种多功能盆式支座，包括支座本体，所述支座本体包括支座顶板和支座底板，支座顶板与支座底板的盆腔之间安装钢衬板；还包括调高系统和测力系统；

所述调高系统包括安装在支座本体内的调节密封板、填充垫板和安装在支座本体外部的高压加注装置，所述调节密封板和填充垫板依次安装在钢衬板底面的盆腔内，填充垫板与支座底板盆腔的内壁小间隙配合，调节密封板与盆腔内壁配合的外缘设置有镶嵌密封圈的环形凹槽，环形凹槽内装配密封圈，从而使调节密封板与支座底板盆腔内壁密封配合,使调节密封板与填充垫板之间构成密闭空间；

所述填充垫板上设有用于注入填充材料的填充管道，填充管道的输出口通向调节密封板与填充垫板之间的密闭空间，填充管道的输入口与设置在支座底板外侧的调高管路接口相通；

所述高压加注装置包括高压泵和单向阀，高压泵的输出口通过单向阀与调高管路接口连通，高压泵的输入口通过过滤器与料罐连通，所述高压泵与单向阀之间设压力表；

所述测力系统包括安装在支座本体内的承压弹性体和光纤光栅测力元件以及安装在支座本体外部的检测装置，所述检测装置包括解调仪和计算机；

所述承压弹性体封闭安装在填充垫板底部的盆腔内，承压弹性体与盆腔内壁配合的外缘设置有密封铜环，所述支座底板外周的一侧设置有光纤光栅测力元件，光纤光栅测力元件的感应头伸进支座底板盆腔内与承压弹性体接触，光纤光栅测力元件外端通过信号线与检测装置的解调仪连接，解调仪通过无线网络或有线网络与计算机连接。

其进一步的技术方案是：所述填充垫板上的填充管道为n条，与其对应的设置在支座底板外侧的调高管路接口有n个，n为1-5之间的任意整数。

更进一步：所述钢衬板上面设平面凹槽，平面凹槽内镶嵌耐磨滑板，支座顶板底部焊接不锈钢滑板，不锈钢滑板与耐磨滑板贴紧配合从而形成平面滑动摩擦副。

更进一步：所述耐磨滑板为聚四氟乙烯滑板或改性聚四氟乙烯滑板或超高分子量聚乙烯耐磨滑板，所述耐磨滑板或采取锚接紧固方式镶嵌在钢衬板的凹槽内，或采用粘结剂通过粘结加螺钉的紧固方式镶嵌在钢衬板的凹槽内。

其另一的技术方案是：

一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法，所述方法为上述的一种多功能盆式支座的安装方法和用其进行测力调高的方法，包括如下步骤：

s1.安装多功能盆式支座

s11.安装支座本体：将多功能盆式支座本体安装在墩台垫石上；

s12.测力元件调零：将安装在支座底板盆腔外侧的光纤光栅测力元件调零；

s13.架设或浇注上部梁体；

s2.测力

s21.安装检测装置；

将外部的检测装置与支座本体连接：通过信号线将检测装置的解调仪与安装在支座底板盆腔外侧的光纤光栅测力元件连接，解调仪通过无线网络或有线网络传输到计算机；

s22.启动检测装置进行测力；

s23.通过计算机监测支座载荷受力变化情况；

s3.调整高度

s31.根据测力系统对支座载荷受力监测情况，确定支座是否需要调整高度；

s311.如需要调整高度.确定支座所需调整高度值；

s312.支座所需调整高度值须在设计预留量范围之内；

s313.根据确定的调整高度值计算填充材料用量；

s32.安装高压加注装置；

将调高系统之高压加注装置与支座本体连接：用高压管路将外部高压加注装置的单向阀与设置在支座底板外侧的调高管路接口连通；

s33.加注填充材料

s331.检查外部高压加注装置的性能；

s332.在高压加注装置的料罐中加入填充材料，在支座四角安装好千分表；

s333.启动高压泵将填充材料注入支座内部由调节密封板与填充垫板之间构成的密闭空间内，随着注入支座内部的填充材料量的增加，调节密封板将钢衬板和支座顶板顶起均匀缓慢升高；

s334.在加注填充材料过程中，通过在支座四角安装的千分表观察支座高度的变化对支座的高度进行调整：

s335.在加注填充材料过程中，检查支座工作受力状态和支座有无填充材料泄漏情况，同步监测同一片梁相邻支座支座反力变化；

s336.达到设定高度或符合设定的支座载荷后，关闭阀门，停止加注填充材料，记录实际调整高度值；

s4.拆除外部高压加注装置

调整完成后及时拆除外部高压加注装置，并用专用溶剂清洗，防止堵塞；

s5.监测

定期检查支座的高度变化及受力情况。

进一步：

在加注填充材料过程中，或在后期需要调高时，如原填充管道由于自然硫化固化被封堵，则利用另外的填充管道加注。

由于采用上述方案，与现有技术相比，本发明之一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法具有以下有益效果：

1．该多功能盆式支座结构紧凑，设计合理，带有调高系统，利用支座内部构件形成密封腔体，通过加注设备向支座内部加入填充材料，即可实现无级调高达到承压均匀的功能，无需顶升梁体可实现支座的无级调高，简化了调高流程，施工便利，调高方法简便可靠；当发生支座卸载脱空时能及时调高，以避免车辆过桥时出现三点支承，避免桥梁发生灾难性事故；

2．该多功能盆式支座外侧设置有调高管路接口，可与调高加注管道快速连接与拆卸，安装和拆卸快捷简便；

3.该盆式支座带有测力系统，通过测力系统可以检测到支座的竖向承载力，实现对盆式支座竖向承载力进行准确、连续、有效的监测，使之能及时了解桥梁支座的受力状况；

4．采用光纤光栅测力元件光波信号变化来检测支座的竖向承载力，不需要提供电源，抗干扰能力强，工况的适应性强，有很好的耐久性能，可以提高检测的准确性及可靠性，可以实现人工检测或自动检测，支座与光纤光栅测力元件相对独立，安装方便，便于后期的维护和更换；

5.采用光纤技术，通过网络技术将结构的多个支座联网集成，可实现实时对多个支座受力的集中检测和自动监测。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明之一种多功能盆式支座结构示意图：

图2为图1之a部放大图；

图中：

1—支座顶板，2—耐磨滑板，3—钢衬板，4—支座底板，5—调节密封板，6—填充垫板，61—填充管道，7—密封圈，8—密封铜环，9—光纤光栅测力元件，10—承压弹性体，11—调高管路接口，12—检测装置，121—解调仪，122—计算机，13—高压加注装置，131—单向阀，132—压力表，133—高压泵，134—过滤器，135—料罐。

具体实施方式

实施例一

一种多功能盆式支座，包括支座本体，所述支座本体包括支座顶板1和支座底板4，支座顶板1与支座底板的盆腔之间安装钢衬板3；其特征在于：还包括调高系统和测力系统；

所述调高系统包括安装在支座本体内的调节密封板5、填充垫板6和安装在支座本体外部的高压加注装置13，所述调节密封板5和填充垫板6依次安装在钢衬板3底面的盆腔内，填充垫板6与支座底板盆腔的内壁小间隙配合，调节密封板5与盆腔内壁配合的外缘设置有镶嵌密封圈的环形凹槽，环形凹槽内装配密封圈7，从而使调节密封板5与支座底板盆腔内壁密封配合,使调节密封板5与填充垫板6之间构成密闭空间；

所述填充垫板6上设有用于注入填充材料的填充管道61，填充管道的输出口通向调节密封板5与填充垫板6之间的密闭空间，填充管道的输入口与设置在支座底板外侧的调高管路接口11相通；

所述高压加注装置13包括高压泵133和单向阀131，高压泵的输出口通过单向阀与调高管路接口11连通，高压泵的输入口通过过滤器134与料罐135连通，所述高压泵与单向阀之间设压力表132；

所述测力系统包括安装在支座本体内的承压弹性体10和光纤光栅测力元件9以及安装在支座本体外部的检测装置12，所述检测装置包括解调仪121和计算机122；

所述承压弹性体10封闭安装在填充垫板6底部的盆腔内，承压弹性体与盆腔内壁配合的外缘设置有密封铜环8，所述支座底板外周的一侧设置有光纤光栅测力元件9，光纤光栅测力元件的感应头伸进支座底板盆腔内与承压弹性体10接触，光纤光栅测力元件外端通过信号线与检测装置12的解调仪121连接，解调仪通过无线网络或有线网络与计算机122连接。

2.如权利要求1所述的一种多功能盆式支座，其特征在于：所述钢衬板3上面设平面凹槽，平面凹槽内镶嵌耐磨滑板2，支座顶板底部焊接不锈钢滑板，不锈钢滑板与耐磨滑板贴紧配合从而形成平面滑动摩擦副。

3.如权利要求2所述的一种多功能盆式支座，其特征在于：所述耐磨滑板2为聚四氟乙烯滑板或改性聚四氟乙烯滑板或超高分子量聚乙烯耐磨滑板，所述耐磨滑板或采取锚接紧固方式镶嵌在钢衬板的凹槽内，或采用粘结剂通过粘结加螺钉的紧固方式镶嵌在钢衬板的凹槽内。

实施例二

一种多功能盆式支座及安装和进行测力调高的方法，所述方法为实施例一所述的一种多功能盆式支座的安装方法和用其进行测力调高的方法，包括如下步骤：

s1.安装多功能盆式支座

s11.安装支座本体：将多功能盆式支座本体安装在墩台垫石上；

s12.测力元件调零：将安装在支座底板盆腔外侧的光纤光栅测力元件调零；

s13.架设或浇注上部梁体；

s2.测力

s21.安装检测装置；

将外部的检测装置与支座本体连接：通过信号线将检测装置的解调仪与安装在支座底板盆腔外侧的光纤光栅测力元件连接，解调仪通过无线网络或有线网络传输到计算机；

s22.启动检测装置进行测力；

s23.通过计算机监测支座载荷受力变化情况；

s3.调整高度

s31.根据测力系统对支座载荷受力监测情况，确定支座是否需要调整高度；

s311.如需要调整高度.确定支座所需调整高度值；

s312.支座所需调整高度值须在设计预留量范围之内；

s313.根据确定的调整高度值计算填充材料用量；

s32.安装高压加注装置；

将调高系统之高压加注装置与支座本体连接：用高压管路将外部高压加注装置的单向阀与设置在支座底板外侧的调高管路接口11连通；

s33.加注填充材料

s331.检查外部高压加注装置的性能；

s332.在高压加注装置的料罐中加入填充材料，在支座四角安装好千分表；

s333.启动高压泵将填充材料注入支座内部由调节密封板与填充垫板之间构成的密闭空间内，随着注入支座内部的填充材料量的增加，调节密封板将钢衬板和支座顶板顶起均匀缓慢升高；

s334.在加注填充材料过程中，通过在支座四角安装的千分表观察支座高度的变化对支座的高度进行调整：

s335.在加注填充材料过程中，检查支座工作受力状态和支座有无填充材料泄漏情况，同步监测同一片梁相邻支座支座反力变化；

s336.达到设定高度或符合设定的支座载荷后，关闭阀门，停止加注填充材料，记录实际调整高度值；

s4.拆除外部高压加注装置

调整完成后及时拆除外部高压加注装置，并用专用溶剂清洗，防止堵塞；

s5.监测

定期检查支座的高度变化及受力情况。

在加注填充材料过程中，或在后期需要调高时，如原填充管道由于自然硫化固化被封堵，则利用另外的填充管道加注。

调高原理

所述的支座底板盆腔外侧面设置调高专用管路接口，用于通过该调高专用管路接口与外部高压加注装置连接，利用支座内部构件形成密封腔体，经控制阀门开关向支座内部加注双组份液态填充材料，填充材料自然硫化固化后，实现支座的无级调高。

通过调高系统13的高压管路将高压泵与调高专用管路接口11相连接，将调高填充材料注入支座内部调节密封板5的下面形成密封腔体内，调节密封板5对注入的填充材料进行密封，填充材料逐渐充满由调节密封板5下面的密闭空间后，填充材料的压应力逐渐增大，当填充材料的压应力大于上部结构对调节密封板5施加的压应力时，调节密封板5上下表面产生的压力差将调节密封板5及其以上的结构往上顶升，支座高度发生变化，随着注入支座内部的填充材料量的增加，支座均匀缓慢的升高，而且填充材料在额定时间内可倒流，一定时间后填充材料自然硫化成为固体，支座高度调整后能够保证支座的整体性能。

钢衬板3底部外圆柱表面与支座底板4盆腔内壁小间隙配合，对调节密封板5及其以上的结构起到活塞上升运动导向作用。

支座的调高量可根据实际工程需要进行设计，填充管道可为一条或多条，原填充管道由于填充材料自然硫化固化封堵可继续使用另外的填充管道加注填充材料，使支座高度可实现多次调整。

测力原理

承压弹性体是一种在一定压力状态下具有近似流体性质特点的固体弹性材料，具有体积不可压缩性，当受到上部结构的压应力时，承压弹性体能够将压应力大小不变地向各个方向传递，测力系统采用信号线将光纤光栅测力元件通过感知承压弹性体的压应力变化输出压力波长信号输送到解调仪上，解调仪经过对波长信号分析处理后经无线网络或有线网络传输到计算机处理后直观显示，并将支座实际荷载并与支座正常使用荷载进行对比，出现异常时进行报警，以实现对支座载荷进行远程监测。