球形钢支座、智能支座以及支座监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种球形钢支座、智能支座以及支座监测系统，属于支座技术领域。本发明专利技术球形钢支座包括顶支座板、底支座板、球型钢板以及垫板，垫板与顶支座板或底支座板层叠设置，顶支座板和垫板之间、或底支座板和垫板之间设有压力传感单元。智能支座包括数据采集单元、数据输出单元以及球形钢支座，数据采集单元将压力传感单元测得的支座压力传输至数据输出单元。支座监测系统包括数据采集单元、数据输出单元、监控中心以及球形钢支座。本发明专利技术球形钢支座能够实时对支座的受力状况进行监测，便于压力传感单元的更换且不影响支座整体的力学性能；支座监测系统能够实时监测和反映支座的健康状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及支座
，尤其涉及一种球形钢支座、智能支座以及支座监测系统。
技术介绍
球形钢支座由于承载能力大、技术较为成熟，因此已在全球多个国家的实际桥梁工程中得到了大量的应用。球型钢支座是一种桥梁中比较常用的支座形式，应用比较广泛，它传力可靠，转动灵活，并且能更好地适应支座大转角的需要，球型钢支座通过球面传力，不出现力的径缩现象，通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，支座各向转动性能一致；支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化降低 支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。当结构发生转角时，球型钢板产生转动，释放上部结构产生的转矩。这样既能保证桥梁上、下结构合理相对位移，又使结构保持统一性。该系列支座适用于大跨度空间结构及大跨度桥，特别适用于宽桥、曲线桥、斜桥。在桥梁结构中，支座作为主要的传力构件，其稳定性、可靠性直接影响整个桥梁的安全性能。支座失效将导致整个桥梁的整体倒塌，造成不可估量的严重后果，因而支座的长期安全性就显得尤为重要。对于球形钢支座而言，金属构件也会随着时间的推移出现疲劳现象。对于不同的工作环境下，支座的耐久性如何，支座是否会因为金属构件的损耗、疲劳等各种因素的影响而失效，这些情况都关乎桥梁整体使用的安全性。从桥梁长期健康情况来看，对隔震支座健康状况的监测显得尤为重要。现有技术中，对隔震支座的受力情况的监测主要依靠压力传感单元，而传感单元测得压力后的数据信息需要通过引线导出，就需要在支座上做微孔以用于引出导线，进而导致支座整体的力学性能受到影响，由于桥梁的支座需要承受巨大的载荷，即便是微小的孔隙也会造成巨大的安全隐患；另外，传感单元的更换也是当前支座
面临的一个难题，由于传感单元通常与支座本体固接或埋入支座内部等原因，若要对传感单元进行更换，则需更换整个支座，成本高且操作复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，在于提供一种能够实时监测支座受力状况、不影响支座力学性能且便于更换压力传感单元的球形钢支座。本专利技术所要解决的技术问题，还在于提供一种能够实时监测、反映支座健康状态的智能支座以及支座监测系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供了一种球形钢支座，包括顶支座板、底支座板、以及设于所述顶支座板和底支座板之间的球型钢板，还包括与所述顶支座板或底支座板层叠设置的垫板，所述顶支座板和垫板之间、或所述底支座板和垫板之间设有压力传感单元。作为上述技术方案的进一步改进，所述压力传感单元为纳米橡胶传感器。作为上述技术方案的进一步改进，所述垫板和纳米橡胶传感器置于所述顶支座板和球型钢板之间、或置于所述底支座板下方。作为上述技术方案的进一步改进，所述纳米橡胶传感器阵列排布于所述顶支座板与垫板之间、或所述底支座板与垫板之间。作为上述技术方案的进一步改进，所述纳米橡胶传感器包括至少两层织物层，相邻所述织物层之间填充有纳米导电橡胶，所述纳米导电橡胶为掺入碳纳米管的橡胶基体。作为上述技术方案的进一步改进，在所述垫板承受横向力的侧边设有限位单元。作为上述技术方案的进一步改进，所述限位单元为条状钢条或限位块，且通过螺栓与所述顶支座板或底支座板固定连接且抵靠于所述垫板的侧边。本专利技术提供了一种智能支座，其包括数据采集单元、数据输出单元以及如上所述的球形钢支座，所述数据采集单元将压力传感单元测得的支座压力传输至数据输出单元。本专利技术还提供了一种支座监测系统，其包括数据采集单元、数据输出单元、监控中心以及如上所述的球形钢支座，所述数据采集单元将压力传感单元测得的支座压力数据传输至所述数据输出单元，所述数据输出单元将压力数据传输至所述监控中心。作为上述技术方案的进一步改进，所述监控中心包括数据接收单元、服务器、监测单元、分析单元以及人机交互单元，所述数据接收单元将所述数据输出单元的压力数据传输至服务器、监测单元、分析单元、以及人机交互单元。本专利技术的有益效果是：1、压力传感单元置于顶支座板和垫板、或底支座板和垫板之间，便于压力传感单元的更换，且能实现对支座受力状态的实时监测。2、压力传感单元的引线从顶支座板和垫板之间、或底支座板和垫板之间引出，不需要对支座做引线微孔，保证支座的力学性能不受影响。3、本专利技术支座监测系统能够将压力传感单元测得的压力数值即时传输至监控中心，监控中心再对压力数据进行监测和分析，实时监测和反映支座的健康状态。附图说明图1是本专利技术球形钢支座实施例一的整体结构剖视图；图2是本专利技术球形钢支座实施例二的整体结构剖视图；图3是本专利技术球形钢支座实施例三的整体结构剖视图；图4是本专利技术球形钢支座的纳米橡胶传感器的整体结构示意图；图5是本专利技术支座监测系统的模块连接示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。图1示出了本专利技术球形钢支座实施例一的具体结构。如图1所示，本专利技术球形钢支座包括顶支座板11、底支座板12、球型钢板13、纳米橡胶传感器14、垫板15、限位单元16、平面滑板17以及球面滑板18。顶支座板11上表面固设有顶套筒11a，底支座板12a的下表面固设有底套筒12a，顶套筒11a和底套筒12a用于与桥梁等构筑物固定连接。球型钢板13的上表面为一平面、下表面为一外凸的球形面，底支座板12的上表面为一凹陷的球形面，球型钢板13上表面与垫板15之间设有平面滑板17，球型钢板13下表面与底支座板12之间设有球面滑板18，球型钢板13的球形面、球面滑板18以及底支座板12的球形面的曲率半径都相同。平面滑板17和球面滑板18的作用都是使球型钢板13与顶支座板11、底支座板12之间产生小幅滑动以释放上部结构挠曲产生的转矩和温度变形产生的水平力。当然，在不同的实施例中，凹陷球形面可以设置于球型钢板14上，而相同曲率的外凸球形面则设置于底支座板12上，也就是能够使底支座板12和球型钢板14形成球型的滑动面即可。优选地，在此较佳实施例中，平面滑板17和球面滑板18都由低摩擦材料制成，例如但不限于聚四氟乙烯等。本专利技术球形钢支座采用纳米橡胶传感器14实时对支座的受力状况进行检测进而得到支座竖向压力变化数值，由于纳米橡胶传感器14厚度较薄、构造简单，因而不影响支座的各项力学性能；橡胶的耐疲劳性能好、耐高温，因而纳米橡胶传感器14的耐久性高，交变应力循环次数大于5000万次。采用纳米橡胶传感器14作为压力的测量单元是本专利技术优选的实施方式，当然也可以采用其他压力传感器，例如但不限于应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、压电压力传感器等。在此较佳实施例中，垫板15和纳米橡胶传感器14设于顶支座板11和球型钢板13之间，垫板15承受横向力的侧边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形钢支座，包括顶支座板、底支座板、以及设于所述顶支座板和底支座板之间的球型钢板，其特征在于：还包括与所述顶支座板或底支座板层叠设置的垫板，所述顶支座板和垫板之间、或所述底支座板和垫板之间设有压力传感单元。

【技术特征摘要】
1.一种球形钢支座，包括顶支座板、底支座板、以及设于所述顶支座板和底支座板之间的球型钢板，其特征在于：还包括与所述顶支座板或底支座板层叠设置的垫板，所述顶支座板和垫板之间、或所述底支座板和垫板之间设有压力传感单元。2.如权利要求1所述的球形钢支座，其特征在于：所述压力传感单元为纳米橡胶传感器。3.如权利要求2所述的球形钢支座，其特征在于：所述垫板和纳米橡胶传感器置于所述顶支座板和球型钢板之间、或置于所述底支座板下方。4.如权利要求2所述的球形钢支座，其特征在于：所述纳米橡胶传感器阵列排布于所述顶支座板与垫板之间、或所述底支座板与垫板之间。5.如权利要求2所述的球形钢支座，其特征在于：所述纳米橡胶传感器包括至少两层织物层，相邻所述织物层之间填充有纳米导电橡胶，所述纳米导电橡胶为掺入碳纳米管的橡胶基体。6.如权利要求1所述的球形钢支座，其特征在于：在所述垫板承受横向力的侧边...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖卫明，姜瑞娟，于芳，陈宜言，彭捷，董桔灿，
申请(专利权)人：深圳市市政设计研究院有限公司，深圳市尚智工程技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44