基于光纖變形傳感器的測力型板式橡膠支座的制作方法

本實用新型涉及橋梁支座產品領域，是基于光纖變形傳感器的智能測力型板式橡膠支座。

背景技術：

橋梁支座是連接橋梁上部結構與下部結構的重要構件，但其本身又是橋梁結構中易損傷卻不宜修補的構件，其損壞后通常需要重新更換，更換施工會影響或中斷交通，易造成經濟損失和不良社會影響。

隨著橋梁通行荷載和環境條件的變化，支座的受力存在較大波動，以橡膠支座為例，長期偏壓可能導致支座局部橡膠開裂失效、橡膠本體擠出等病害，亦可能導致支座受力不足甚至脫空。另外，載重車輛超載現象是目前我國公路交通普遍面臨的棘手問題。車輛超載導致橋梁超荷，容易對支座造成多種類型的損傷，進而引起結構整體受力狀態的變化，引發更多更大的安全問題。這一風險在獨柱墩型曲線橋梁上表現得尤為突出。

在傳統管養模式下，支座損傷的產生和累積過程無法得到及時的發現和關注，容易發生病害累積。當前針對橋梁支座的檢測尚以人工巡檢方式為主，通過目測、簡單量測等方式進行支座工作狀態檢查。但由于橋梁橋墩高度大、結構和附屬設施復雜等因素，使得巡檢工作常面臨諸多問題和困難，橋梁支座巡檢的頻率和巡檢效果均不夠理想。因而不能及時發現橋梁支座所受的損傷，不能及時對支座進行更換，無法消除由此引起的橋梁結構安全隱患。

技術實現要素：

本實用新型設計了一種基于光纖變形傳感器的智能測力板式橡膠支座，可實現對支座受力情況的實時監測。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：一種基于光纖變形傳感器的智能測力板式橡膠支座，包括板式橡膠支座本體，其特征在于在板式橡膠支座本體中設置有若干個預留傳感器空間，兩個相鄰預留傳感器空間之間設置光纖預留通道，每個傳感器預留空間內設置一個光纖變形傳感器，所述若干個光纖變形傳感器之間通過設置在光纖預留通道內的連通光纖連接，所述板式橡膠支座本體邊緣還設置有光纖傳輸接口，所述光纖傳輸接口與光纖變形傳感器或連通光纖連接。

根據本實用新型的優選實施例，所述光纖變形傳感器為拉索式光纖變形傳感器，板式橡膠支座本體內設置拉索，拉索一端與變形傳感器相連，另一端與板式橡膠支座本體內某層鋼板固定。通過變形傳感器適應支座恒載和活載受力條件下的變形特征。

根據本實用新型的優選實施例，所述橡膠支座包括間隔設置的若干個橡膠層，兩個相鄰橡膠層之間設置鋼板，在橡膠支架底部橡膠層內部設置預留傳感器空間，預留傳感器空間上方設置貫通孔直至其中一層鋼板的底部，并在所述貫通孔內設置拉索，拉索的一端與變形傳感器相連，拉索的另一端與該層鋼板的底部固定。

根據本實用新型的優選實施例，貫通孔貫通至最上層鋼板底部，所述拉索連接變形傳感器和最上層鋼板。

根據本實用新型的優選實施例，在板式橡膠支座本體內部對稱安置4個變形傳感器，對稱設置的2個變形傳感器中心連線分別沿支座的兩個主軸向布置。

根據本實用新型的優選實施例，所述變形傳感器通過光纖傳輸接口與外聯采集設備連接，可實時監測支座受力狀況，通過在線采集的手段，經云平臺實時傳遞數據，傳輸至手機或電腦終端，以及時監測支座使用狀況。

本實用新型通過拉索，將變形傳感器的變形與支座變形相關聯，實現對板式橡膠支座變形的測量。進而，基于支座變形本構關系，并參照試驗標定，可建立變形與支座受力的對應關系，得出支座受力。外置采集設備對變形傳感器進行數據采集，可實時監測支座受力情況。

采用該智能測力板式橡膠支座，可實時監測出支座受力情況，及時發現并記錄支座突發性和累積性損傷，評定支座使用狀況。進而可對輕微損傷的支座進行及時有效的修補措施，避免病害進一步擴大；對脫空支座及時采取糾正措施或進行更換；對嚴重損壞的支座，則可及時更換，避免其影響結構整體安全，避免更大的經濟損失。通過對支座受力情況的監測，還可間接反映橋梁交通荷載狀況，及時發現超載車輛。

本實用新型的特點為：其一，本設計既可測量板式橡膠支座的較大應變（恒載作用下），也可監測其較小應變（活載作用下）。其二，實用新型不僅可測量支座所受的豎向力，還可適應支座在使用時可能發生的剪切位移，轉角，傾斜甚至脫空，確保測力裝置在支座破損前一直保持正常工作。其三，變形傳感器與外置采集器相連，可實現支座受力情況的實時采集；另外，可采用同一個多通道采集箱對多個測力支座統一數據采集、統一管理。其四，通過在線采集，將數據無線傳輸到云平臺，進而可發送至手機或電腦等客戶端，實現對支座受力狀況的實時監控。其五，設計方案增加了傳統板式橡膠支座的智能測力功能，適用于所有類型的板式橡膠支座，符合工程實際需要，更具有優勢，應用前景廣泛。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的智能測力板式橡膠支座的結構示意圖。

圖2為本實用新型一實施例的智能測力板式橡膠支座的局部剖視圖。

圖3為在線監測示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作出詳細說明。

板式橡膠支座的受力特征為，長期承受橋梁上部結構恒載產生的較大變形，短期(時變)承受車輛荷載等活荷載產生的較小變形。在支座承載力條件下，豎向應變可達10000~20000με。常用應變傳感器不適用于該應變區間，應通過特殊設計使得受力監測裝置能夠適應支座受力特征。

本實用新型的技術方案為：一種基于光纖變形傳感器的智能測力板式橡膠支座，包括板式橡膠支座本體1，所述橡膠支座包括間隔設置的若干個橡膠層，兩個相鄰橡膠層之間設置鋼板，其特征在于在底層橡膠層內設置有若干個預留傳感器空間，且所述預留傳感器空間延伸至位于該橡膠層上方且與該橡膠層相鄰的底層鋼板底部，兩個相鄰預留傳感器空間之間設置光纖預留通道，每個傳感器預留空間內設置一個基于位移計測試原理的大量程光纖變形傳感器2，所述若干個光纖變形傳感器2之間通過設置在光纖預留通道內的連通光纖3連接，所述板式橡膠支座本體邊緣還設置有光纖傳輸接口4，所述光纖傳輸接口與光纖變形傳感器或連通光纖連接，所述光纖變形傳感器為拉索式光纖變形傳感器，板式橡膠支座本體內設置拉索，拉索一端與光纖變形傳感器2相連，使得所述光纖變形傳感器2與底層鋼板接觸，拉索另一端與板式橡膠支座本體內某層鋼板固定，通過拉索連接變形傳感器與支座內部鋼板，通過傳感器測量支座的實時變形，進而可間接測量出支座的實時受力。由于變形傳感器基于位移計測試原理，直接測試拉索連接的兩片鋼板的相對位移，而不必用應變測試載體(光纖光柵、應變絲等)直接與橡膠協同變形，從而解決了測試載體本身無法適應橡膠大變形的問題，以大量程容納恒載作用下的橡膠變形；同時，測試精度可達1%FS，對通常車輛活載作用下的支座變形，具備足夠的測試精度。

如圖1所示，在一種基于光纖變形傳感器的智能測力板式橡膠支座，包括板式橡膠支座本體1，其特征在于在板式橡膠支座本體1中設置有4個預留傳感器空間，以及連接所述4個預留傳感器空間的弧形光纖預留通道，每個傳感器預留空間內設置一個光纖變形傳感器2，所述4個光纖變形傳感器之間通過設置在光纖預留通道內的連通光纖3連接，所述板式橡膠支座本體邊緣還設置有光纖傳輸接口4，所述光纖傳輸接口4與光纖變形傳感器2或連通光纖3連接，使得所述4個光纖變形傳感器得以通過光纖傳輸接口4，與設置在外部的數據采集箱連接，以實時采集數據。所有設備內置于支座內部，支座外觀與傳統支座保持一致。

如圖所示，所述板式橡膠支座本體1內部對稱安置4個變形傳感器2，圖中對稱的傳感器中心連線分別沿支座的兩個主軸向布置。

如圖2所示，所述橡膠支座包括間隔設置的若干個橡膠層5，兩個相鄰橡膠層5之間設置鋼板6，在支座底層橡膠層5內部預留空間，用于容納安裝變形傳感器2。預留貫通孔7，貫通至某層鋼板，可用于安裝拉索8，貫通孔7預留足夠空間，以防止拉索8在發生支座剪切、轉動等情況下不被破壞。變形傳感器b可焊接或螺栓固定于鋼板6上，拉索8一端與變形傳感器2連接，另一端焊接于該層鋼板。在本實施例中，貫通孔7貫通至最上層鋼板底部，所述拉索8連接變形傳感器2和最上層鋼板。圖中9為支座底面，10為支座頂面。

如圖3所示，通過數據采集箱10對智能測力支座進行數據采集，將數據發送至云平臺，再對數據進行分析處理，最后將客戶所需的信息發送至客戶的手機或電腦等客戶端。采用該智能測力板式橡膠支座，可及時發現并記錄支座突發性和累積性損傷，評定支座使用狀況，進而及時采取合理的處理措施。通過對支座受力情況的監測，還可間接反映橋梁交通荷載狀況，及時發現超載車輛。

本實用新型既可測量板式橡膠支座的大應變（恒載作用下），也可監測其小應變（活載作用下），實現對支座受力情況進行實時監測。