[发明专利]一种采用内聚式智能球冠的桥梁支座及智能监测方法

说明书

本发明公开一种采用内聚式智能球冠的桥梁支座及智能监测方法，涉及桥梁技术领域，主要结构包括上支座板、球冠主体、下支座板、感知部件和数据采集系统。球冠主体位于上支座板和下支座板之间，内部设置安装腔。安装腔内设有传感器，可监测水平方向受力状态、三轴振动加速度、两轴倾角等。监测数据可通过数据采集单元统一发送给智能监测主机，综合确定支座在某一实际状态下的受力、振动加速度和倾角等物理状态。同时，通过结构设计和标定方法，提高智能支座监测精度，解决支座长期服役过程中的测量偏差，为桥梁或建筑物提供可靠的监测技术，特别是可作为高速铁路、大跨径高速公路桥梁支座，进行支座反力监测、振动加速度监测和倾角监测。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别是涉及一种采用内聚式智能球冠的桥梁支座及智能监测方法。

背景技术

随着结构工程技术的不断进步，特别是桥梁结构跨越能力越来越大，结构型式也越来越复杂多样。这些大跨度复杂桥梁结构共同的特点就是都属于高次超静定结构，其内力计算甚为复杂。由于计算模型简化产生的误差、材料力学性能的差异、以及施工误差、结构物各部位温度变化不均等多种因素的影响，使得结构物在施工过程或建成后其内力与设计值差异很大，而且这些差异很难估计，给结构物以后的使用埋下一定的安全隐患。桥梁建成后，墩台在一定时期内会发生沉降，这将引起桥梁结构内力的重分配，如因施工误差、墩台沉降等原因，本应四点支承的梁体处于三点支承状态，则可能导致灾难性事故的发生。因此，及时了解桥梁支座的受力状况、当发生支座出现卸载脱空征兆时能及时控制调节，可有效避免结构出现三点支承的情形，并可最大限度避免桥梁因受力不均而引发灾难性事故的发生。

对于横桥向活动和固定支座而言，由于桥梁结构、荷载、温度等因素影响，支座在正常工况下产生往复的水平滑动较小或者无位移，但支座纵桥向的竖向转动一直存在。在桥梁正式服役期内，支座上部结构的荷载逐步进入稳定期，支座承受的支反力保持不变。但从目前通用的测力支座结构和试验发现，随着支座转动状态发生持续改变，支座实测力值也发生变化，与实际支座上部结构的真实荷载往往会出现不小的偏差；当支座转动量过大时，这种偏差也显著增加，导致测力结果失真。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种采用内聚式智能球冠的桥梁支座及智能监测方法，提高智能支座监测精度，解决支座长期服役过程中的测量偏差，为桥梁或建筑物提供可靠的监测技术，特别是可作为高速铁路、大跨径高速公路桥梁支座，进行支座反力监测、振动加速度监测和倾角监测，对确保高速铁路和高速公路运营安全具有重大的现实意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种采用内聚式智能球冠的桥梁支座，包括上支座板、球冠主体、下支座板、感知部件和数据采集系统；所述下支座板的顶部设置有球盆，所述球冠主体底部表面曲线与所述球盆的表面曲线相匹配；所述球盆内设置有两个所述球冠主体，所述感知部件设置于两个所述球冠主体之间的安装腔内，所述上支座板设置于两个所述球冠主体的顶部；所述感知部件与所述数据采集系统信号连接，所述数据采集系统用于采集数据。

可选地，所述上支座板包括限位挡块，所述限位挡块用于限制所述上支座板的水平位移。

可选地，所述下支座板与所述球冠主体之间设置有下球冠衬板。

可选地，所述上支座板与所述球冠主体之间设置有上球冠衬板。

可选地，所述安装腔中部设置有限位连接装置，所述限位连接装置用于连接两个所述球冠主体。

可选地，所述感知部件包括测力传感器、振动加速度传感器和倾角传感器。

可选地，所述感知部件与所述数据采集系统通过有线方式连接。

可选地，所述感知部件与所述数据采集系统通过无线方式连接；所述无线方式包括遵从IEEE802.15.4协议的ZigBee通讯方式、遵从Semtech公司开发的Lora通讯方式或遵从不同国家通讯波段标准的窄带物联网NB-IoT通讯方式。