廖常伟
四川成都 610000
摘要：随着社会经济的飞速发展，交通设施建设的速度在进一步加快，其中桥梁作为一种重要的交通设施，数量也在不断的增多，桥梁的安全运行将直接影响到人民生命财产安全和社会的稳定发展，其健康状况不容忽视。为了保障桥梁的安全运行，可以获取桥梁上构件的一些运行数据，通过分析这些数据可以从一定程度上来反映桥梁的健康状况，以便及时排除问题桥梁的安全隐患。本文首先从桥梁支座的常见的破坏形式出发分析了桥梁支座的受力变形情况，发现引起支座常见破坏形式的根本原因是支座的竖向压力过大，竖向载荷过大引起了支座的横向和竖向变形过大；再结合一般桥梁支座的构造型式提出了自己的检测方法，在支座的下承压板上设计加工矩形槽以放置压力传感器测量某点处的压力值，并设计了用于狭小空间下使用的压力检测装置，并验证了本章中设计的支座压力检测方法是可行的。
关键词：桥梁支座；压力检测；检测装置；
1引言
当前，国内外很多桥梁都存在着不同级别的损伤问题，有关桥梁领域的专家认为：桥梁的服役时间超过25年就可认为是老龄化桥梁。据统计，我国现役运行桥梁年限达到25年的大约超过总数的40%，这些桥梁或多或少的都存在着一些问题，很多桥梁运营管理部门由于经验欠缺，忽视了对问题桥梁进行保养、维护，即使对桥梁进行养护也仅仅借助于简单的技术手段，等到其发生了安全事故之后追悔莫及。如果能够实时的监测这些问题桥梁，及时的发现问题并消除安全隐患，类似像上面所述的一些人身安全事故或许能够减少甚至避免。
目前对于桥梁的安全检测还是以人工检测手段（比如外观检查）为主，包括日常检查和定期检查，但这种方式往往是不及时的，特别是对于桥梁上一些隐蔽位置部件的检测，可以发现一些容易直接观察的明显问题，但是内部结构上的一些损伤是很难及时发现的，而且支座的破坏会影响到桥梁上其他部位如湿接缝的损伤。况且有些破坏是具有突发性的，及时的发现问题能够一定程度上避免相应的安全事故。
2支座竖向压力检测方法研究
2.1 支座下承压板结构设计
桥梁支座的下承压板是支座结构中重要的一个部件之一，它的作用是调平整个支座使支座受力均衡、传递承压体的压力到桥墩上。一般重要的桥梁结构中使用的桥梁支座都会有下承压板，但在某些结构中为了降低工程的造价，桥梁支座中没有使用下承压板，比如一些人行天桥，在梁体和下墩座中只放置一块中间承压体，往往这些桥梁结构承受的载荷并不大，所以仅仅使用中间承压体来当作桥梁支座也不会影响整个结构的安全运行，但是在绝大多数桥梁结构中，必须使用带有下承压板的桥梁支座，这样会有利于提高整体结构的安全性能。在桥梁支座设计要求中主要有以下几点：（1）最大设计应变；（2）加劲钢板厚度；（3）形状系数；（4）稳定性；下承压板关系到支座的抗滑和抗压性能，在桥梁支座的设计规范中大都是针对承压体来规定的，因为其为主要变形部件，在对下承压板的设计要求中包括材料和外形尺寸。在形状系数中有包含支座的下承压板，但是也只是考虑到了下承压板的整体的外形尺寸。
2.2 支座压力检测方法
桥梁支座在正常工作状态下是受均布载荷的，均布载荷非常容易检测，只需布置一个压力传感器就可以测得。但是，在湿接缝的传力中，两片主梁有些时候会分配载荷不均，导致支座受到偏载，布置传感器时要能够测到支座是否是处于偏载情况下，在压力传感器的安装过程中会发现矩形槽的高度很难加工成和压力传感器相匹配的高度，一般传感器的测头和矩形槽的上平面会有些许间隙h，如果存在距离h，那么下承压板的变形将无法传递给压力传感器，传感器就无法正常检测到压力值。
在一些工程中会使用垫片来弥补压力传感器测点与下承压板顶面之间的距离h，压力传感器上面的测头可以很好的接触上顶面，产生一定的初 始预紧力来感应下承压板的变形，这样的方法简单实用。
利用两个楔形块１、３和一个梯形块２，将楔形块１固定，给楔形块３施加一个推力Ｆ，中间的梯形滑块２利用几何结构的斜面上升一定的高度同时位于梯形滑块２上面的压力传感器也上升同样的高度Ｉ和桥梁支座下承压板矩形槽上表面接触顶住，产生一定的预紧力，达到检测压力的效果；撤掉推力凡预紧力消失，梯形滑块２下降，压力传感器得以取出。
利用楔形块的斜面角度小于其当量摩擦角的自锁原理，在安装时，压力传感器放置在上楔形块上，将下面的楔形块正常推入即可，在摩擦的作用下，两个组合楔形块在无外力作用下固定自锁，压力传感器的测头和上平面顶住即可实现测量压力的功能；当压力传感器使用寿命到期或者因某些原因损坏需要进行更换新的压力传感器时，需要将下面的楔形滑块借助于外力取出即可实现更换传感器的功能。两个楔形块的斜面角度应保持一致，因为要保证组合起来的平面处于水平状态，具体角度应根据两接触面的材料来计算。
3. 板式橡胶支座的有限元分析
试验支座直径为70mm，高度45mm，长度160mm，宽度120mm,橡胶材料为天然橡胶，其密度按1.3 g/cm3计算，上下承压板材料为Q345，其屈服强度大约为345MPa，密度为7.85g/cm3，试验最大加载载荷为50kN。
在分析金属类材料的受力特性时，经常使用数值技术模拟出的各种模型结构描述其应力一应变关系。而在分析橡胶类材料时，由于橡胶类材料具有特殊的应力-应变关系，人们通常使用混合元、杂交元和罚有限元等方法对橡胶类材料进行有限元分析，其中被普遍应用的有Mooney-Rivli模型和Yeoh模型。
在对试验用板式橡胶支座建立三维实体模型后，导入相关模型参数，进行静态有限元分析，主要从支座的应力和应变两个方面来分析。在加载载荷为50kN的情况下，下承压板设计前载荷最大应力为1.46X107Pa; 承压板设计后的最大应力为1.43X107Pa<1.46X107Pa，发现在相同的加载方案下，下承压板设计后反而比设计之前产生最大应力稍小，说明将支座下承压板经过适当加工开槽后，反而能增加支座的整体强度。下承压板设计前在载荷加载下的最大应变为0.0562;下承压板设计后的最大应变为0.0558 < 0.0562，发现在相同的加载方案下，下承压板设计后反而比设计之前产生最大应变略小，和前面所述应力图比较结论相似，对支座下承压板开槽后支座的刚度稍有增强。
结论：在相同的加载方案下，将板式橡胶支座的下承压板经过机械加工开槽设计后的支座受力性能略优于原来未经过开槽的支座，所以本文提出的一种新型桥梁支座竖向压力检测方法可行。
4.结束语
本文首先从桥梁支座的常见的破坏形式出发分析了桥梁支座的受力变形情况，发现引起支座常见破坏形式的根本原因是支座的竖向压力过大，竖向载荷过大引起了支座的横向和竖向变形过大；再结合一般桥梁支座的构造型式提出了自己的检测方法，在支座的下承压板上设计加工矩形槽以放置压力传感器测量某点处的压力值，并设计了用于狭小空间下使用的压力检测装置，该装置能够实现压力检测和传感器更换功能；最后以板式橡胶支座为例，建立支座的三维模型，对其进行有限元分析，对比前后两种支座结构下其性能，验证了本章中设计的支座压力检测方法是可行的。
参考文献
[1]李鹏程．桥梁健康监测技术及其发展[J]. 城市道桥与防洪，2017,04:127-129.
[2]项乃亮，崔侠侠，李建中.板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型[[J].同济大学学报(自然科学版)，2016(12):1828-1834.
[3]王淑兰. 板式橡胶支座的有限元分析[[J].城市建设理论研究，2014,11:125.
作者：廖常伟，身份证号：512322198201243192。