受力状态自感知转体支座 |
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| 申请号 | CN202311674142.1 | 申请日 | 2024-04-12 | 公开(公告)号 | CN118007521A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 中铁十局集团青岛工程有限公司; 山东交通学院; 中铁十局集团有限公司; | 发明人 | 黄飞; 崔凤坤; 仲昭飞; 张方敏; 刘睿; 李龙深; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 桥梁 建筑施工中的转体支座技术领域，具体为受 力 状态自 感知 转体支座。包括顶部转接件、底部转接件以及设置在顶部转接件和底部转接件之间的安装限位组件，安装限位组件的下方设置有径向力检测组件、受力调控组件以及称重检测组件。通过安装限位组件对转体支座进行高 精度 装配，以确保顶部转接件与底部转接件的轴线重合度，提高支座的扭力承载性能；利用状态感知组件接收 传感器 采集的数据并分析支座的受力状态，建立支座的受力模型，受力异常时由预警输出模 块 发出预警 信号 ，满足了用户的个性化需求，提高了用户的使用体验；由受力调控组件为封闭环提供反向的 应力 补偿，以抵消支座承受的径向应力，提高了支座的 支撑 稳定性 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.受力状态自感知转体支座，包括顶部转接件(2)、底部转接件(11)以及设置在顶部转接件(2)和底部转接件(11)之间的安装限位组件(5)，其特征在于：所述安装限位组件(5)包括安装在底部转接件(11)上的底部限位架(51)、固定连接在顶部转接件(2)下面的顶部盖板(17)，所述底部限位架(51)的上表面设置有限位柱体(54)，多个限位柱体(54)呈环形围绕所述底部限位架(51)的中轴线均匀分布，所述限位柱体(54)安装在轴承限位架(53)中，所述轴承限位架(53)上套装有转接轴承(15)，所述转接轴承(15)的外环体上设置有限位杆(16)，所述限位杆(16)滑动连接在顶部盖板(17)上开设的通孔中。 |
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| 说明书全文 | 受力状态自感知转体支座技术领域背景技术[0002] 转体支座是一种建筑连接结构，由下支座板、耐磨板和上支座板组件构成，并同时承受由荷载引起的结构端部水平位移、转角等变形，最大的优点是体积小、刚度大、承载能力高、转动力矩小等。主要承担连接支撑件和结构件的作用，安装之后可以承担一定的扭曲应力，在桥梁建筑领域中得到了广泛的使用，现有的转体支座基本可以满足建设施工的使用需求，但是现有转体支座的结构简单，装配后的精准度差，上下接件之间的轴线偏差会影响支座的扭力承载性能，且转体支座的功能性单一，无法在安装后采集支座的承重数据，难以满足用户的个性化需求，影响了用户的使用体验；同时支座无法在安装固定后调整承受的径向应力，径向应力过大会导致支座的连接部分断裂，从而影响了支座的支撑稳定性。中国专利2023206152657公开了《一种装配式桥梁转体支座结构》，公开号是CN219470660U，其结构在上对接板的底部安装有连接柱，连接柱的底部安装有下对接板；上对接板的一侧焊接有侧条，所述侧条的底部连接有对接条，对接条的底部固定连接有支撑条，所述支撑条的底部连接在下对接板的上表面上，侧条的顶部贯穿有螺杆，所述螺杆的底部与传动机构对接；通过将螺杆向侧条内部调节，支撑条和侧条便能对上对接板和下对接板悬空部位进行支撑，从而可以增强上对接板和下对接板悬空边沿的受力强度。另一中国专利2023206062862公开了《一种高度可调节的转体支座》，公开号是CN219547543U，包括设置于下结构件与上结构件之间的转体支座本体，所述转体支座本体包括转动体，转动体下端滑动连接有调节机构，调节机构内设有矩形或者圆形的盆腔，转动体下端位于该盆腔内，盆腔内填充有介质且通过介质体积变化调节转体支座本体的高度。该转体支座具备调节高度的功能，可以增强转体支座的适用性。但上述现有技术均未解决无法调整承受的径向应力、无法采集支座的承重数据等问题。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供受力状态自感知转体支座，以解决上述背景技术中提出的问题，保障上下接件之间轴线的重合度，安装后可以实时采集支座的受力状态，并在径向力过大时对径向力进行补偿以提高支座的支撑稳定性。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0005] 本发明所述受力状态自感知转体支座包括顶部转接件、底部转接件以及设置在顶部转接件和底部转接件之间的安装限位组件，所述安装限位组件包括安装在底部转接件上的底部限位架、固定连接在顶部转接件下面的顶部盖板，所述底部限位架的上表面设置有限位柱体，多个限位柱体呈环形围绕所述底部限位架的中轴线均匀分布，所述限位柱体安装在轴承限位架中，所述轴承限位架上套装有转接轴承，所述转接轴承的外环体上设置有限位杆，所述限位杆滑动连接在顶部盖板上开设的通孔中。 [0006] 通过上述技术方案,可以提高顶部转接件和底部转接件之间轴线的重合度，提高转体的稳定性。 [0007] 优选地，所述顶部盖板中心处固定连接有顶部限位架，所述顶部限位架的下表面带有向下延伸的限位架中轴，所述限位柱体环绕设置在限位架中轴的外侧。 [0008] 通过上述技术方案,可以进一步减小顶部限位架与限位柱体之间的配合间隙、进一步提高顶部转接件和底部转接件之间轴线的重合度。 [0009] 优选地，所述顶部盖板的下表面固定连接有外接套，所述外接套为圆环状结构，外接套的内腔中设置有径向力检测组件，所述径向力检测组件包括包括固定连接在外接套内壁上的受力环、安装在受力环内腔中并转动连接的安装环、套装在安装环内腔中的检测环，所述安装环的外壁上均匀分布多个压力传感器本体，所述检测环套装在转接轴承的外环面上。 [0010] 通过上述技术方案,可以检测转体过程中支座受到的径向力。 [0011] 优选地，所述底部限位架为圆盘状结构，底部限位架的下面设置有受力调控组件，所述受力调控组件包括径向安装在底部限位架下表面的调节液压缸、固定连接在底部限位架下表面的导向支柱，多个调节液压缸以及多个导向支柱间隔设置环绕底部限位架的中轴线均匀分布；所述外接套的下表面固定连接有封闭环，所述底部限位架滑动安装在所述封闭环的内腔中并且所述调节液压缸的伸缩杆指向封闭环的内壁。 [0012] 通过上述技术方案,可以在转体时对径向力进行补偿以提高支座的支撑稳定性。 [0013] 优选地，所述底部限位架的下表面设置有容纳调节液压缸的凹槽，所述凹槽中滑动安装有顶紧件，所述调节液压缸的伸缩杆连接在所述顶紧件上；所述底部限位架的下方设置有限位底板，所述限位底板与底部限位架平行设置并且限位底板上设置有导向支柱安装孔，所述导向支柱插装在所述导向支柱安装孔中。 [0014] 通过上述技术方案,受力调控组件结构更加紧凑。 [0015] 优选地，所述限位底板的下方设置有称重检测组件，所述称重检测组件包括固定安装在底部转接件中心的称重底板、设置在所述称重底板与限位底板之间的称重传感器本体。 [0016] 通过上述技术方案,可以在转体时检测支座受到的纵向力 [0017] 优选地，所述底部转接件为圆盘状结构，环绕底部转接件的边缘均匀开设的螺纹孔中配合连接有底部螺栓，底部转接件的顶部一侧设置有信号发射器本体，且底部转接件的底部安装有信号盒；所述信号盒的内部设置有状态感知组件，所述状态感知组件包括线路板、设置在线路板上的中央处理模块、数据接收模块、支撑调整模块、数据发送模块和预警输出模块，所述数据接收模块的输入端连接压力传感器本体和称重传感器本体接收传感器的信号、输出端连接中央处理模块将接收的信号传送给中央处理模块，所述数据发送模块的输入端连接中央处理模块接收中央处理模块发出的信号、输出端连接信号发射器本体通过信号发射器本体向外发送信号，所述支撑调整模块的输入端连接中央处理模块接收中央处理模块发出的控制指令、输出端连接调节液压缸控制调节液压缸的动作，所述预警输出模块用于接收中央处理模块发出的预警信号并通过数据发送模块向外发出预警信号。 [0018] 通过上述技术方案,可以根据传感器检测的结果自动调整受力调控组件的动作，并在检测数据超范围时向外发出预警信号。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置的底部限位架和限位柱体分别对封闭环和顶部限位架进行限位，进而通过高精度的装配来确保顶部转接件与底部转接件的轴线重合度，提高了支座的扭力承载性能；通过设置的压力传感器本体来采集支座承受的压力数据，同时由安装环上的压力传感器本体来采集支座承受的轴向应力数据，之后分别通过承重分析模块和径向力分析模块根据传感器数据分析支座的承重数据以及径向受力的方向和大小，接着由受力分析模块建立支座的受力模型，并通过数据发送模块发送到检测终端中，功能性丰富，满足了用户的个性化需求，提高了用户的使用体验；使用过程中由支撑调整模块结合支座的受力模型向受力调控组件发出调控指令，接着对应的调节液压缸推动顶紧件为封闭环提供反向的应力补偿，以抵消支座承受的径向应力，避免支座承受径向应力导致连接部分断裂，从而提高了支座的支撑稳定性。附图说明 [0020] 图1为本发明一个实施例的整体结构立体图； [0021] 图2为图1实施例的整体结构爆炸图； [0022] 图3为图2中A部的局部放大示意图； [0023] 图4为图1实施例中的安装限位组件和径向力检测组件装配后的结构示意图； [0024] 图5为图1实施例中的安装限位组件和径向力检测组件的爆炸图； [0025] 图6为图5中B部的局部放大图； [0026] 图7为信号盒的结构示意图； [0027] 图8为状态感知组件的原理框图。 [0028] 图中：2、顶部转接件；3、径向力检测组件；4、称重检测组件；5、安装限位组件；6、受力调控组件；7、状态感知组件；8、外接套；9、封闭环；10、连接滚珠；11、底部转接件；12、底部螺栓；13、信号发射器本体；14、信号盒；15、转接轴承；16、限位杆；17、顶部盖板；18、顶部螺栓；31、检测环；32、压力传感器本体；33、受力环；34、安装环；41、导向支柱；42、称重底板；43、称重传感器本体；51、底部限位架；52、限位底板；53、轴承限位架；54、限位柱体；55、顶部限位架；61、调节滑槽；62、调节液压缸；63、顶紧件；70、线路板；71、中央处理模块；72、数据接收模块；73、承重分析模块；74、径向力分析模块；75、支撑调整模块；76、受力分析模块； 77、数据发送模块；78、预警输出模块。 具体实施方式[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0030] 如图1、图2所示，本发明所述受力状态自感知转体支座包括顶部转接件2、底部转接件11以及设置在顶部转接件2和底部转接件11之间的安装限位组件5。使用时，将底部转接件11安装在桥墩的底座上，将顶部转接件2安装在桥墩的下面，通过安装限位组件5使两者之间保持同轴安装。 [0031] 如图2、图5所示，所述安装限位组件5包括安装在底部转接件11上的底部限位架51、固定连接在顶部转接件2下面的顶部盖板17，所述底部限位架51的上表面设置有限位柱体54，多个限位柱体54呈环形围绕所述底部限位架51的中轴线均匀分布，限位柱体54的截面为月牙形，月牙形的凸面朝向外侧、凹面朝向内侧，限位柱体54数量可以是4‑8个。所述限位柱体54安装在轴承限位架53中，所述轴承限位架53的中心设置有匹配限位柱体54的安装孔，多个限位柱体54位于安装孔中可以将限位柱体54、底部限位架51和轴承限位架53连接在一起，环形分布的限位柱体54不仅起到连接的作用，还可以保证较高的同心度。轴承限位架53上套装有转接轴承15，所述转接轴承15的外环体上设置有限位杆16，顶部盖板17为圆盘状结构，环绕顶部盖板17的边缘均匀分布多个通孔，该通孔的数量与转接轴承15上的限位杆16的数量一致，所述限位杆16滑动插装在顶部盖板17上开设的通孔中。通过限位杆16将转接轴承15的外环与顶部盖板17连接在一起并保持高度同心。这样，顶部转接件2和顶部盖板17旋转的时候带动转接轴承15的外环旋转，而连接在转接轴承15内环上的轴承限位架 53、限位柱体54、底部限位架51以及底部转接件11都不会随动。 [0032] 另外，为进一步提高安装限位组件5的同心度，所述顶部盖板17中心处固定连接有顶部限位架55，所述顶部限位架55是与顶部盖板17同心的圆盘状结构，顶部限位架55的下表面带有向下延伸的限位架中轴551，限位架中轴551的外轮廓匹配多个限位柱体54的凹面围成的圆柱体空腔，顶部盖板17与转接轴承15连接在一起的时候，限位架中轴551卡装在多个限位柱体54围成的圆柱体空腔中，所述限位柱体54环绕设置在限位架中轴的外侧。这样，限位柱体54外侧的凸面具有固定和限位轴承限位架53的作用，而限位柱体54内侧的凹面则具有限定顶部盖板17位置的作用，保证顶部盖板17与底部限位架51具有很高的轴线重合度，同时保障支座的装配精度。 [0033] 如图2、图5所示，为了能够及时检测转体过程中支座受到的径向力。所述顶部盖板17的下表面固定连接有外接套8，所述外接套8为圆环状结构，外接套8的内腔中设置有径向力检测组件3，所述径向力检测组件3包括包括固定连接在外接套8内壁上的受力环33、安装在受力环33内腔中并转动连接的安装环34、套装在安装环34内腔中的检测环31，所述安装环34的外壁上均匀分布多个压力传感器本体32，所述检测环31套装在转接轴承15的外环面上。受力环33、安装环34、检测环31是依次套装在一起的环状结构。当顶部盖板17旋转的时候外接套8带动受力环33同步旋转，若顶部盖板17与底部限位架51的轴线重合度不好，顶部盖板17旋转到某一位置的时候安装环34与受力环33发生偏心旋转，安装环34上对应位置的某个压力传感器本体32受到较大的压力，对面位置的压力传感器本体32则受到较小的压力。根据多个压力传感器本体32检测到的压力值是否一致就可以判断支座是否受到径向力的影响。为提高底部限位架51的稳定性，所述外接套8的内壁上设置有向内延伸的凸台，底部限位架51的边缘搭接在外接套8内壁的凸台上，并且在底部限位架51的边缘设置有滚珠 10，用以减小两者之间的摩擦力。 [0034] 为调控径向力的影响，如图5、图6所示，底部限位架51的下面设置有受力调控组件6，所述底部限位架51为圆盘状结构，所述受力调控组件6包括径向设置安装在底部限位架 51下表面的调节液压缸62、固定连接在底部限位架51下表面的导向支柱41，多个调节液压缸62以及多个导向支柱41间隔设置环绕底部限位架51的中轴线均匀分布；所述外接套8的下表面固定连接有封闭环9，所述底部限位架51滑动安装在所述封闭环9的内腔中并且所述调节液压缸62的伸缩杆指向封闭环9的内壁。 [0035] 作为本发明的进一步改进，所述底部限位架51的下表面设置有容纳调节液压缸62径向设置的凹槽，所述凹槽中滑动安装有顶紧件63，所述调节液压缸62的伸缩杆连接在所述顶紧件63上；所述底部限位架51的下方设置有限位底板52，所述限位底板52与底部限位架51平行设置并且限位底板52上设置有导向支柱安装孔，所述导向支柱41插装在所述导向支柱安装孔中。 [0036] 调节液压缸62工作的时候将顶紧件63推向封闭环9，不同位置的调节液压缸62协同作用就可以抵消顶部盖板17旋转产生的径向力，达到调控径向力的目的。通过滑动导向支柱41连接的限位底板52与底部限位架51以及封闭环9共同构成相对封闭的空腔结构，受力调控组件6安装在该空腔结构中，结构紧凑并可以免受外界的干扰。 [0037] 另外，作为本发明的进一步改进，如图2所示，所述限位底板52的下方设置有称重检测组件4，所述称重检测组件4包括固定安装在底部转接件11中心的称重底板42、设置在所述称重底板42与限位底板52之间的称重传感器本体43。限位底板52压在称重传感器本体43上，通过称重传感器本体43可以采集支座承受的压力数据。 [0038] 如图5、图7所示，所述底部转接件11为圆盘状结构，环绕底部转接件11的边缘均匀开设的螺纹孔中配合连接有底部螺栓12，通过底部螺栓12可以将底部转接件11固定安装到桥墩底座上。底部转接件11的顶部一侧设置有信号发射器本体13，用于通过无线方式向外发送信号。底部转接件11的底部安装有信号盒14；所述信号盒14的内部设置有状态感知组件7。如图7、图8所示，所述状态感知组件7包括线路板70、设置在线路板70上的中央处理模块71、数据接收模块72、支撑调整模块75、数据发送模块77和预警输出模块78，所述数据接收模块72的输入端连接压力传感器本体32和称重传感器本体43接收传感器的信号、输出端连接中央处理模块71将接收的信号传送给中央处理模块71，所述数据发送模块77的输入端连接中央处理模块71接收中央处理模块71发出的信号、输出端连接信号发射器本体13通过信号发射器本体13向外发送信号，所述支撑调整模块75的输入端连接中央处理模块71接收中央处理模块71发出的控制指令、输出端连接调节液压缸62控制调节液压缸62的动作，所述预警输出模块78用于接收中央处理模块71发出的预警信号并通过数据发送模块77向外发出预警信号。 [0039] 另外，中央处理模块71还控制连接承重分析模块73、径向力分析模块74，承重分析模块73和径向力分析模块74控制连接受力分析模块76，且受力分析模块76控制连接中央处理模块71。上述状态感知组件7的电路结构以及各模块的构成均为现有技术，在此不再详叙。 [0040] 使用时，通过底部限位架51和限位柱体54分别对封闭环9和顶部限位架55进行限位，进而通过高精度的装配来确保顶部转接件2与底部转接件11的轴线重合度，提高了支座的扭力承载性能；通过设置的压力传感器本体32来采集支座承受的压力数据，同时由安装环34上的压力传感器本体32来采集支座承受的轴向应力数据，之后分别通过承重分析模块73和径向力分析模块74根据传感器数据分析支座的承重数据以及径向受力的方向和大小，接着由受力分析模块76建立支座的受力模型，并通过数据发送模块77发送到检测终端中，功能性丰富，满足了用户的个性化需求，提高了用户的使用体验；使用过程中由支撑调整模块75结合支座的受力模型向受力调控组件6发出调控指令，接着对应的调节液压缸62推动顶紧件63为封闭环9提供反向的应力补偿，以抵消支座承受的径向应力，避免支座承受径向应力导致连接部分断裂，从而提高了支座的支撑稳定性。 [0041] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 |
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