一种监控一体化的摩擦摆隔震装置的制作方法

1.本发明涉及土木工程消能减震技术领域，特别是涉及一种监控一体化的摩擦摆隔震装置。


背景技术：

2.在遭遇地震时，利用减隔震装置能够有效提高结构安全性，减轻结构破坏，摩擦摆隔震装置为现阶段主流的减隔震装置。摩擦摆隔震装置由于具有竖向承载力高、耗能效果显著、自复位能力强、可适应大位移及大转角等诸多优点而被广泛地应用于公路桥梁、铁路桥梁、城市轨道交通桥梁的减隔震设计中。数据采集系统，是目前较为普遍的信号处理系统，通过对信号数据的采集，得到了结构地震作用下的响应，通过跟数据库进行对比，远程评估模块进行结构安全性评估。
3.摩擦摆隔震装置作为主要的传力构件，隔震装置失效将导致建筑的整体功能失效，造成不可估量的严重后果，隔震装置性能的长期稳定性对于建筑整体安全性具有重要的意义，目前还没有一种可以实时监控摩擦摆隔震装置健康状况的设备。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种监控一体化的摩擦摆隔震装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实时监控摩擦摆隔震装置的水平剪力、竖向压力以及水平位移大小，从而判断摩擦摆隔震装置的使用状况。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种监控一体化的摩擦摆隔震装置，包括上座板和下座板，所述上座板和所述下座板之间形成有安装空间，所述安装空间内安装有滑块机构；所述滑块机构的顶部与所述上座板之间以及所述滑块机构的底部与所述下座板之间均设置有薄膜开关测位机构，所述薄膜开关测位机构用于测量所述滑块机构与所述上座板以及所述下座板之间的相对位移；所述滑块机构上还安装有压电晶体测力机构，所述压电晶体测力机构用于测量所述监控一体化的摩擦摆隔震装置受到的水平剪力以及竖向压力。
7.优选的，所述滑块机构包括由上至下设置的上滑块和下滑块，所述上滑块的底部安装于所述下滑块上，所述上滑块与所述下滑块之间设置有所述压电晶体测力机构；所述上滑块的顶部与所述上座板的下表面贴合，所述下滑块的底部与所述下座板的上表面贴合。
8.优选的，所述上滑块的顶部以及所述下滑块的底部均贴合固定有第一摩擦板，所述上座板的下表面以及所述下座板的上表面上均贴合固定有第二摩擦板；其中，所述上滑块顶部的所述第一摩擦板与所述上座板下表面的所述第二摩擦板相贴合，所述下滑块底部的所述第一摩擦板与所述下座板上表面的所述第二摩擦板相贴合。
9.优选的，所述第一摩擦板为聚四氟乙烯板，所述第二摩擦板为不锈钢板。
10.优选的，所述薄膜开关测位机构包括触发装置以及多个联机控制的薄膜开关，所
述薄膜开关安装于所述第二摩擦板上，所述触发装置安装于与该所述第二摩擦板相对应的所述第一摩擦板，所述触发装置能够触发所述薄膜开关；其中，全部的所述薄膜开关阵列均布于所述第二摩擦板上。
11.优选的，所述薄膜开关为柔性薄膜开关。
12.优选的，所述柔性薄膜开关包括聚酯薄膜载体，所述聚酯薄膜载体上安装有触感弹片、上电路和下电路；所述薄膜开关之间的联机线以及所述薄膜开关的引出线均为导电涂料印刷而成。
13.优选的，所述上滑块的底部设置有凸起，所述下滑块顶部设置有与所述凸起相配合的凹槽，所述凸起插入所述凹槽内实现所述上滑块与所述下滑块的连接，且所述凸起的高度大于所述凹槽的高度；所述凸起的外表面与所述凹槽之间安装有所述压电晶体测力机构。
14.优选的，所述压电晶体测力机构包括多个均匀分布的压电颗粒，且相邻所述压电颗粒之间相连。
15.优选的，所述压电晶体测力机构以及所述薄膜开关测位机构均与数据采集工控仪连接，所述数据采集工控仪还与远端服务器连接。
16.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
17.本发明在普通的摩擦摆隔震装置的基础上增加了薄膜开关测位机构和压电晶体测力机构，利用薄膜开关测位机构能够对滑块机构与上座板以及下座板之间的相对位移进行监测，利用压电晶体测力机构能够测量监控一体化的摩擦摆隔震装置所受水平剪力、竖向压力的大小，从而能够判断摩擦摆隔震装置的使用状况，达到实时监测效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中监控一体化的摩擦摆隔震装置的整体结构示意图；
20.图2为图1中摩擦摆隔震装置的上滑块与下滑块接触位置的纵向剖视图；
21.图3为图1中薄膜开关安装于不锈钢板上的俯视示意图；
22.图4为图1中触发装置安装于滑块机构上的俯视示意图；
23.图5为本发明实施例中结构安全性评估流程示意图；
24.图6为本发明实施例中监控一体化的摩擦摆隔震装置在建筑中的具体实施方案图；
25.附图标记说明：100、监控一体化的摩擦摆隔震装置；1、下座板；2、不锈钢板；3、聚四氟乙烯板；4、下滑块；5、上滑块；6、上座板；7、触发装置；8、薄膜开关；9、压电晶体测力机构；10、数据采集工控仪。
具体实施方式
26.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。
27.本发明的目的是提供一种监控一体化的摩擦摆隔震装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实时监控摩擦摆隔震装置的水平剪力、竖向压力以及水平位移大小，从而判断摩擦摆隔震装置的使用状况。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.实施例一
30.如图1-图6所示，本实施例提供一种监控一体化的摩擦摆隔震装置100，包括上座板6和下座板1，上座板6和下座板1之间形成有安装空间，安装空间内安装有滑块机构；滑块机构的顶部与上座板6之间以及滑块机构的底部与下座板1之间均设置有薄膜开关测位机构，通过设置的薄膜开关测位机构能够测量滑块机构与上座板6以及下座板1之间的相对位移；滑块机构上还安装有压电晶体测力机构9，压电晶体测力机构9用于测量监控一体化的摩擦摆隔震装置所受到的水平剪力以及竖向压力。
31.进一步地，需要说明的是，上座板6和下座板1均为本领域成熟技术，可根据具体工作需要进行选择；上座板6的下表面设置有曲面，滑块机构的顶部设置有曲面，并与上座板6的下表面贴合，即两者具有相同的曲率半径；同样的，下座板1的上表面设置有曲面，滑块机构的底部设置有曲面，并与下座板1的上表面贴合。
32.本实施例利用薄膜开关测位机构能够对摩擦摆滑块机构与上座板6以及下座板1之间的相对位移进行监测，利用压电晶体测力机构9能够测量摩擦摆隔震装置所受水平剪力、竖向压力的大小，从而能够判断摩擦摆隔震装置的使用状况，达到实时监测效果；能够根据监测的结果，与之前已有的试验数据的结果进行对比，可以快速获得结构的损伤情况，实现装置的自我诊断并据此判断修复方案，从而达到智能监测的效果，可以做到震前震中实时监测。
33.在本实施例中，滑块机构包括由上至下设置的上滑块5和下滑块4，上滑块5的底部安装于下滑块4上，优选在上滑块5的底部与下滑块4的顶部之间设置有压电晶体测力机构9，或者还可以在滑块机构与上座板6和/或下座板1之间设置压电晶体测力机构9，或者在上滑块5与下滑块4之间设置中间滑块，在中间滑块上设置压电晶体测力机构9，可以根据具体工作需要进行调整；上滑块5的顶部与上座板6的下表面贴合，下滑块4的底部与下座板1的上表面贴合。
34.其中，上滑块5的顶部以及下滑块4的底部均贴合固定有第一摩擦板，上座板6的下表面以及下座板1的上表面上均嵌入固定有贴合的第二摩擦板；其中，上滑块5顶部的第一摩擦板与上座板6下表面的第二摩擦板相贴合，下滑块4底部的第一摩擦板与下座板1上表面的第二摩擦板相贴合。
35.在本实施例中，第一摩擦板优选为聚四氟乙烯板3，第二摩擦板优选为不锈钢板2，能够提高耐磨能力；而且不锈钢板2和聚四氟乙烯板3摩擦系数较低，能够保证上座板6与上滑块5之间、以及下座板1和下滑块4之间能够相对滑动。其中，上座板6和下座板1上通过焊接连接不锈钢板2，上滑块5和下滑块4上通过沉头螺栓嵌入或者粘接方式连接聚四氟乙烯
板3，或者还可以根据工作需要采用其它的连接方式。
36.在本实施例中，如图3和图4所示，薄膜开关测位机构包括触发装置7以及多个联机控制的薄膜开关8，薄膜开关8安装于第二摩擦板上，触发装置7安装于与该第二摩擦板相对应的第一摩擦板，且触发装置7安装于第一摩擦板上与第二摩擦板接触的位置，触发装置7能够触发薄膜开关8；其中，全部的薄膜开关8阵列均布于第二摩擦板上，具体为环形阵列分布，即由内至外同心设置有多圈薄膜开关8，多圈薄膜开关8组成群体薄膜开关。
37.其中，薄膜开关8为本领域的成熟现有技术，其是集按键功能、指示元件、仪器面板为一体的一个操作系统；主要由面板、上电路、隔离层、下电路四部分组成，触发薄膜开关8，上电路的触点向下变形，与下电路的极板接触导通，松开上电路后，上电路触点反弹回来，电路断开，回路触发一个信号，实时监控，可以确定摩擦摆隔震装置的位移；薄膜开关8结构严谨，外形美观，密封性好，具有防潮湿、使用寿命长等特点。而触发装置7同样为现有成熟技术，其与薄膜开关8接触时，能够按压上电路，使其与下电路接触导通，触发装置7可以根据具体工作需要进行选择。
38.而本技术中薄膜开关8与现有技术不同之处在于，本实施例中薄膜开关8为柔性薄膜开关；具体地，柔性薄膜开关采用电器性能良好的聚酯薄膜(pet)作为薄膜开关电路图形的载体，其上分装触感弹片、上电路、下电路，由于聚酯薄膜所具有性质的影响，使得该薄膜开关8具有良好的绝缘性、耐热性、抗折性和较高的回弹性。其中，薄膜开关电路图形，包括薄膜开关8的联机线及薄膜开关8的引出线，两者均采用低电阻、低温条件下可固化的导电涂料印刷而成。
39.本实施例中，整个薄膜开关8的组成，具有一定的柔软性能，与曲面体有很好的配合，柔性薄膜开关的引出线与柔性薄膜开关的本身是一体的，在制作群体薄膜开关的联机时，将柔性薄膜开关的引出线汇集于薄膜的某一处，并按设计指定的位置和标准的线距向外延伸，作为柔软的、可任意弯曲的、密封的引出导线与整机的后置电路相连。
40.在本实施例中，阵列分布的薄膜开关8与触发装置7结合，触发装置7可以监测记录上滑块5和下滑块4的运动轨迹，进而可以实时监控摩擦摆隔震装置的位移，压电晶体测力机构9可以实时的监控摩擦摆隔震装置所受到的水平方向剪力和竖向轴力。
41.在本实施例中，上滑块5的底部设置有凸起，下滑块4顶部设置有与凸起相配合的凹槽，凸起插入凹槽内实现上滑块5与下滑块4的连接，且凸起的高度大于凹槽的高度，保证上滑块5的凸起可以接触到下滑块4的凹槽底部，以产生竖向应力；其中，凸起为矩形凸起，凹槽对应为矩形凹槽，凸起的外表面(四个侧面以及底面)与凹槽之间安装有压电晶体测力机构9。
42.在本实施例中，压电晶体测力机构9包括多个压力颗粒，全部的压电颗粒均匀分布并且相互连接组成压电晶体测力机构9，应力可以在压电颗粒直接传递而不必经过柔性基质，所以具有更大的应力传递能力，在外部机械刺激下，能产生更高的输出。当沿着一定方向受到外力作用时，压力颗粒内部会产生极化现象，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面上产生大小相等、符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态。压电晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，实时监测电荷量的大小，可以确定摩擦摆隔震装置的受力大小。
43.在本实施例中，如图5所示，压电晶体测力机构9以及薄膜开关测位机构均与数据
采集工控仪10连接，数据采集工控仪10还与远端服务器连接；具体地，数据采集工控仪10与薄膜开关测位机构、压电晶体测力机构9均通过网线连接；数据采集工控仪10利用可再生能源电容电池，提供长期供能，实现对薄膜开关测位机构、压电晶体测力机构9的数据进行实时监测，再利用远端服务器对数据进行处理，最后再对摩擦摆隔震装置进行安全性评估。
44.如图6所示，本实施例中监控一体化的摩擦摆隔震装置100可以放置于建筑结构的下部，来减弱地震对建筑物的影响。
45.综上，本发明可以实时监控摩擦摆隔震装置的受力和位移情况，从而判断摩擦摆隔震装置的使用状况；并且可以通过对监测数据的后处理实现预警功能，即当摩擦摆隔震装置应力或者位移超过允许值，能够被实时监测到，避免建筑的倒塌，避免惨剧的发生。进一步地，压电晶体测力机构以及薄膜开关测位机构与整个摩擦摆隔震装置融为一体，且二者体积较小，不影响摩擦摆隔震装置的力学性能。再进一步地，本发明中压电晶体测力机构以及薄膜开关测位机构更换较为容易，可以及时更换，组装方便。
46.本发明提供的监控一体化的摩擦摆隔震装置，构造简单、震后可快速修复、成本低，应用广泛。
47.需要说明的是，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。
48.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。