鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座

《鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座》屬于橋梁及建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座。

截至2009年7月，中國(guó)國(guó)內(nèi)鐵路簡(jiǎn)支梁橋多采用盆式橡膠支座、柱面鋼支座。盆式橡膠支座是國(guó)外50年代末開(kāi)發(fā)的一種橋梁支座。它采用封閉在鋼盆內(nèi)的橡膠板來(lái)承受上部荷載和適應(yīng)梁體的轉(zhuǎn)動(dòng)，采用聚四氟乙烯和不銹鋼板組成的平面摩擦副來(lái)適應(yīng)梁體的位移。盆式橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊，但是由于其內(nèi)部采用橡膠制品，產(chǎn)品壽命會(huì)受到橡膠老化壽命的影響。此外，盆式支座內(nèi)部的黃銅密封環(huán)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行易與鋼盆內(nèi)壁產(chǎn)生磨損，造成橡膠板密封不嚴(yán)而從鋼盆中擠出，從而導(dǎo)致支座的失效。

球型支座作為一種新型支座產(chǎn)品，具有承載力大、轉(zhuǎn)角大、使用范圍廣、耐久性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已用于公路橋梁和鐵路連續(xù)梁橋上，因其結(jié)構(gòu)和尺寸與簡(jiǎn)支梁橋要求存在差異，2009年7月前在簡(jiǎn)支梁橋上尚未有應(yīng)用。

圖1是《鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座》實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是該實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3的左視圖。

圖5是該實(shí)用新型實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5的左視圖。

圖7是球形支座密封結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖中，1、上座板，2、平面不銹鋼滑板，3、平面改性超高分子量聚乙烯滑板，4、中座板，5、球面不銹鋼滑板，6、球面改性超高分子量聚乙烯滑板，7、下座板，8、梁底預(yù)埋鋼板，9、梁部預(yù)埋套筒，10、梁部連接螺栓，11、地腳螺栓，12、套筒，13、錨固螺桿，14、導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板，15、導(dǎo)向不銹鋼滑板，16、平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，17、球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)。

2016年12月7日，《鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座》獲得第十八屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

實(shí)施例1 給出多向活動(dòng)球型支座，如圖1、圖2所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構(gòu)成平面滑動(dòng)摩擦副，實(shí)現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板4為凸球面結(jié)構(gòu)，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結(jié)構(gòu)，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下座板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構(gòu)成球面滑動(dòng)摩擦副，與平面滑動(dòng)摩擦副共同實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。梁底預(yù)埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開(kāi)，便于將來(lái)進(jìn)行支座高度調(diào)整。上座板1通過(guò)梁部預(yù)埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過(guò)地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時(shí)，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護(hù)。

該實(shí)施例的球型支座可同時(shí)實(shí)現(xiàn)支座水平縱橋向及橫橋向的位移。

實(shí)施例2 給出單向活動(dòng)球型支座結(jié)構(gòu)，如圖3、圖4所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構(gòu)成平面滑動(dòng)摩擦副，實(shí)現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板4為凸球面結(jié)構(gòu)，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結(jié)構(gòu)，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下座板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構(gòu)成球面滑動(dòng)摩擦副，與平面滑動(dòng)摩擦副共同實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。上座板1兩端具有向下伸出的臺(tái)階，在上座板1與下座板7之間的間隙內(nèi)設(shè)置有由導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板14與導(dǎo)向不銹鋼滑板15構(gòu)成的導(dǎo)向摩擦副，其中，所述的導(dǎo)向不銹鋼滑板與上座板連為一體，所述的導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板鑲嵌在下座板上，實(shí)現(xiàn)支座在承受約束方向的水平荷載的同時(shí)還能夠沿非約束方向自由滑動(dòng)。梁底預(yù)埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開(kāi)，便于將來(lái)進(jìn)行支座高度調(diào)整。上座板1通過(guò)梁部預(yù)埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過(guò)地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時(shí)，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護(hù)。

該實(shí)施例的球型支座可實(shí)現(xiàn)約束方向的限位和非約束方向的水平位移。

實(shí)施例3 給出固定球型支座結(jié)構(gòu)，如圖5、圖6所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。上座板1底部的限位盆環(huán)與下座板7的外圓柱面凸臺(tái)配合，限制支座在任何水平方向上的位移；焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構(gòu)成平面滑動(dòng)摩擦副，所述中座板4為凸球面結(jié)構(gòu)，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結(jié)構(gòu)，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下底板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構(gòu)成球面滑動(dòng)摩擦副，兩者共同實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。梁底預(yù)埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開(kāi)，便于將來(lái)進(jìn)行支座高度調(diào)整。上座板1通過(guò)梁部預(yù)埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過(guò)地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時(shí)，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護(hù)。

該實(shí)施例的球型支座可實(shí)現(xiàn)支座任何水平方向的約束限位。

鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座專利目的

《鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座》提出一種鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，用以提高橋梁的運(yùn)行壽命，減少因更換支座帶來(lái)的運(yùn)輸中斷、維護(hù)成本增加等問(wèn)題。

鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座技術(shù)方案

《鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座》主要包括上座板、中座板和下座板，所述上座板底部平面上設(shè)置的不銹鋼滑板與鑲嵌在中座板上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板構(gòu)成平面滑動(dòng)摩擦副，實(shí)現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板為凸球面結(jié)構(gòu)，所述下座板為與中座板凸球面相配的凹球面結(jié)構(gòu)，中座板底部球面上設(shè)置的球面不銹鋼滑板與鑲嵌在下座板凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板構(gòu)成球面滑動(dòng)摩擦副，與平面滑動(dòng)摩擦副共同實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)位移；在上座板與中座板之間設(shè)置有平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，環(huán)圍平面滑動(dòng)摩擦副；在中座板與下座板之間設(shè)置有球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，環(huán)圍球面滑動(dòng)摩擦副。

所述的上座板兩端具有向下的臺(tái)階，在上座板與下座板之間的間隙內(nèi)設(shè)置有由導(dǎo)向不銹鋼滑板與導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板構(gòu)成的導(dǎo)向摩擦副，其中，所述的導(dǎo)向不銹鋼滑板與上座板連為一體，所述的導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板鑲嵌在下座板上，構(gòu)成單向活動(dòng)球型支座結(jié)構(gòu)。

所述的上座板底部具有限位盆環(huán)，限位盆環(huán)與下座板的外圓柱面凸臺(tái)配合，構(gòu)成固定球型支座結(jié)構(gòu)。

所述的上座板通過(guò)梁部預(yù)埋套筒、梁部連接螺栓與梁部預(yù)埋鋼板連接，將上座板錨固于梁體上。

所述的下座板通過(guò)地腳螺栓、套筒和錨固螺桿錨固于支墩上。

鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座有益效果

（1）采用承載能力較高的改性超高分子量聚乙烯作為摩擦副的滑板材料，并通過(guò)整板鑲嵌結(jié)構(gòu)，可縮小支座結(jié)構(gòu)尺寸。同時(shí)，改性超高分子量聚乙烯在較高滑移速度下的磨損率較小，更適合于鐵路簡(jiǎn)支梁橋滑移速度較快時(shí)對(duì)支座使用壽命的要求。

（2）環(huán)圍平面摩擦副及球面摩擦副的密封環(huán)采用改性超高分子量聚乙烯材質(zhì)，密封效果較好，同時(shí)保證材料使用壽命與摩擦副相同。

（3）支座上座板采用梁部預(yù)埋鋼板、梁部預(yù)埋套筒和梁部連接螺栓錨固的結(jié)構(gòu)、支座下座板采用地腳螺栓 套筒 錨固螺桿結(jié)構(gòu)，使鐵路簡(jiǎn)支橋梁用球型支座易于調(diào)高、更換、方便施工。

（4）通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，使鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座的梁部安裝尺寸滿足鐵路簡(jiǎn)支橋梁梁部安裝尺寸的要求。

1.一種鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，主要包括上座板（1）、中座板（4）和下座板（7），其特征在于：所述的上座板（1）底部平面上設(shè)置的不銹鋼滑板（2）與鑲嵌在中座板（4）上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板（3）構(gòu)成平面滑動(dòng)摩擦副；所述中座板（4）為凸球面結(jié)構(gòu)，所述下座板（7）為與中座板（4）凸球面相配的凹球面結(jié)構(gòu)，所述中座板（4）底部球面上設(shè)置的球面不銹鋼滑板（5）與鑲嵌在下座板（7）凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板（6）構(gòu)成球面滑動(dòng)摩擦副；在上座板（1）與中座板（4）之間設(shè)置有平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（16），環(huán)圍平面滑動(dòng)摩擦副，在中座板（4）與下座板（7）之間設(shè)置有球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（17），環(huán)圍球面滑動(dòng)摩擦副。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的上座板（1）兩端具有向下的臺(tái)階，在上座板（1）與下座板（7）之間的間隙內(nèi)設(shè)置有由導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板（14）與導(dǎo)向不銹鋼滑板（15）構(gòu)成的導(dǎo)向摩擦副，其中，所述的導(dǎo)向不銹鋼滑板（15）與上座板連為一體，所述的導(dǎo)向改性超高分子量聚乙烯滑板（14）鑲嵌在下座板（7）上，構(gòu)成單向活動(dòng)球型座結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述上座板（1）端部具有限位盆環(huán)，所述限位盆環(huán)與下座板（7）的外圓柱面凸臺(tái)配合，構(gòu)成固定球型支座結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的上座板（1）通過(guò)梁部預(yù)埋套筒（9）、梁部連接螺栓（10）與梁部預(yù)埋鋼件（8）連接，將上座板（1）錨固于梁體上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的下座板（7）通過(guò)地腳螺栓（11）、套筒（12）和錨固螺桿（13）錨固于支墩上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述上座板（1）與中座板（4）之間設(shè)置的平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（16）鑲嵌于中座板（4）上平面的凹槽中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路簡(jiǎn)支梁橋用球型支座，其特征在于：所述中座板（4）與下座板（7）之間設(shè)置的球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（17）鑲嵌于下座板（7）凹球面上的凹槽中。

橡膠支座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

QZ系列球型支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板（F4、球面四氟板）及橡膠擋圈組成的一種特殊盆式橡膠支座產(chǎn)品。它將盆式支座中的橡膠板改為球面四氟板因而得名,由于QZ球型支座中間鋼板及底盆亦相應(yīng)地改成球面，減小了摩擦系數(shù)。其位移由上支座板與平面四氟板之間的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在上支座板上設(shè)置導(dǎo)向槽或?qū)颦h(huán)來(lái)約束支座的單向或多向位移，可以制成球形單向活動(dòng)支座和固定支座。通過(guò)球形板和球面四氟板之間的滑動(dòng)來(lái)滿足支座轉(zhuǎn)角的需要。

橡膠支座優(yōu)點(diǎn)

QZ球型支座以傳力可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，不但具有GPZ盆式橡膠支座承載能力大的特點(diǎn)，座位移大等特點(diǎn)，而且能更好地適應(yīng)大轉(zhuǎn)角的需要，與普通盆式支座相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、球形橡膠支座通過(guò)球面?zhèn)髁Γ粫?huì)出現(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象，作用在混凝土上的反力比較均勻；

2、球形支座通過(guò)球面聚四氟乙烯板的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，動(dòng)力矩小，而且轉(zhuǎn)動(dòng)力矩只與支座球面半徑及聚四氟乙烯板的摩擦系數(shù)有關(guān)，與支座轉(zhuǎn)角大小無(wú)關(guān)，特別適用于大轉(zhuǎn)角的要求，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角可達(dá)0.05rad.

3、QZ球型支座各向轉(zhuǎn)動(dòng)性能一致，適用于寬橋、曲線橋；

4、這種支座產(chǎn)品不用橡膠承壓，不存在橡膠老化對(duì)支座轉(zhuǎn)動(dòng)性能的影響，特別適用于低溫地區(qū)。

橡膠支座安裝細(xì)則

1)：用本系列支座時(shí)，橋梁梁體及橋墩、臺(tái)支承部位混凝土標(biāo)號(hào)不得低于300級(jí)。特殊情況須征得設(shè)計(jì)單位同意。

2)：支座與梁體及墩、臺(tái)采用預(yù)埋螺栓連接，必要時(shí)也可采用預(yù)埋鋼板焊接連接，但將支座與梁體及墩臺(tái)預(yù)埋鋼板焊接時(shí)，要防止支座鋼體過(guò)熱，以免燒壞硅脂及聚四氟乙烯板。

3)：支座安裝標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，要保證支座支承面的水平及平整，支座支承面四角高差不得大于2mm。

4)：支座進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)檢查裝箱清單，包括配件清單，支座產(chǎn)品合格證，支座安裝養(yǎng)護(hù)細(xì)則等。

5)：支座安裝時(shí)應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

A：支座中心線應(yīng)與主梁中心線平行。

B：活動(dòng)支座上、下支座板順橋方向的中心線應(yīng)重合，其交角不得大于5′rad。

C：支座安裝時(shí)不得松動(dòng)上、下支座連接板，以防止支座發(fā)生過(guò)大轉(zhuǎn)角而傾覆。該連接板在梁體安裝完成后予以拆除，以防約束梁體的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

D：拆除上、下支座連接板后，應(yīng)及時(shí)安裝SX及DX活動(dòng)支座的橡膠防塵罩。

E：現(xiàn)澆混凝土梁在梁體注成整體后，在施工梁體預(yù)應(yīng)力前拆除連接板。

F：支座在安裝圍板前，應(yīng)用棉絲將不銹鋼滑動(dòng)表面仔細(xì)擦凈，以防止灰塵侵入聚四氟乙烯板表面。

G：對(duì)支座鋼件油漆碰掉部分，應(yīng)補(bǔ)充油漆一道。

6)：支座使用期間應(yīng)每年定期進(jìn)行一次檢查及養(yǎng)護(hù)，內(nèi)容包括：

A：檢查支座錨栓有無(wú)剪斷，支座橡膠密封圈有無(wú)龜裂、老化。

B：檢查支座相對(duì)位移值是否均勻，逐個(gè)記錄支座位移值。

C：清除支座附近的雜物及灰塵，并用棉絲仔細(xì)的擦凈不銹鋼表面的灰塵。

D：松動(dòng)錨栓螺母一次清洗上油，以免螺母銹死，然后緊固。

E：校核并定點(diǎn)檢查支座高度變化，以便校核支座內(nèi)聚四氟乙烯板的摩耗的情況。當(dāng)支座變化超過(guò)3mm時(shí)，應(yīng)拆除橡膠密封圈，檢查聚四氟乙烯板的狀況。

F：定期對(duì)支座鋼件進(jìn)行油漆防銹（不銹鋼滑動(dòng)面除外）。