一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块的制作方法

本发明属于建筑或桥梁工程构件的技术领域，具体而言，涉及一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块。

背景技术：

目前，用于支座的测力技术，主要是采用侧壁加装压力传感器、胶块中的油囊传递压力值、甚至有光栅传感器等方式，最为简单可靠的是侧壁钻孔加装接触式传感器的方式，在该种方式的结构下，接触式传感器的感应面直接与盆内的橡胶垫块接触，测出内部压应力，以此换算出支座的受力。

在实际使用过程中，由于接触式传感器寿命有限，需要定期更换时，因在受压状况下，支座内的橡胶会从传感器的安装孔内被强大的压力挤出而受损，必须将梁体顶升，使支座释放压力，才能更换。

由于现有的接触式传感器更换不便，会影响交通，效率低，劳动强度大，亟待研发新的结构，以提升对接触式传感器更换的便捷度。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种建筑或桥梁构件上使用的便捷更换传感器的精确测力模块，以达到在更换接触式传感器时，无需顶升桥梁或建筑结构，在构件正常受力、不影响建筑或桥梁正常使用状况下，方便地拆卸和换装接触式传感器，同时人工轻松操作的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，包括承压底盆和嵌入在该承压底盆内部的传力介质，所述承压底盆上设有阶梯孔，该阶梯孔至少包括一小径孔和一大径孔，该小径孔与大径孔之间形成台阶面，且大径孔内活动装配有传力柱塞，小径孔内螺纹连接有测力传感器；所述传力柱塞的一端与传力介质抵紧，另一端与所述测力传感器的感应面相抵紧且该端部与所述台阶面之间留有间隙。

进一步地，所述传力柱塞设为柱状结构，其断面设为圆形、矩形、多边形或椭圆形；所述大径孔与所述承压底盆相通；大径孔和小径孔之间所形成的台阶面能够作为传力柱塞的承力面，防止橡胶垫块的挤出损坏。

进一步地，所述阶梯孔为二阶阶梯孔，二阶阶梯孔的小孔与所述承压底盆相通，二阶阶梯孔的大孔内装有内套筒；所述传力柱塞设为阶梯状结构，传力柱塞的小端活动装配于二阶阶梯孔的小孔内且与所述橡胶垫块相抵紧，传力柱塞的大端活动装配于二阶阶梯孔的大孔内；所述内套筒内螺纹连接有所述测力传感器，测力传感器与传力柱塞的大端相抵紧，所述传感器与传力柱塞接触的面积小于传力柱塞大端的总面积；通过将传力柱塞设为阶梯状结构，使传递到测力传感器上的压力就更小，更加利于人工轻松更换，同时，在阶梯孔内通过安装内套筒的形式，便于后期加工。

进一步地，所述阶梯孔设为沉孔，沉孔的小孔设为锥形孔且该孔与所述承压底盆的内腔相通，沉孔的大孔内装有内套筒，所述内套筒内螺纹连接有测力传感器；所述传力柱塞的小端与沉孔的小孔相匹配且该端端部与所述橡胶垫块相抵紧，传力柱塞的大端与测力传感器相抵紧，所述传感器与传力柱塞接触的面积小于传力柱塞大端的总面积，该沉孔内装配内套筒的形式，同样有利于后期加工。

进一步地，所述承压底盆的侧壁上设有大螺纹孔，大螺纹孔内装有测力组件套筒，测力组件套筒内设有所述阶梯孔、内螺纹、传力柱塞和测力传感器，有利于零件标准化和加工制造及热处理。

进一步地，所述测力传感器连接有压力显示装置，通过该压力显示装置可实时显示和/或传输测力传感器的测力数值，连接方式可以是电信号，也可以是机械指针。

进一步地，所述传力柱塞由金属、非金属或复合材料制作而成，均能有效传递内压力，同时，具备足够的耐压强度和硬度。

进一步地，所述所述传力柱塞与阶梯孔的配合面之间涂抹有低摩擦系数涂层和防腐涂层，以降低传力柱塞与阶梯孔之间的摩擦力，又或者，在传力柱塞的表面上涂抹润滑剂，以进一步降低摩擦系数。

进一步地，所述传力柱塞与承压底盆内腔连接的小孔设为向外张开的锥形孔配合面，达到消除孔轴配合面摩擦阻力的目的。

进一步地，所述传力介质设为橡胶材料、弹性体材料、流体材料或半流体材料，以达到对压力的良好传递，其中，橡胶材料采用橡胶垫块、弹性体材料可采用聚氨酯弹性体、流体材料可采用液压油以及半流体材料可采用硅脂。

进一步地，所述传力介质设为流体或半流体材料，且传力柱塞与传力介质之间设有薄片阻隔结构，可以设防止内部材料挤出至阶梯孔的内部；当传力介质设为橡胶材料或弹性体材料时，则可不必设置所述薄片阻隔结构。

进一步地，所述阶梯孔与所述传力介质的连通位置设在传力介质的顶部、侧面或底面上。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，通过在承压底盆的侧壁上开设阶梯孔，该阶梯孔内有台阶面，台阶面用以承受从传力柱塞传递来的内压力，在需要更换传感器时，无需通过顶升建筑或桥梁结构释放压力即可操作，实现传感器的拆卸和安装过程非常方便、快捷，人工轻松更换传感器。

2.将传力柱塞活动装配在阶梯孔内并抵紧在橡胶垫块上，由于传力柱塞与阶梯孔配合之后两者之间的间隙很小，传力柱塞对橡胶垫块有密封作用，橡胶垫块不会在高压下从传力柱塞和孔之间的缝隙中被挤出，不会损伤橡胶垫块。

3.测力支座在正常工作时，传力柱塞与测力传感器的感应面紧密接触，而传力柱塞与台阶面之间有间隙，保证压力准确传递到测力传感器上，对精确测量提供可靠保障。

4.通过在二阶阶梯孔内采用内套筒的方式生成台阶面，方便加工，同时，采用阶梯状结构的传力柱塞，可减少传力柱塞与橡胶垫块之间的接触面积，以传递更小的力值，更有利于对传感器更换时的轻便操作。

附图说明

图1是本发明提供的便于更换传感器的测力支座在实施例1中的整体结构示意图；

图2是图1中ⅰ处于正常工况下的局部放大示意图；

图3是图1中ⅰ处于更换工况下的局部放大示意图；

图4是本发明提供的便于更换传感器的测力支座在实施例2中的整体结构示意图；

图5是图4中ⅰ处于的局部放大示意图；

图6是本发明提供的便于更换传感器的测力支座在实施例3中的局部结构示意图；

图7是本发明提供的便于更换传感器的测力支座在实施例4中的局部结构示意图；

附图中标注如下：

1-承压底盆、2-中间钢板、3-橡胶垫块、4-台阶面、5-大径孔、6-小径孔、7-传力柱塞、8-测力传感器、9-感应面、10-压力表、11-内套筒、12-阶梯小孔、13-内套筒螺纹段、14-沉孔小孔、15-测力组件套筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1-图3所示，在本实施例中具体提供了一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，包括承压底盆1和嵌入在该承压底盆1内部的橡胶垫块3，还包括中间钢板2，该中间钢板2承载于所述橡胶垫块3的上方，中间钢板2的上方承载有顶梁，中间钢板2用于传递由顶梁所产生的压力。

在所述承压底盆1的侧壁内沿其径向方向设有阶梯孔，当然，也可将阶梯孔设置在中间钢板2的顶部上或者在支座底盘1的底部上，该阶梯孔由一小径孔6和一大径孔5构成，该小径孔6与大径孔5之间形成台阶面4，以该台阶面4作为分界面，且大径孔5的内壁光滑，小径孔6的内壁上设有螺纹段，小径孔6的直径略小于大径孔5的直径。

将所述传力柱塞7设为圆柱状结构，且大径孔5与所述承压底盆1相通，该大径孔5和小径孔6之间所形成的台阶面4能够作为传力柱塞7的承力面，防止橡胶垫块3挤入阶梯孔过多以产生损坏。

在大径孔5内活动装配有传力柱塞7，该传力柱塞7的外部表面光滑，使其能够在大径孔5内沿轴向方向自由滑动；在小径孔6内螺纹连接有测力传感器8，在拧动测力传感器8时，测力传感器8能够逐渐旋入至小径孔6内。在正常工况下，所述传力柱塞7的一端与橡胶垫块3抵紧且该端部恰好与承压底盆1的内腔侧壁平齐，另一端与所述测力传感器8的感应面9相抵紧且该端部与所述台阶面4之间留有间隙，此时，橡胶垫块3的内应力通过传力柱塞7直接传递到测力传感器8的感应面9上，测力传感器8即可测出内应力。

在需要更换测力传感器8时，人工使用扳手即可轻旋出测力传感器8，以完成拆卸，此时，传力柱塞7受橡胶垫块3的内应力推动，与阶梯孔内的台阶面4接触，内应力直接由台阶面4承受；此时，橡胶垫块3会有一点较小的变形并挤入阶梯孔内，大约1毫米以内深度或更浅；更换后的测力传感器8通过小径孔6的螺纹段旋入，再次顶动传力柱塞7向承压底盆1的内腔方向移动，并且将橡胶垫块3顶回原位。

所述测力传感器8电连接有压力表10。通过该压力表10可实时显示测力传感器8的测力数值，经过计算，通过传力柱塞7传递到台阶面4上的力较小，且测力传感器8采用螺纹旋入方式，扳手也加大了力臂，人工用力大约10-20公斤即可轻松使传力柱塞7和轻微变形的橡胶垫块3归位，完成对测力传感器8的更换。

所述传力柱塞7由金属、非金属或复合材料制作而成，上述材料均能有效传递内压力，同时，具备足够的耐压强度和硬度。

该结构简单，加工方便，且更换时不需顶升梁体以释放压力，所以不影响交通。

实施例2

如图4、图5所示，在实施例1的基础上还提供了另一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，将其阶梯孔设为二阶阶梯孔，二阶阶梯孔由阶梯小孔12和阶梯大孔构成，阶梯小孔12与所述承压底盆1的内腔相通，阶梯大孔与所述承压底盆1的外侧壁相通，且在该阶梯大孔内装有内套筒11，优选的，内套筒11与阶梯大孔的内壁之间可采用螺纹连接的方式固定安装。

所述传力柱塞7设为阶梯状结构，传力柱塞7的小端活动装配于阶梯小孔12内且与所述橡胶垫块3相抵紧，传力柱塞7的大端活动装配于阶梯大孔内；即在本实施例中，内套筒11与阶梯大孔之间的内腔相当于实施例1中的大径孔5，而内套筒11的内孔则相当于实施例1中的小径孔6，而内套筒11朝向阶梯小孔12一侧侧面则相当于台阶面4。

所述内套筒11的内孔上设有内套筒螺纹段13，该内套筒螺纹段13上螺纹连接有所述测力传感器8，测力传感器8与传力柱塞7的大端相抵紧，通过将传力柱塞7设为阶梯状结构，使传递到测力传感器8上的压力就更小，更加利于人工轻松更换；而承压底盆1上的阶梯孔采用内小外大的形式，则可采用组合方式生成，便于加工，同时，在阶梯孔内通过安装内套筒11的形式，实现对测力传感器8的安装。

实施例3

如图6所示，在实施例1的基础上还提供了另一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，将所述阶梯孔设为沉孔，该沉孔由沉孔小孔14和沉孔大孔构成，且沉头小孔设为锥形孔；沉孔小孔14与所述承压底盆的内腔相通，沉孔大孔与承压底盆1的外侧壁相通且其内部装有内套筒；所述传力柱塞7的小端与沉孔小孔14相匹配且该端端部与所述橡胶垫块相抵紧，传力柱塞7的大端与沉孔大孔相匹配且该端端部与测力传感器8的感应面相抵紧，优选的，内套筒11与沉孔大孔的内壁之间可采用螺纹连接的方式固定安装，在该沉孔内装配内套筒11的形式，同样有利于后期加工，同时，能够满足测力的要求。

实施例4

如图7所示，在实施例2的基础上还提供了另一种用于桥梁构件受力工况下便捷更换传感器的精确测力模块，在所述承压底盆1的侧壁设有一个大螺纹孔，在该大螺纹孔内装配有测力组件套筒15，该测力组件套筒15内设有阶梯孔，在阶梯孔内装配有传力柱塞7、测力传感器8和内套筒11，而传力柱塞7、测力传感器8和内套筒11之间的装配结构已在实施例2中公开，此处不再赘述，将所述测力组件套筒15螺纹连接在承压底盆1的侧壁上的大螺纹孔内，以实现对测力组件套筒15的装配固定，采用此种方式有利于零件标准化和加工制造及热处理。

上述各实施例中，传力柱塞7的结构形式可以是多样的，其断面设为圆柱状结构、也可是矩形或多边形、椭圆形等，轴向可以是等径、也可以是变径的锥面过渡或台阶过渡方式，其主要是利用阶梯孔内台阶面4完成临时承压即可；传力柱塞7的材质不限，可以是各种金属、非金属或复合材料，只要能有效传递内压力，同时，具备有足够的耐压强度和硬度即可。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。