專利名稱：一種球型多向測力支座的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測力支座，尤其是涉及一種能對作用于結構物上垂直方向和各個水平方向的荷載進行自動測試的球型多向測力支座。
背景技術：
隨著工程技術的不斷進步，橋梁結構跨越能力越來越大，結構型式也越來越復雜多樣。這些大跨度的復雜橋梁結構共同的特點就是都屬于高次超靜定結構，其內力計算甚為復雜。由于計算模型簡化產生的誤差、材料力學性能的差異、以及施工誤差、結構物各部位溫度變化不均等多種因素的影響，使得結構物在施工過程或建成后其內力與設計值差異很大，而且這些差異很難估計，為結構物后期的使用埋下一定的安全隱患。橋梁建成后，墩臺在一定時期內會發生沉降，這將引起橋梁結構內力的重分配，對于我國正在建設的高速鐵路橋梁來說，如果墩臺沉降造成簡支箱梁三點支撐將可能導致災難性事故的發生。因此，及時了解橋梁支座的受力狀況，遠程預警車輛過橋時出現三點支撐，并在第一時間進行處理，這是避免橋梁發生災難性事故的一個經濟而且有效的解決辦法。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是通過將現有球型支座的下擺設計成為由多塊相同的凹球缺面組成，進而提出一種能同時起支座下擺和分壓器雙重作用的球型多向測力支座，作為橋梁、建筑或其它工程結構物的支座，用以對各種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產生的附加荷載等進行測試與監測。為了解決上述存在的技術問題，本發明具體采用了以下方案
一種球型多向測力支座，包括上支座板I、組合下擺3、底座5以及壓力傳感器6，所述上支座板I的底面為凸球缺面，所述組合下擺3的頂面包括有與所述凸球缺面對應的凹球缺面，所述組合下擺3在垂直方向上位于所述上支座板I和所述底座5之間，所述上支座板I和所述組合下擺3為球面接觸，所述組合下擺3由兩個以上部分拼接而成，所述壓力傳感器6在水平方向位于所述組合下擺3和所述底座5的立墻之間，并將受到壓力作用后產生的電信號通過連接導線7傳輸至數據采集模塊8，由數據采集模塊8進行分析處理后還原出作用在球型多向測力支座上的水平和豎向荷載的大小及其方向。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述組合下擺3頂面的凹球缺面由兩個相同的凹球缺面或四個相同的凹球缺面拼接而成。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述上支座板I底面的凸球缺面與所述組合下擺3頂面的凹球缺面之間設有第一減摩層2，所述凸球缺面和凹球缺面與所述第一減摩層2的接觸均為球面接觸。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述組合下擺3的底面為平面，所述底座5的上支撐面為平面，在所述組合下擺3的底面和所述底座5的上支撐面之間設有第二減摩層4，所述組合下擺3的底面和所述底座5的上支撐面與所述第二減摩層4的·接觸均為平面接觸。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述壓力傳感器6在水平方向位于所述組合下擺3的側壁和所述底座5的立墻之間，所述組合下擺3的側壁與所述壓力傳感器6的接觸方式為平面接觸或球面接觸，所述底座5的立墻與所述壓力傳感器6的接觸方式為平面或球面接觸。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述數據采集模塊8采集的數據傳輸至計算機進行分析處理，并與正常使用荷載對應的標準值比較，以進行異常判斷。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中對應于所述組合下擺3的每個拼接部分的側壁均安裝有所述壓力傳感器6。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述上支座板I的頂面為平 面，在其四角設有與結構物連接的螺栓孔；所述底座5的底面為平面，在其四角設有與結構物連接的螺栓孔。進一步的根據本發明所述的球型多向測力支座，其中所述的壓力傳感器6為響應頻率高的電阻應變式壓力傳感器。本發明所述的球型多向測力支座與現有測力支座相比，具有以下有益效果
(I)本發明所述測力支座可作為橋梁、建筑或其它工程結構物的支座，用以對各種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產生的附加荷載等的測試與監測。(2)本發明的關鍵是直接利用組合下擺3作為分壓器，使多向球型測力支座的結構大大簡化該組合下擺3將作用在支座的垂直荷載按一定比例分解出水平分量，并通過水平安裝的多個壓力傳感器6和數據采集模塊8進行檢測，作用在支座的水平荷載同時也可通過同組壓力傳感器6和數據采集模塊8測出；壓力傳感器6采用響應頻率高的電阻應變式壓力傳感器，可實現動荷載的測試。(3)本發明的數據采集模塊8采集的數據傳輸至計算機分析處理后與正常使用荷載進行比較，出現異常時進行報警，可實現監測遠程化、自動化和智能化。


圖I和圖2是本發明球型多向測力支座的外型結構示意 圖3是組合下擺由兩個相同凹球缺部分組成時圖2的I-I剖面 圖4是去掉上支座板I和減摩層2后圖3的俯視圖，圖示組合下擺由兩個相同的凹球缺組成；
圖5是組合下擺由四個相同凹球缺部分組成時圖2的I-I剖面 圖6是去掉上支座板I和減摩層2后圖5的俯視圖，圖示組合下擺由四個相同的凹球缺部分組成。附圖標記說明
I一上支座板；2—第一減摩層；3—組合下擺；4一第二減摩層；5—底座；6—壓力傳感器；7—連接導線；8—數據采集模塊。
具體實施例方式下面結合圖I至圖6，對本發明做進一步說明如附圖1-4所示，本發明所述的球型多向測力支座，包括上支座板I、第一減摩層2、組合下擺3、第二減摩層4、底座5、壓力傳感器6、連接導線7以及數據采集模塊8。組合下擺3的頂面與上支座板I的底面為球面接觸，組合下擺3在垂直方向位上支座板I和底座5之間，多個壓力傳感器6在水平方向位于組合下擺3和底座5的立墻之間；多個壓力傳感器6受到壓力作用后產生的電信號通過連接導線7由數據采集模塊8采集、分析與合成處理后，還原出作用在球型多向測力支座上水平和豎向荷載的大小及其方向。優選的數據采集模塊8采集的數據可進一步傳輸至計算機進行分析處理，并與正常使用荷載進行比較，當出現異常時進行報警，實現監測遠程化、自動化和智能化。所述上支座板I的頂面為平面，在四角設有與結構物連接的螺栓孔。上支座板I底面為凸球缺面，組合下擺3的頂面包括有或為與上支座板的凸球缺面相穩合對應的凹球缺面，優選的組合下擺3的頂面為平面內包括有所述凹球缺面的結構，在本發明的第一實施方式中，所述的組合下擺3優選的由兩個完全相同的部分拼接而成，每個部分包括有1/2凹球缺面，兩個部分拼接在一起形成與上支座板的凸球缺面相穩合的凹球缺面，進一步的在兩球面之間設有第一減摩層(2)，凸球缺面和凹球缺面與第一減摩層(2)的接觸均為球 面接觸。所述底座5的底面為平面，在四角設有與結構物連接的螺栓孔。底座5的頂面為平面，組合下擺3的底面也為平面，兩平面之間設有第二減摩層4，底面和頂面與第二減摩層4的接觸均為平面接觸。所述壓力傳感器6水平設在組合下擺3側壁與底座5的立墻之間，壓力傳感器6與組合下擺3側壁的接觸為平面接觸或球面接觸，壓力傳感器6與底座5立墻的接觸則為平面接觸；壓力傳感器6由連接導線7連接于數據采集模塊8，數據采集模塊8安裝在底座適當位置上。本發明具體的測力原理是當在上支座板I上加載結構物或作為支撐支座時，上支座板I受到的豎直重力經其底面凸球缺面而作用于組合下擺3上，由多個部分拼接而成的組合下擺3進一步將作用在上支座板的垂直荷載按一定比例分解出水平分量(可通過凸球缺面曲率調整)，并通過水平安裝的多個壓力傳感器6和數據采集模塊8進行對應水平荷載的測試，進一步通過水平分量與垂直分量的比例關系換算出垂直載荷，進而能夠對上支座板上加載物在垂直方向和各個水平方向的荷載進行測量，實現多向測力。所述壓力傳感器6可采用響應頻率高的電阻應變式壓力傳感器，從而可實現動荷載的測試。數據采集模塊8采集的數據可進一步傳輸至計算機進行分析處理，并與正常使用荷載下對應的標準值進行比較，當出現異常時進行報警，實現監測遠程化、自動化和智能化。附圖5和6是本發明的另一實施方式，其與附圖1-4所示實施方式相比，區別僅在于其中的組合下擺3由完全相同的四部分組成，每個部分包括有1/4凹球缺面，四個部分拼接在一起形成與上支座板的凸球缺面相吻合的凹球缺面，且對應于每個部分的側壁都安裝有壓力傳感器，從而能夠對前后左右四個水平方向的荷載力進行精確的測量，具體的工作原理同上。當然本發明的組合下擺也可由四個以上的凹球缺部分組成。本發明具有如下特點
1、可同時進行豎向和水平方向荷載測試；
2、可進行動態測試；3、可實現測試自動化和遠程監測；
4、測試精度高；
5、結構簡單，便于加工制造。本發明可作為橋梁、建筑或其它工程結構物的支座，用以對各種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產生的附加荷載等的測試與監測。上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明 的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種球型多向測力支座，包括上支座板(I)、組合下擺(3)、底座(5)以及壓力傳感器(6)，其特征在于，所述上支座板(I)的底面為凸球缺面，所述組合下擺(3)的頂面包括有與所述凸球缺面對應的凹球缺面，所述組合下擺(3)在垂直方向上位于所述上支座板(I)和所述底座(5)之間，所述上支座板(I)和所述組合下擺(3)為球面接觸，所述組合下擺(3)由兩個以上部分拼接而成，所述壓力傳感器(6)在水平方向位于所述組合下擺(3)和所述底座(5)的立墻之間，并將受到壓力作用后產生的電信號通過連接導線(7)傳輸至數據采集模塊(8)，由數據采集模塊(8)進行分析處理后還原出作用在球型多向測力支座上的水平和豎向荷載的大小及其方向。
2.根據權利要求I所述的球型多向測力支座，其特征在于所述組合下擺(3)頂面的凹球缺面由兩個相同的凹球缺面或四個相同的凹球缺面拼接而成。
3.根據權利要求I所述的球型多向測力支座，其特征在于所述上支座板(I)底面的凸球缺面與所述組合下擺(3)頂面的凹球缺面之間設有第一減摩層(2)，所述凸球缺面和凹球缺面與所述第一減摩層(2)的接觸均為球面接觸。
4.根據權利要求1-3任一項所述的球型多向測力支座，其特征在于所述組合下擺(3)的底面為平面，所述底座(5)的上支撐面為平面，在所述組合下擺(3)的底面和所述底座(5)的上支撐面之間設有第二減摩層(4)，所述組合下擺(3)的底面和所述底座(5)的上支撐面與所述第二減摩層(4)的接觸均為平面接觸。
5.根據權利要求4所述的球型多向測力支座，其特征在于所述壓力傳感器(6)在水平方向位于所述組合下擺(3 )的側壁和所述底座(5 )的立墻之間，所述組合下擺(3 )的側壁與所述壓力傳感器(6)的接觸方式為平面接觸或球面接觸，所述底座(5)的立墻與所述壓力傳感器(6)接觸方式為平面或球面接觸。
6.根據權利要求I所述的球型多向測力支座，其特征在于所述數據采集模塊(8)采集的數據傳輸至計算機進行分析處理，并與正常使用荷載對應的標準值比較，以進行異常判斷。
7.根據權利要求I或2所述的球型多向測力支座，其特征在于對應于所述組合下擺(3 )的每個拼接部分的側壁均安裝有所述壓力傳感器(6 )。
8.根據權利要求I所述的球型多向測力支座，其特征在于所述上支座板(I)的頂面為平面，在其四角設有與結構物連接的螺栓孔；所述底座(5)的底面為平面，在其四角設有與結構物連接的螺栓孔。
9.根據權利要求I所述的球型多向測力支座，其特征在于所述的壓力傳感器(6)為響應頻率高的電阻應變式壓力傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種球型多向測力支座，包括上支座板、組合下擺、底座以及多個壓力傳感器等。上支座板的底面為凸球缺面，組合下擺的頂面為凹球缺面，該凹球缺面由兩個相同的凹球缺面或四個相同的凹球缺面拼接而成，上支座板和組合下擺為球面接觸；多個壓力傳感器在水平方向位于組合下擺和底座的立墻之間。本發明可作為橋梁、建筑或其它工程結構物的支座，用以對各種荷載包括靜荷載、動荷載、沖擊荷載、地震荷載、溫度變化產生的附加荷載等的測試與監測。
文檔編號E04B1/36GK102912722SQ201210360040
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者黃茂忠 申請人:北京鐵科首鋼軌道技術股份有限公司