[发明专利]一种竖向测力型双曲面球型减隔震支座

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构或建筑技术领域，涉及一种具备竖向测力功能的双曲面球型减隔震支座。

背景技术

现在中国交通工程建设中，新建高速铁路和高速公路桥梁占比越来越大。为确保大量建设的桥梁和结构复杂的特大桥施工和运营安全，迫切需要一种可靠的、具有推广价值的现代化监测和预警手段。桥梁附件作为桥梁体系的重要组成部分，对于保证桥梁正常发挥功能有重要作用。桥梁附件的使用状况对桥梁的运行有重要影响，对桥梁附件的工作状态进行有效监测也能够对桥梁工作状态进行评估。

多数桥梁的梁与桥墩和桥台之间采用支座连接，支座起着支承桥梁上部结构自重和列车荷载的作用，同时协调桥梁由于荷载作用和温度变化产生的结构变形。高速铁路桥梁绝大多数为箱型简支梁桥和连续梁桥，每片箱型梁由4个支座支承，连续梁则由多于4个支座支承。简支箱型梁桥和连续梁桥在桥梁自重和列车荷载作用下，支座承受的荷载在一定的范围内变化，如果桥梁的墩台发生不正常的变位，必然引起支座反力的不正常变化。因此，实时监测桥梁支座反力变化情况，便可监测桥梁的工作状态，判断其是否处于正常范围。

目前，双曲面球型减隔震支座作为摩擦摆支座的一种，具有减隔震性能优异、高承载力、大位移能力、寿命长等优点，但是并不具备测力能力，尤其是竖直方向的测力能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种竖向测力型双曲面球型减隔震支座，通过在现有技术的双曲面球型减隔震支座的基础上进行结构上的改进，配合测力装置，由相应的测力装置对支座上方的竖向压力进行监测，解决了减隔震支座竖向测力的难题，为桥梁监测提供技术支持。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种竖向测力型双曲面球型减隔震支座，包括顶部的上座板和底部的底座板，上座板和底座板分别设有相对的滑移凹球面，在上座板和底座板之间设有中座板、测力装置和下座板，测力装置包括环形的测力块和数据采集模块，测力块顶部为环形斜面，且测力块的内侧高度小于外侧的高度，底部为环形平面；

中座板顶部设有可沿上座板滑移凹球面滑动的滑移凸球面，中座板底部中心位置向下沿其轴向方向设有柱状凸台，中座板侧面设有环向斜面，在环向斜面的上边沿与中座板顶部之间以及环向斜面的下边沿与中座板底部之间分别设有上柱面和下柱面；

所述下座板的底部设有与底座板中滑移凹球面相配合的滑移凸球面，在下座板的顶部设置和所述柱状凸台相对应的柱状凹槽，柱状凹槽的深度大于柱状凸起的长度，沿下座板顶部边沿设置向上凸起的环形限位台；

所述中座板的柱状凸台插入下座板的柱状凹槽后，将所述的测力块夹在由环向斜面、环形限位台以及下座板顶部组成的用于安装测力装置的空间内，并且，所述的环向斜面压在测力块顶部的环形斜面上，测力块的内侧面和外侧面分别顶在所述的下柱面和环形限位台上，测力块的外侧面设置安装电阻应变元件的安装槽，与数据采集模块连接的电阻应变元件固定在安装槽内。

进一步的，在所述上座板的底部，沿支座的限位方向设置限位板。

进一步的，所述上座板和中座板之间、下座板和底座板之间分别设有凸球面摩擦副以及凹球面摩擦副，所述测力块顶部和中座板的环向斜面之间、测力块底部和下座板之间分别设置环形斜面摩擦副以及环形平面摩擦副。

进一步的，所述的凸球面摩擦副、凹球面摩擦副、环形斜面摩擦副和环形平面摩擦副均由不锈钢滑板和非金属滑板组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明在实际使用的过程中，支座所承受的竖向力通过上座板、中座板传递到环形的测力块上，并作用于测力块的环形斜面，在环形斜面上会产生一个环向的水平拉力，环向水平拉力使在外侧的电阻应变元件的电阻值发生变化，此变化量通过数据采集模块采集、分析、处理后，完成支座竖向力的测定工作功能；同时，测力装置上、下接触面均为摩擦副滑动面，并涂抹硅脂，摩擦力较小，对测力装置由竖向力产生的变形影响较小，保证竖向力测量的准确性。

第二，支座在限位方向设置限位板，限位板保证支座在正常使用下不破坏起到限位作用；当地震发生且水平力超过设计值时，支座限位板破坏，并不影响地震作用下支座滑动功能。