[发明专利]盆式橡胶支座承载力智能感知装置及方法

说明书

本发明公开了一种盆式橡胶支座承载力智能感知装置及方法，包括底盆、放置在底盆内的橡胶板以及放置在橡胶板上端面与底盆配合使用的上座板；且所述橡胶板内还设置有空腔，且该空腔一侧还延伸设置有线缆槽，该线缆槽横向穿过橡胶板以及底盆侧壁与外部连通；所述空腔内上表面还安装有金属板，空腔内下表面则相应安装有测力元器件，且该测力元器件相应与金属板相接触。本发明的盆式橡胶支座承载力感知装置及感知方法为集成式技术方案，位于盆式支座橡胶中的测力元器件根据二者的面积之比分担支座承受的总力，测力元器件的测量力处于其量程范围之内，可提供高精度的测力数据。

技术领域

本发明属于桥梁交通设施及测量技术领域，特别涉及一种盆式橡胶支座承载力智能感知装置及方法。

背景技术

目前，中国的桥梁建设发展迅猛，桥梁对缓解公路交通负荷、保证交通运输作业的顺利发展起到了至关重要的作用。桥梁一般由桥跨结构，也称上部结构，桥墩和桥台，也称下部结构，墩台基础和支座等组成。其中，支撑座是连接桥梁上部结构和下部结构的、桥梁的重要传力结构部件。支撑座位于桥梁和垫石之间，它能将桥梁上部结构承受的荷载和变形可靠地传递给桥梁下部结构，同时保证桥梁上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下的自由变形，以便使结构的实际受力情况符合计算图式，起到缓冲的作用，保护梁端、墩台帽不受损伤。

然而，近年来桥梁倒塌的事故时有发生，对桥梁的实际情况难以监测，无法及时采取措施防止桥梁倒塌，因此而造成的生命和财产损失不可估量。桥梁事故与支座直接相关，通过监测支座的受力数据，可以对桥梁的健康状态进行评估，避免桥梁事故。

目前，具有测力功能的支座主要采用在支座钢结构上粘贴应变传感器，利用压缩形变产生的应变和材料杨氏模量反推支座受力，但由于钢结构的形变极小，应变传感器的最大应变测量值通常在100με水平，应变传感器精度通常1με～10με水平，因此无法准确反映支座的受力。同时，温度也会引起支座钢结构形变，这种方法中应变片无法形成对称的桥式电路，受温度影响较大。测力支座的性能存在很大的提升空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种盆式橡胶支座承载力智能感知装置及方法。

技术方案：本发明解决问题所采用的技术方案为：一种盆式橡胶支座承载力智能感知装置，包括底盆、放置在底盆内的橡胶板以及放置在橡胶板上端面与底盆配合使用的上座板；且所述橡胶板内还设置有空腔，且该空腔一侧还延伸设置有线缆槽，该线缆槽横向穿过橡胶板以及底盆侧壁与外部连通；所述空腔内上表面还安装有金属板，空腔内下表面则相应安装有测力元器件，且该测力元器件相应与金属板相接触；还包括智能处理模块，该智能处理模块连接有测力线缆，从测力线缆从线缆槽进入到橡胶板内的空腔中与测力元器件相连。

进一步地，所述金属板两侧与空腔两侧壁之间的间隙尺寸设置为0.001mm至10mm。

进一步地，所述测力元器件两侧与空腔两侧壁之间的间隙尺寸设置为0.1mm至10mm。

进一步地，所述的金属板、测力元器件以及空腔的上下表面均可设置为存在预紧力或无预紧力。

进一步地，所述测力元器件设置为测力传感器，该测力传感器设置为受力后产生形变的弹性体，通过粘贴在弹性体形变位置处的应变片传感器或光纤光栅传感器转换为电学信号或光学信号，并通过测力线缆将信号传输到智能处理模块。

进一步地，所述测力元器件可设置为压敏电阻或压电传感器，受压后电阻或输出电荷发生变化，并通过测力线缆将信号传输到智能处理模块。

本发明还提供一种盆式橡胶支座承载力智能感知方法，其特征在于，所述智能处理模块解调测力元器件的电学信号或光学信号将其转换为测力元器件受力F₁，根据F₁计算盆式橡胶支座的受力F₂，其中S₁为空腔的截面积，S₂为橡胶板的截面积。