一种基于盆式支座改进的智能称重支座的制作方法
【技术领域】
[0001]桥梁结构的健康监测
【背景技术】
[0002]随着经济的迅速发展和和城市化进程逐步加快，各国大力投资发展交通事业，建立了现代化的交通网络，而桥梁则是连接现代交通的“咽喉”。由于受到使用环境(车轮冲击、汽车超载)的影响，部分结构材料性质随着时间增长开始发生衰变，结构性能发生退化，导致结构承载能力和耐久性能降低，桥梁的安全性能受到严重的威胁，因此对桥梁结构进行健康监控变得越来越重要。
[0003]由于超载超限车辆的荷载远远超过了桥梁的设计载荷，当桥梁上长时间经过这类车辆时会致使路面损坏、桥梁开裂，桥梁的使用年限和耐久性受到很大影响，因此要保证桥梁健康的状况，应当保证其运营条件良好，尽量控制超限超载车辆通行。盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的支座，对于大跨度桥梁来说是一种比较理想的支座，虽然它具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，但是其主要作用是承重，功能比较单一。目前桥梁上称重主要用的是一种利用桥梁本身来对车辆进行称重的动态称重(W頂)系统，称为桥梁动态称重系统(BW頂)，能确定运营车辆的的轴重、轴数、轴间距等信息，这种称重系统需要安装额外的传感器，安置在桥梁主梁下缘的传感器能测试桥梁结构在车辆荷载作用下的动态响应，据此计算车辆的轴重等信息。考虑到结构力传递的特点，可以对支座进行进一步的改进，使其能够为桥梁动态称重提供一些帮助。
【发明内容】
[0004]本研究设计的“智能称重支座”由桥梁常用的盆式橡胶支座改造而成，其主要特点是不改变传统盆式橡胶支座的外形和高度，在底板受力位置加设一个轮辐式结构并通过中心凸起的受力面和刚性承重板承受上部结构的重量，轮辐式结构靠近外环的端部利用电阻应变片测试弯曲应变，每组布置两个应变计成为半桥的泊松比桥路，也可根据实际情况的需要在下表面进行相同的应变计布设，从而实现全桥的泊松比桥路。
[0005]利用AB⑶S软件建立三维有限元模型，并对其进行初步受力分析应力分布情况，特别是对轮辐式结构的扇面尺寸进行优化，并进行抗剪应力分析(内环核心区)和抗弯应力分析(外环端部)，通过分析合理设置4个扇面的开孔大小，并进行初步试验。轮辐式结构设计成功后将传统盆式橡胶支座进行改造和组装，试制成品后在液压试验机和拟动力试验机上进行静动力竖向加载试验进行标定。通过该支座在桥梁中的布置，读取应变数据，识别上部荷载从而达到最直观地测量桥梁车辆载荷的目的。
【附图说明】
[0006]图1是智能称重支座层次分解图；
[0007]图2是智能称重支座剖面图；
[0008]图3是轮辐式结构详图；
[0009]图4是智能称重支座实际应用图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明进一步说明。图1是智能称重支座的层次分解图，智能称重支座装置主要是由桥梁上常用的盆式橡胶支座改装而成，结构构件主要包括:1.上座板、2.聚四氟乙烯滑板、3.中间钢板、4.橡胶块、5.刚性承重钢板、6.轮辐式结构、7.底盆。
[0011]图2是智能称重支座的剖面图，支座在安装过程中上座板和底盆分别与桥梁上部结构和桥台接触，聚四氟乙烯滑板和中间钢板之间摩阻力较小，能够满足桥梁较大水平位移的要求，橡胶块能够为支座提供一定的转动能力，智能称重支座相对于传统的盆式支座增加了一个轮辐式结构，使支座具有动态称重的功能。
[0012]图3为轮辐式结构详图，轮辐式结构靠近外环的端部利用电阻应变片测试弯曲应变，每组布置两个应变计成为半桥的泊松比桥路，也可根据实际情况的需要在下表面进行相同的应变计布设，从而实现全桥的泊松比桥路，轮辐式结构通过中心凸起的受力面和刚性承重板承受上部结构的重量，不改变盆式橡胶支座原来的受力性能。
[0013]图4为智能称重支座实际应用图，一般桥梁支座的布置主要和桥梁的结构形式有关，在布置支座时需要考虑支座应能同时适应桥梁顺桥向和横桥向的变形，同时能够可靠的传递垂直和水平反力。智能称重支座的布置与普通盆式橡胶支座布置大致相同，需要注意的是在安放支座过程中严格按照程序操作，最好设置支座垫石，安装前应拆箱作全面检查及进行清洁，确保支座内部轮辐式结构的使用性能。
【主权项】
1.一种基于盆式支座改进的智能称重支座，其技术特征在于不改变传统盆式橡胶支座的外形和高度，在底板受力位置加设一个轮辐式结构并通过中心凸起的受力面和刚性承重板承受上部结构的重量，轮辐式结构靠近外环的端部利用电阻应变片测试弯曲应变，每组布置两个应变计成为半桥的泊松比桥路，也可在下表面进行相同的应变计布设，实现全桥的泊松比桥路。
【专利摘要】一种基于盆式支座改进的智能称重支座，可以直接应用于桥梁健康监控领域，该发明主要是基于盆式橡胶支座改进而来，通过在盆式橡胶支座的内部加入一个轮辐式应变测量结构，可以确定运营车辆的轴重、轴数、轴间距等信息。目前桥梁动态称重系统(BWIM)需要安装额外的传感器，通过桥梁主梁下缘的传感器测试桥梁结构在车辆荷载作用下的动态响应来推算车辆轴重等信息，这种方式需要进行大量的数据分析处理，其过程比较繁琐，本实用新型结构简单且使用方便，能节省相应的科研成本，对桥梁健康监控研究的发展有积极意义。
【IPC分类】G01G21/08
【公开号】CN204988485
【申请号】CN201520463379
【发明人】周云, 陈松柏, 陈太平
【申请人】湖南大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月1日