本發(fā)明涉及橋梁架設技術領域，尤其是一種橋梁健康監(jiān)測支座及其監(jiān)測方法。

背景技術：

近年來，隨著鐵路運量的逐年遞增，部分橋梁支座出現(xiàn)了支座位移超限、限位銷剪斷等病害，個別橋上支座損壞的比較較大，目前已開始逐步更換。目前，部分科研院所和生產(chǎn)廠商已經(jīng)進行了測力支座的一些研制工作，并在橋梁上得到應用。有的使用良好，但制造成本昂貴，受供電的限制，需整體標定，無法大范圍推廣（例如中國實用新型專利200420085431.4公開的調(diào)高測力盆式橡膠支座）；有些測力支座造價較低，但結構復雜，測量精度較差，使用壽命短，傳感器更換困難，甚至影響了支座的整體性能；有的需要多只傳感器才能解決轉角變化造成的測力不準確。而橋梁健康監(jiān)測支座，將能夠監(jiān)測橋梁的受力情況和撓曲變形情況，進而能夠對既有橋梁的梁體和墩身的狀態(tài)進行評估，對橋墩是否下沉和橋梁是否有裂紋的病害，以及經(jīng)過各種自然災害、或者輪船撞擊后的橋梁使用情況給出可靠的數(shù)據(jù)信息。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種橋梁健康監(jiān)測支座及其監(jiān)測方法，能夠解決現(xiàn)有技術的不足，降低了橋梁健康監(jiān)測的施工復雜度，提高了對于橋梁監(jiān)測的準確度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案如下。

一種橋梁健康監(jiān)測支座，包括上支座板和下支座板，所述上支座板和下支座板之間設置有中間襯板，下支座板的頂面設置有盆腔，盆腔內(nèi)設置有油腔，油腔頂部設置有彈性層，下支座板的側面至少設置有兩個與油腔相連通的油路，任意一個油路上設置有壓力傳感器，下支座板或中間襯板上設置有行程開關，行程開關上設置有觸頭，觸頭與上支座板選擇性接觸。

作為優(yōu)選，所述油腔頂部設置有壓強傳遞板，彈性層設置在壓強傳遞板頂部。

作為優(yōu)選，所述中間襯板與上支座板之前設置有球形襯板。

作為優(yōu)選，所述彈性層的泊松比在0.45-0.5。

一種上述的橋梁健康監(jiān)測支座的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)橋梁的重量、允許的轉角確定橋梁允許承受力的最大值和撓曲變形的最大值；

b、當壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值小于步驟a中確定的最大值，且后一次數(shù)據(jù)與前一次數(shù)據(jù)相比增加或減小在3倍以內(nèi)時，以固定頻率采集數(shù)據(jù)；當壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值小于步驟a中確定的最大值，且后一次數(shù)據(jù)與前一次數(shù)據(jù)相比增加或減小在3倍以外時，采集頻率提高50%；當壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值大于步驟a中確定的最大值，但超出值小于最大值的30%，采集頻率提高50%；當壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值的30%，但超出值小于步驟a中確定的最大值的60%，采集頻率提高100%；壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值的60%以上時，采集頻率提高200%；

c、當橋梁的撓曲變形小于步驟a中確定的最大值，行程開關關閉；當橋梁的撓曲變形大于步驟a中確定的最大值，觸發(fā)行程開關，采集頻率提高100%；

d、當壓力傳感器所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值時或者行程開關被觸發(fā)，進行報警，并記錄報警持續(xù)時間。

采用上述技術方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明通過設置兩個油管，使用一個油管進油另一個油管出油，通過多次進油出油，將油腔內(nèi)的空氣排凈，然后注滿油，并封閉油管，這避免了現(xiàn)有專利技術中單一油管注油所帶來的氣泡無法徹底排出而導致測力不準確的問題?，F(xiàn)有專利技術的油腔，需預制一個腔，再將腔與多層橡膠安放在相應的模具中，通過加熱將橡膠熔化，再冷卻將腔固定在橡膠板中。在將腔和橡膠放置到模具過程和硫化過程中預制的腔很大可能發(fā)生移動，造成腔偏離橡膠板的中間位置，與下支座板上的孔道不對應；再次，預制的腔需要承受30-45mpa的應力同時在填充油時能夠伸長以適應油的進入，所以對腔的成型材料有很高的要求；橡膠板的硫化的過程，熔化的橡膠不得進入腔以保證硫化后腔的存在，諸多問題使得調(diào)高測力盆式橡膠支座的加工工藝難度大，良品率低。而本發(fā)明在下支座板內(nèi)部設置油腔，通過在下支座板內(nèi)部車削一圓形的凹槽，上部密封一壓強傳遞板即可完成，工藝簡單，加工方便，良品率高。

本發(fā)明所使用的彈性層采用泊松比在0.45-0.5范圍的材料，因為泊松比在0.45-0.5范圍的材料具有各向同性的特性，各向同性指物體的物理、化學等方面的性質(zhì)不會因方向的不同而有所變化的特性，即某一物體在不同的方向所測得的性能數(shù)值完全相同。橋梁健康監(jiān)測支座的豎向力通過支座上部結構作用到彈性層上，彈性層再將力值傳遞給其下部結構，即油腔和油腔外側部位，根據(jù)彈性層各向同性的特性，即使油腔和油腔外側部位由于加工誤差造成不在同一表面上，其傳遞給油腔的壓強均為彈性層受到的力與其面積的比值，從而有效保證測得力值精度。然而泊松比在0.45-0.5范圍外的材料，不具有各向同性的特性。力值在傳遞過程中，如果油腔表面高于油腔外側，則油腔承受大部分的豎向力，壓強大，乘以面積換算成壓力后，力值偏大；如果油腔表面低于油腔外側，則油腔承受很小的豎向力，壓強小，乘以面積換算成壓力后，力值偏小，進而造成測量的力值精度低。

行程開關用于測量橋梁的順橋向撓曲變形。在支座安裝前根據(jù)橋梁的許用轉角以及行程開關的觸頭與轉動中心的水平距離等參數(shù)，計算觸頭與支座上板或者梁體的豎向距離；支座安裝后，根據(jù)計算得的豎向距離調(diào)整觸頭的位置；支座使用過程中，當橋梁順橋向的撓曲變形在正常范圍內(nèi)，觸頭與支座上板或者梁體不接觸，行程開關處于關閉狀態(tài)，當橋梁發(fā)生的變形超過允許范圍，觸頭與支座上板或者梁體接觸，行程開關開始工作，監(jiān)測系統(tǒng)以某一頻率采集力值數(shù)據(jù)并報警。這樣既可以避免采集多余的正常數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)垃圾，又可以節(jié)約電量，延長電池的使用壽命。

行程開關分別安裝在支座順橋向（橋梁長度方向）的兩側，分別為靠近橋梁中心側和靠近橋端側。當靠近橋梁中心側的行程開關接通，可能出現(xiàn)了重載車或者橋梁局部裂紋等情況；當靠近橋端側的行程開關接通，可能出現(xiàn)了橋墩下沉等情況。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術中其它類型的測力裝置也是有本質(zhì)區(qū)別的。現(xiàn)有的其它類型的測力裝置普遍是使用千斤頂式的結構進行支撐測力。本發(fā)明采用油腔承重，利用液體各向壓強相等和不可壓縮的特點，測量液壓，進而換算支座的承載力；現(xiàn)有技術的稱重裝置采用稱重儀稱重。雖然自適應液壓承重裝置也涉及液壓，但其液壓是與液壓千斤頂相連，用于千斤頂?shù)捻斏?，與稱重無關；橋梁健康監(jiān)測支座中的油腔后續(xù)可以補充油液，但只需保證油腔上表面平整即可，不需頂升支座。而且千斤頂結構的測力裝置都是具有缸體和活塞的，在之間設置有密封圈，很容易破損出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，使得測量的力值不準確。而在橋梁支座上，是無法更換密封圈的，支座的測力功能也將不能實現(xiàn)。本發(fā)明將油腔設計在支座的內(nèi)部，沒有上下移動的活塞，降低了漏油的風險；如果出現(xiàn)漏油的情況，也可以及時通過進出油口補充，有效的保證了支座測力的功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1的結構圖。

圖2是本發(fā)明實施例2的結構圖。

圖中：1、上支座板；2、下支座板；3、中間襯板；4、彈性層；5、油腔；6、壓強傳遞板；7、油管；8、壓力傳感器；9、行程開關；10、觸頭；11、球形襯板。

具體實施方式

本發(fā)明中使用到的標準零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進行訂制，各個零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖1，本發(fā)明一個具體實施方式包括上支座板1和下支座板2，所述上支座板1和下支座板2之間設置有中間襯板3，下支座板2的頂面設置有盆腔，盆腔內(nèi)設置有油腔5，油腔5頂部設置有壓強傳遞板6，壓強傳遞板6的頂部設置有彈性層4。下支座板2的兩側分別設置有一個與油腔5相連通的油管7，任意一個油管7上設置有壓力傳感器8，下支座板2上設置有行程開關9，行程開關9上設置有觸頭10，觸頭10與上支座板1選擇性接觸。

一種上述的橋梁健康監(jiān)測支座的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)橋梁的重量、允許的轉角確定橋梁允許承受力的最大值和撓曲變形的最大值；

b、當壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值小于步驟a中確定的最大值，且后一次數(shù)據(jù)與前一次數(shù)據(jù)相比增加或減小在3倍以內(nèi)時，以固定頻率采集數(shù)據(jù)；當壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值小于步驟a中確定的最大值，且后一次數(shù)據(jù)與前一次數(shù)據(jù)相比增加或減小在3倍以外時，采集頻率提高50%；當壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值大于步驟a中確定的最大值，但超出值小于最大值的30%，采集頻率提高50%；當壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值的30%，但超出值小于步驟a中確定的最大值的60%，采集頻率提高100%；壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值的60%以上時，采集頻率提高200%；

c、當橋梁的撓曲變形小于步驟a中確定的最大值，行程開關9關閉；當橋梁的撓曲變形大于步驟a中確定的最大值，觸發(fā)行程開關9，采集頻率提高100%；

d、當壓力傳感器8所監(jiān)測到的橋梁承受的力值超出步驟a中確定的最大值時或者行程開關9被觸發(fā)，進行報警，并記錄報警持續(xù)時間。

實施例2

參照圖2，本實施例是在實施例1的基礎上改進而來的。中間襯板3與上支座板1之前設置有球形襯板11。彈性層4的泊松比在0.45-0.5之間（泊松比，材料在單向受拉或受壓時，橫向正應變與軸向正應變的絕對值的比值）。具有此特性的彈性層既能可靠的傳遞豎向力，又能發(fā)生變形保證油腔上表面均勻受力。

本發(fā)明利用油壓直接檢測橋梁支座的豎向受力情況，測力的過程容易實現(xiàn)，支座結構簡單，易于加工。利用開關電路測量橋梁的撓曲變形，成本低，同時排除多余的正常數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)處理的難度。。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。