一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座的制作方法

1.本实用新型涉及结构工程技术领域，也可以应用于桥梁、隧道、建筑等工程领域，具体一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座。


背景技术：

2.支座是连接结构工程中上部结构和下部结构的重要结构部件，特别是在桥梁领域，支座能适应桥梁上部结构的反力和变形(位移和转角)。球型支座承载力大，位移大，转角灵活且各向转动性能一致，温度适用范围广；盆式橡胶支座具有较好的隔震能力，所以球型支座、盆式橡胶支座被广泛运用在各类公路市政铁路桥梁中。
3.目前的球形支座、盆式橡胶支座都具备了智能测力功能，以便在使用过程中可以检测支座的受力状况、读取支座的竖向承载力，准确了解结构各截面的内力分布情况，对桥梁设计理论的可靠性和设计方法的合理性作出验证，给支座的维护及结构监测带来很大的方便。当支座在运营过程中出现异常时，能直观检测到支座的受力状况，从而判断桥梁上部结构的运营状态，利于及时监测和评估桥梁结构的健康状况。
4.但是智能测力支座上传感器在长期使用后，有可能出现漂移或者损坏，这样使得传感器的精度下降，导致监测的支座竖向承载力数据不准确，从而对支座的受力状况、运营状态作出不准确的分析判断，不利于监测和评估桥梁结构的健康状况。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，可以在传感器长期服役工况下，对其进行校准，确保传感器的精度准确，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
7.一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，包括支撑体，所述支撑体下端设有具有盆腔的底座，支撑体的下端与盆腔滑动连接，盆腔内设有位于支撑体底面的测力弹性体，底座侧面设有传感器，传感器的工作端与测力弹性体的侧面紧密接触，底座内设有用于将液体注入到测力弹性体下方并可以改变支撑体高度的注入通道。
8.由于采用上述技术方案，本方案通过在支撑体下端设置测力弹性体，测力弹性体是一种在一定压力状态下具有近似流体的性质特点及体积不可压缩性的固体弹性材料，当受到上部结构的压应力时，测力弹性体能够将压应力大小不变地向各个方向传递；底座的侧面安装有传感器，传感器的工作端(测量端)与测力弹性体的侧面紧密接触，通过传感器感受测力弹性体的压应力变化便能直接得到支座的竖向承载力值，传感器长期使用后，会出现损坏或者漂移，导致精度下降，此时，通过注入通道向测力弹性体下方注入液体，采集液体压强逐步增大至不再发生变化时的数值和/或支座高度发生微小变化时对应的液压值，并通过力学原理计算得到支座反力的标准值，对监测值完成校准，当传感器更换后，根据得到的支座反力标准值，并基于支座反力与弹性测力体侧边传感器读数对应关系，调节
传感器位置，直至符合设计要求，实现对传感器的校准，确保传感器的精度，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。
9.可选的，所述测力弹性体的底面设有密封板，密封板两端与盆腔侧壁密封，密封板与盆腔之间构成有与注入通道接通的密封腔。
10.可选的，所述注入通道内壁设有内螺纹，注入通道外端螺纹连接有密封塞，密封塞伸入注入通道内的外壁上设有与内螺纹匹配的外螺纹，注入通道外端设有将液体压力变化转换成电信号变化的测力元件。
11.可选的，所述底座侧壁上设有用于安装传感器的孔道，该孔道与盆腔接通，传感器的工作端穿过该孔道后与测力弹性体侧面紧密接触。
12.可选的，所述传感器的工作端与测力弹性体之间设有销轴。
13.可选的，所述传感器外侧设有固定在底座侧壁上的保护罩，保护罩呈u形，保护罩的开口端与底座侧壁螺钉连接。
14.可选的，所述将液体压力变化转换成电信号变化的测力元件为液压变送器，液体为硅油。
15.可选的，所述测力弹性体为聚氨酯或者橡胶。
16.可选的，所述支撑体为球钢支座或者盆式支座，支撑体的下端圆周向嵌入有密封胶垫。
17.本实用新型具有的有益效果：
18.1、本实用新型中，通过注入通道向测力弹性体下方注入液体，采集液体压强逐步增大至不再发生变化时的数值和/或支座高度发生微小变化时对应的液压值，并通过力学原理计算得到支座反力的标准值，对监测值完成校准，当传感器更换后，根据得到的支座反力标准值，并基于支座反力与弹性测力体侧边传感器读数对应关系，调节传感器位置，直至符合设计要求，实现对传感器的校准，确保传感器的精度，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。
附图说明
19.图1为支撑体为球钢支座的结构示意图；
20.图2为图1的侧向结构示意图；
21.图3为支撑体为盆式支座的结构示意图。
22.附图标记：1-支撑体，2-测力弹性体，3-密封板，4-密封腔，5-注入通道，6-封堵塞，7-孔道，8-密封胶垫，9-保护罩，10-传感器，11-销轴，12-底座。
具体实施方式
23.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置
关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，包括支撑体1，所述支撑体1下端设有具有盆腔的底座12，支撑体1的下端与盆腔滑动连接，盆腔内设有位于支撑体1底面的测力弹性体2，底座12侧面设有传感器10，传感器10的工作端与测力弹性体2的侧面紧密接触，底座12内设有用于将液体注入到测力弹性体2下方并可以改变支撑体1高度的注入通道5。
28.本实施例中，如图1-3所示，本方案通过在支撑体1下端设置测力弹性体2，测力弹性体2是一种在一定压力状态下具有近似流体的性质特点及体积不可压缩性的固体弹性材料，当受到上部结构的压应力时，测力弹性体2能够将压应力大小不变地向各个方向传递，测力弹性体2一般采用橡胶或者聚氨酯构成；底座12的侧面安装有传感器10，传感器10的工作端(测量端)与测力弹性体2的侧面紧密接触，通过传感器10感受测力弹性体2的压应力变化便能直接得到支座的竖向承载力值，具体的是，通过采用信号线将光纤光栅传感器10感知测力弹性体2的压应力变化输出压力波长信号输送到解调仪上，解调仪经过对波长信号分析处理后经无线网络或有线网络传输到处理器/计算机处理后直观显示支座实际荷载，还可以与支座正常使用荷载进行对比，出现异常时进行报警，实现远距离对支座载荷进行监测，当传感器10长期使用后，会出现损坏或者漂移，导致精度下降，此时，通过注入通道向测力弹性体2下方注入液体，采集液体压强逐步增大至不再发生变化时的数值和/或支座高度发生微小变化时对应的液压值，并通过力学原理计算得到支座反力的标准值，对监测值完成校准，当传感器10更换后，根据得到的支座反力标准值，并基于支座反力与弹性测力体2侧边传感器10读数对应关系，调节传感器位置，直至符合设计要求，实现对传感器10的校准，确保传感器10的精度，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。
29.进一步的，所述测力弹性体2的底面设有密封板3，密封板3两端与盆腔侧壁密封，密封板3与盆腔之间构成有与注入通道5接通的密封腔4。具体的，在测力弹性体2的底面设有与盆腔尺寸适配的密封板3，密封板3端面与盆腔内壁之间密封，可以采用在密封板3周向套设密封圈来实现，密封腔4是通过在密封板3与盆腔底面之间设置多个一定高度的支撑柱来构成，密封腔4除与注入通道5接通以外，其余位置均为密封状态，极大提高密封腔4的密封性能，避免内部的液体发生渗漏影响测力元件测得的数据准确性。
30.进一步的，所述注入通道5内壁设有内螺纹，注入通道5外端螺纹连接有密封塞，密封塞伸入注入通道5内的外壁上设有与内螺纹匹配的外螺纹，注入通道5外端设有将液体压力变化转换成电信号变化的测力元件。具体的，在无需对传感器10进行校准时，注入通道5是通过封堵塞6封闭的，避免杂质进入到注入通道5内产生堵塞的风险，为了便于封堵塞6的
安装和拆卸，在注入通道5入口内壁开设一段距离的内螺纹，在封堵塞6的外壁开设与内螺纹适配的外螺纹，封堵塞6采用橡胶材质，还可以是不锈钢加密封圈组合的方式，封堵塞6螺纹连接在注入通道5的入口对其进行封闭，需要注入液体时，拧下封堵塞6即可，对传感器10的校准完成后，液体从注入通道5倒流出后，再连接好封堵塞6即可。
31.进一步的，所述底座12侧壁上设有用于安装传感器10的孔道7，该孔道7与盆腔接通，传感器10的工作端穿过该孔道7后与测力弹性体2侧面紧密接触。具体的，为了便于传感器10的安装，在底座12侧壁上开设一个内部平滑的孔道7，传感器10安装在该孔道7内，其测量端与测力弹性体2侧壁紧密接触，以此感受测力弹性体2的压应力变化。
32.进一步的，所述传感器10的工作端与测力弹性体2之间设有销轴11。具体的，当传感器10的长度不够时，可以在底座12内插入一个销轴11，起到传递力的作用，销轴11一端与传感器10测量端连接，另一端与弹性测力体侧壁紧密接触。
33.进一步的，所述传感器10外侧设有固定在底座12侧壁上的保护罩9，保护罩9呈u形，保护罩9的开口端与底座12侧壁螺钉连接。具体的，如图2所示，在底座12侧壁上螺钉连接有u形的保护罩9，保护罩9套在传感器10外部，保护罩9可以对传感器10起到保护的作用。
34.进一步的，所述支撑体1为球钢支座或者盆式支座，支撑体1的下端圆周向嵌入有密封胶垫8。具体的，如图1和3所示，支撑体1可以采用多种支座实现，为球钢支座或者盆式支座，两种支座都是目前常用的支座，其具体结构和功能都属于现有技术，在此不过多赘述，在支撑体1与盆腔侧壁接触的外圆周上嵌入有密封胶垫8，可以避免杂质进入到弹性测力体上，同时还能进一步避免密封腔4内液体发生渗漏的情况，增强密封性能。
35.本实施例的具体校准方法，先通过锚固螺栓将智能测力支座安装于梁体与墩柱之间，传感器10螺纹连接在底座12侧壁上的孔道7内，传感器10采用的是光纤光栅传感器10，光纤光栅传感器10端头的光纤膜片(测量端)与测力弹性体2外侧面紧密接触，在将传感器10的接线端子上连接上信号线，通过采用信号线将光纤光栅传感器10感知测力弹性体2的压应力变化输出压力波长信号输送到解调仪上，解调仪经过对波长信号分析处理后经无线网络或有线网络传输到处理器/计算机处理后直观显示支座实际竖向承载力值，还可以与支座正常使用荷载进行对比，出现异常时进行报警，实现远距离对支座载荷进行监测；智能测力支座服役一段时间后，传感器10会发生漂移或者损坏，其精度将会受到影响，通过注入通道5向智能测力支座内注入液体(硅油)，液体经注入通道5进入到密封板3与盆腔之间的密封腔4内，直至液体填充满该密封腔4且受压时，在注入通道5入口接入经过校准的测力元件，测力元件感受到液体的压强值转换为标准输出信号并显示，测力元件可以是压强传感器，也可以是液压变送器；通过测力元件采集液体压强逐步增大至不再发生变化时的数值和/或支座高度发生微小变化时对应的液压值，并通过力学原理计算得到支座反力的标准值，对监测值完成校准，当传感器10更换后，根据得到的支座反力标准值，并基于支座反力与弹性测力体2侧边传感器读数对应关系，调节传感器10位置，直至符合设计要求，实现对传感器10的校准，确保传感器10的精度，可准确实现更换前后数据的继承，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。
36.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作
的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，包括支撑体（1），其特征在于，所述支撑体（1）下端设有具有盆腔的底座（12），支撑体（1）的下端与盆腔滑动连接，盆腔内设有位于支撑体（1）底面的测力弹性体（2），底座（12）侧面设有传感器（10），传感器（10）的工作端与测力弹性体（2）的侧面紧密接触，底座（12）内设有用于将液体注入到测力弹性体（2）下方并可以改变支撑体（1）高度的注入通道（5）。2.根据权利要求1所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述测力弹性体（2）的底面设有密封板（3），密封板（3）两端与盆腔侧壁密封，密封板（3）与盆腔之间构成有与注入通道（5）接通的密封腔（4）。3.根据权利要求2所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述注入通道（5）内壁设有内螺纹，注入通道（5）外端螺纹连接有密封塞，密封塞伸入注入通道（5）内的外壁上设有与内螺纹匹配的外螺纹，注入通道（5）外端设有将液体压力变化转换成电信号变化的测力元件。4.根据权利要求1所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述底座（12）侧壁上设有用于安装传感器（10）的孔道（7），该孔道（7）与盆腔接通，传感器（10）的工作端穿过该孔道（7）后与测力弹性体（2）侧面紧密接触。5.根据权利要求4所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述传感器（10）的工作端与测力弹性体（2）之间设有销轴（11）。6.根据权利要求5所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述传感器（10）外侧设有固定在底座（12）侧壁上的保护罩（9），保护罩（9）呈u形，保护罩（9）的开口端与底座（12）侧壁螺钉连接。7.根据权利要求3所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述将液体压力变化转换成电信号变化的测力元件为液压变送器，液体为硅油。8.根据权利要求1所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述测力弹性体（2）为聚氨酯或者橡胶。9.根据权利要求1所述的一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，其特征在于，所述支撑体（1）为球钢支座或者盆式支座，支撑体（1）的下端圆周向嵌入有密封胶垫（8）。

技术总结
本实用新型公开了一种可原位对传感器进行校准的智能测力支座，包括支撑体，所述支撑体下端设有具有盆腔的底座，支撑体的下端与盆腔滑动连接，盆腔内设有位于支撑体底面的测力弹性体，底座侧面设有传感器，传感器的工作端与测力弹性体的侧面紧密接触，底座内设有用于将液体注入到测力弹性体下方并可以改变支撑体高度的注入通道。本实用新型可以在传感器长期服役工况下，对其进行校准，确保传感器的精度准确，可准确实现更换前后数据的继承，保证工作人员能对支座的受力状况、运营状态作出准确的分析判断，更有利于监测和评估桥梁结构的健康状况。健康状况。健康状况。


技术研发人员：王剑明 王松 邹贻军 杨智军 胡盟 钱海宇 张健 王威威 杨志超 刘波 刘百坤 杨磊 王俊 丁兴平
受保护的技术使用者：济通智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/9/20