具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，屬于智能支座領域。包括由上而下依次設置的上支座板、上鉸接滑塊、下鉸接滑塊和下支座板；上鉸接滑塊上表面為弧形，與上支座板下表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑塊下部設有凹球形表面，與下鉸接滑塊上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑塊下表面為弧形，與下支座板上表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸；還包括至少一個薄膜式壓力傳感器，薄膜式壓力傳感器位于鉸接滑塊的弧形表面，前表面與支座板的滑動面相接觸。該隔震支座可實時監(jiān)測支座的受力情況，判斷支座的健康狀況。可廣泛用于各種橋梁及建筑的隔震結構中，實現(xiàn)預警功能。
【專利說明】具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能隔震支座，具體來說，是涉及一種可以實時監(jiān)測健康狀 況具有自診斷功能的摩擦擺隔震支座。
【背景技術】
[0002]目前普遍應用的支座主要包括鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座和摩擦擺隔震支 座。但各種橡膠材質制成的支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨應用于上部結 構很重并對水平位移要求較大的大型構筑物中，此時，就需用到摩擦擺隔震支座。
[0003]摩擦擺隔震支座是一種有效的干摩擦滑移隔震體系，具有良好的力學性能，并能 取得較好的隔震效果。其主要原理是將構筑物與地面隔離，利用滑動面的設計來延長構筑 物的振動周期，以大幅度減少結構地震作用的動力放大作用，它還可利用滑動面與滑塊之 間的摩擦來消耗能量，減少地震能量對構筑物的破壞。一般來說，摩擦擺隔震支座主要由上 支座板、鉸接滑塊、下支座板組成。摩擦擺隔震支座的鉸接滑塊與滑動面具有相同的曲率半 徑，可與滑動面完全貼合并使上支座板在支座滑動時始終保持水平，滑動面上涂有低摩擦 材料，如聚四氟乙烯(特氟龍)等，摩擦擺隔震支座摩擦滑移面為球面，從而使支座可依靠上 部結構的重力分量作為自動回復力。在地震作用下，當上部結構的慣性力超過滑動面上的 靜摩擦力時，上部結構的慣性力促使滑塊在其圓弧面內滑動，滑塊在滑動過程中耗散地震 能量。地震作用之后，支座會在自身受到的豎向荷載作用下自動回復初始平衡位置。
[0004]從以往橋梁的破壞情況來看，大部分破壞發(fā)生在橋梁的支座處，支座作為主要的 傳力構件，支座失效將導致整個橋梁的整體倒塌，造成不可估量的嚴重后果，支座性能的長 期穩(wěn)定性的對于橋梁整體安全性具有重要的意義。
[0005]但就目前來說，還沒有一種可以監(jiān)測支座健康狀況的設備，或者具有自監(jiān)測功能 的支座，也曾有人試圖采用傳感器來檢測支座的受力情況，但是一般的傳感器無法放到支 座中，即使可以放至支座中，也會影響支座的受力，產生不良影響。
實用新型內容
[0006]針對上述問題，本實用新型提供一種具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，該支座 可以實時監(jiān)測支座的受力情況，從而判斷支座的健康狀況。
[0007]本實用新型通過以下技術手段實現(xiàn):具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，包括由 上而下依次設置的上支座板、上鉸接滑塊、下鉸接滑塊和下支座板；所述上鉸接滑塊上表面 為弧形，與上支座板下表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑 塊下部設有凹球形表面，與下鉸接滑塊上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑塊 下表面為弧形，與下支座板上表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸；還 包括至少一個薄膜式壓力傳感器，所述薄膜式壓力傳感器位于鉸接滑塊的弧形表面，前表 面與支座板的滑動面相接觸。
[0008]本實用新型還可做以下改進:[0009]所述薄膜式壓力傳感器為濺射薄膜壓力傳感器，所述濺射薄膜壓力傳感器包括不 銹鋼膜片和設于該膜片表面的合金電阻。該傳感器在壓力介質直接作用的不銹鋼膜片上制 作了組成惠斯登電橋的合金薄膜應變單元，該合金材料以分子形式在彈性體上淀積成合金 電阻，該電阻與彈性體以分子鍵合“融”為一體，因此這種壓力傳感器不影響支座的力學性 倉泛。
[0010]所述下支座板的滑動面與鉸接滑塊的下表面之間及上支座板的滑動面與上鉸接 滑塊之間均涂有低摩擦材料。
[0011]所述低摩擦材料為聚四氟乙烯。
[0012]所述上鉸接滑塊與所述上支座板固定連接。
[0013]所述鉸接滑塊中部還設有環(huán)形突起，使下鉸接滑塊中部凸球型表面與上鉸接滑塊 的凹球型表面形成一個轉動球鉸，保證上支座板在鉸接滑塊沿滑動面滑動時保持水平。
[0014]所述上支座板和下支座板的邊緣還設有環(huán)形突起的限位裝置。
[0015]薄膜式壓力傳感器位于下鉸接滑塊的弧形下表面，其正面與低摩擦材料接觸，所 述下鉸接滑塊預留小孔，用于薄膜壓力傳感器導線的引出。
[0016]所述導線采用高溫屏蔽極細導線。
[0017]還設有安裝于支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，并將支座的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸 至控制室。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果為:
[0019]I)本實用新型的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，可以實時監(jiān)測支座的受力情 況，從而判斷支座的健康狀況。并且可以通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的后期處理實現(xiàn)預警功能，即當支 座應力超過允許值或剛度突然發(fā)生變化時，能夠自動報警，避免橋梁等建筑的倒塌，避免慘 劇的發(fā)生。
[0020]2)本實用新型首次將用于液體壓力監(jiān)測的濺射薄膜壓力傳感器轉用至具有弧形 曲面的摩擦擺隔震支座中，將濺射薄膜壓力傳感器的前表面與滑動面涂有的低摩擦材料膠 合，形成一個整體，并通過其背面的不銹鋼膜片與鉸接滑塊連接在一起，與整個支座融為 一體，不影響支座的力學性能，且濺射薄膜壓力傳感器體積較小，更加不影響支座的力學性 倉泛。
[0021]3)本實用新型采用的濺射薄膜壓力傳感器具有較好疲勞性能，交變應力循環(huán)次數(shù) >5000萬次，同時，這種薄膜傳感器可長時期在-40?150攝氏度的工作溫度下穩(wěn)定工作。
[0022]4)本實用新型的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，應用范圍廣，構造簡單，不影 響支座的各項力學性能；成本低，適用于廣泛的推廣運用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座A剖面圖
[0024]圖2為具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座A爆炸圖
[0025]圖3為具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座B剖面圖
[0026]圖4傳感器布置處局部構造圖
[0027]圖5為具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座設備連接圖。
[0028]圖中:1.上支座板；2.上鉸接滑塊；3.下支座板；4.薄膜式壓力傳感器；5.低摩擦材料；6.限位裝置；7.小孔；8.導線；9.凹球形表面；10.滑動面；11.不銹鋼膜片；
12.合金電阻；13.下鉸接滑塊。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0030]實施例1
[0031]具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，包括由上而下依次設置的上支座板1、上鉸接 滑塊13、下鉸接滑塊2和下支座板3 ;所述上鉸接滑塊13上表面為弧形，與上支座板I下表 面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑塊13下部設有凹球形表 面9，與下鉸接滑塊2上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑塊2下表面為弧形，與 下支座板3上表面的滑動面10具有相同的曲率半徑，并與該滑動面10相接觸；還包括一個 薄膜式壓力傳感器4，所述薄膜式壓力傳感器4位于鉸接滑塊的弧形表面，前表面與支座板 的滑動面相接觸。
[0032]當壓力作用于薄膜壓力傳感器的薄膜時，使膜片產生微小的形變，使電橋產生一 個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，該信號經過處理，轉變?yōu)榭?讀形式的壓力數(shù)據(jù)。
[0033]實施例2
[0034]如圖1和圖2所示的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座A，包括由上而下依次設置 的上支座板1、上鉸接滑塊13、下鉸接滑塊2和下支座板3 ;所述上鉸接滑塊13上表面為弧 形，與上支座板I下表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑塊 13下部設有凹球形表面9，與下鉸接滑塊2上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑 塊2下表面為弧形，與下支座板3上表面的滑動面10具有相同的曲率半徑，并與該滑動面 10相接觸；還包括一個薄膜式壓力傳感器4，所述薄膜式壓力傳感器4位于鉸接滑塊的弧形 表面，前表面與支座板的滑動面相接觸，如圖4所示。
[0035]所述薄膜式壓力傳感器為濺射薄膜壓力傳感器4，所述濺射薄膜壓力傳感器包括 不銹鋼膜片11和設于該膜片表面的合金電阻12。該傳感器在壓力介質直接作用的不銹鋼 膜片11上制作了組成惠斯登電橋的合金薄膜應變單元，該合金材料以分子形式在彈性體 上淀積成合金電阻12，該電阻與彈性體以分子鍵合“融”為一體，因此這種壓力傳感器不影 響支座的力學性能。
[0036]所述上鉸接滑塊13與所述上支座板I固定連接。
[0037]所述下支座板3的滑動面10與鉸接滑塊2的下表面之間涂有聚四氟乙烯低摩擦 材料5。
[0038]所述鉸接滑塊2中部還設有環(huán)形突起，使下鉸接滑塊2中部凸球型表面與上鉸接 滑塊13的凹球型表面9形成一個轉動球鉸，保證上支座板I在鉸接滑塊2沿滑動面10滑 動時保持水平。
[0039]所述上支座板I和下支座板3的邊緣還設有環(huán)形突起的限位裝置6。
[0040]所述薄膜式壓力傳感器4位于下鉸接滑塊2的弧形下表面，其正面與低摩擦材料 5接觸；所述下鉸接滑塊2預留小孔7，用于薄膜壓力傳感器導線8的引出，如圖4所示。
[0041]所述導線8采用高溫屏蔽極細導線。[0042]還設有安裝于支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，并將支座的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸 至控制室。
[0043]當壓力作用于薄膜壓力傳感器時，使膜片產生微小的形變，使電橋產生一個電壓 信號，該信號經過通過傳感器導線傳導至支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，轉變?yōu)?可讀形式的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至控制室，進行數(shù)據(jù)的后期處理，當支座壓應力值超出允許壓應 力值或剛度發(fā)生突變時發(fā)出安全警報。
[0044]實施例3
[0045]如圖3所示的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座B，包括由上而下依次設置的上 支座板1、上鉸接滑塊13、下鉸接滑塊2和下支座板3 ;所述上鉸接滑塊13上表面為弧形， 與上支座板I下表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑塊13 下部設有凹球形表面9，與下鉸接滑塊2上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑塊 2下表面為弧形，與下支座板3上表面的滑動面10具有相同的曲率半徑，并與該滑動面10 相接觸；還包括一個薄膜式壓力傳感器4，所述薄膜式壓力傳感器4位于鉸接滑塊的弧形表 面，前表面與支座板的滑動面相接觸，如圖4所示。
[0046]所述薄膜式壓力傳感器為濺射薄膜壓力傳感器4，所述濺射薄膜壓力傳感器包括 不銹鋼膜片11和設于該膜片表面的合金電阻12。該傳感器在壓力介質直接作用的不銹鋼 膜片11上制作了組成惠斯登電橋的合金薄膜應變單元，該合金材料以分子形式在彈性體 上淀積成合金電阻12，該電阻與彈性體以分子鍵合“融”為一體，因此這種壓力傳感器不影 響支座的力學性能。
[0047]所述下支座板3的滑動面10與鉸接滑塊2的下表面之間及上支座板I的滑動面 與上鉸接滑塊13之間均涂有低摩擦材料5。
[0048]所述低摩擦材料為聚四氟乙烯。
[0049]所述鉸接滑塊2中部還設有環(huán)形突起，使下鉸接滑塊2中部凸球型表面與上鉸接 滑塊13的凹球型表面9形成一個轉動球鉸，保證上支座板I在鉸接滑塊2沿滑動面10滑 動時保持水平。
[0050]所述上支座板I和下支座板3的邊緣還設有環(huán)形突起的限位裝置6。
[0051]所述薄膜式壓力傳感器4位于下鉸接滑塊2的弧形下表面，其正面與低摩擦材料 5接觸；所述下鉸接滑塊2預留小孔7，用于薄膜壓力傳感器導線8的引出，如圖4所示。
[0052]所述導線8采用高溫屏蔽極細導線。
[0053]還設有安裝于支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，并將支座的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸 至控制室。
[0054]當壓力作用于薄膜壓力傳感器時，使膜片產生微小的形變，使電橋產生一個電壓 信號，該信號經過通過傳感器導線傳導至支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，轉變?yōu)?可讀形式的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至控制室，進行數(shù)據(jù)的后期處理，當支座壓應力值超出允許壓應 力值或剛度發(fā)生突變時發(fā)出安全警報。
[0055]上述的實施例僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，不能以此來限定本實用新型的權利 范圍，因此，依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，包括由上而下依次設置的上支座板(I)、上鉸 接滑塊(13)、下鉸接滑塊(2)和下支座板(3);所述上鉸接滑塊(13)上表面為弧形，與上支 座板(I)下表面的滑動面具有相同的曲率半徑，并與該滑動面相接觸，上鉸接滑塊(13)下 部設有凹球形表面(9)，與下鉸接滑塊(2)上部設有的凸球形表面相匹配并接觸，下鉸接滑 塊(2)下表面為弧形，與下支座板(3)上表面的滑動面(10)具有相同的曲率半徑，并與該滑 動面(10)相接觸；其特征在于:還包括至少一個薄膜式壓力傳感器(4)，所述薄膜式壓力傳 感器(4)位于鉸接滑塊的弧形表面，前表面與支座板的滑動面相接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述薄膜 式壓力傳感器為濺射薄膜壓力傳感器(4)。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述下支 座板(3)的滑動面(10)與下鉸接滑塊(2)的下表面之間及上支座板(I)的滑動面與上鉸接 滑塊(13 )之間均涂有低摩擦材料(5 )。
4.根據(jù)權利要求3所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述低摩 擦材料(5)為聚四氟乙烯。
5.根據(jù)權利要求4所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述上鉸 接滑塊(13)與所述上支座板(I)固定連接。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在 于:所述下鉸接滑塊(2 )中部還設有環(huán)形突起，使下鉸接滑塊(2 )中部凸球型表面與上鉸接 滑塊(13)的凹球型表面(9)形成一個轉動球鉸，保證上支座板(I)在下鉸接滑塊(2)沿滑 動面(10)滑動時保持水平。
7.根據(jù)權利要求6所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述上支 座板(I)和下支座板(3 )的邊緣還設有環(huán)形突起的限位裝置(6 )。
8.根據(jù)權利要求7所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述薄膜 式壓力傳感器(4)位于下下鉸接滑塊(2)的弧形下表面，其正面與低摩擦材料(5)接觸；所 述下下鉸接滑塊(2)預留小孔(7)，用于薄膜壓力傳感器導線(8)的引出。
9.根據(jù)權利要求8所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:所述導線(8)采用高溫屏蔽極細導線。
10.根據(jù)權利要求9所述的具有自檢測功能的摩擦擺隔震支座，其特征在于:還設有安 裝于支座外的信號處理設備和數(shù)據(jù)傳輸裝置，并將支座的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至控制室。
【文檔編號】E01D19/04GK203451989SQ201320468401
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權日:2013年8月1日
【發(fā)明者】于芳, 姜瑞娟, 陳宜言 申請人:深圳市市政設計研究院有限公司