CN103306196B - 一种桥梁螺旋式支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁螺旋式支座，包括上支座板（1）和下支座板（6），上支座板（1）下部设置有螺母型支座（2），下支座板（6）上设置有下支座板柱面槽底座（5），上支座板（1）与下支座板柱面槽底座（5）之间通过防跳栓连接板（7）连接。装置制作拼装方便，结构可靠度强，维修性较灵活。在正常运营下，支座可满足桥梁温度变形、收缩徐变变形等，在桥墩不均匀沉降后进行简易操作即可抬升支座达到桥面平顺性标准，在地震作用下，可限制桥梁纵横向地震位移，防止落梁及跳梁发生。本发明专利可有效解决桥梁防落梁问题和桥墩不均匀沉降引起的轨道不平顺问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种防落梁支座，尤其涉及一种高速铁路桥梁用抗震防落梁沉降修复可抬升支座。
背景技术
近年来，随着我国经济建设的飞速发展，高速铁路的建设更加发展迅猛。然而，速度达到200km/h以上的高速铁路，其轨道的不平顺对快速行车引起的列车振动也远比相同条件下普通速度的列车严重，即旅客感受的舒适度因速度的提高而恶化。因此高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求。然而，由于受自然灾害及路基地质条件的影响，现有在役的高速铁路桥墩出现了不同程度的不均匀沉降，严重影响了行车的舒适度甚至构成安全隐患。
现有高速铁路桥梁地基规定，100年服役期内桥墩累积沉降不得超过15mm，而经观测发现，建成通车不到一年的某高速铁路桥梁不均匀沉降达9mm，严重超出预期目标值，构成了严重的安全隐患。而桥墩地基的不均匀沉降是不可逆过程，只能通过抬升路基或抬升梁体更换支座或加垫支座等方式解决。传统的方法事倍功半，效果很不明显而又耗费大量财力物力，具有很大的局限性。为了解决以上问题，并兼顾考虑我国地震多发的地质条件，发明一种既可解决桥梁不均匀沉降问题而又能达到抗震设防需求的支座成为当务之急。
因此，本发明提出了一种桥梁螺旋式支座，旨在解决桥梁不均匀沉降及桥梁抗震防落梁、防跳梁等安全性问题。
发明内容
桥梁在我国高速铁发展中占据了及其重要的地位，尤其京沪高铁桥梁占总长的80.5%，这使得桥梁墩体发生不均匀沉降造成轨道不平顺性、地震作用下桥梁发生落梁破坏的可能性大大增加。本发明提供了一种高速铁路桥梁用抗震防落梁沉降修复可抬升螺旋式支座，满足桥梁不均匀沉降造成线路不平顺修复的需要及抗震防落梁功能的需要。
为了实现上述技术目的，本发明专利的技术方案是：一种桥梁螺旋式支座，包括上支座板和下支座板，上支座板下部设置有螺母型支座，下支座板上设置有下支座板柱面槽底座，上支座板与下支座板柱面槽底座之间通过防跳栓连接板连接。装置制作拼装方便，结构可靠度强，维修性较灵活。在正常运营下，支座可满足桥梁温度变形、收缩徐变变形等，在桥墩不均匀沉降后进行简易操作即可抬升支座达到桥面平顺性标准，在地震作用下，可限制桥梁纵横向地震位移，防止落梁及跳梁发生。本发明专利可有效解决桥梁防落梁问题和桥墩不均匀沉降引起的轨道不平顺问题。
优选地，上支座板下部固接有螺杆型支座，螺杆型支座外侧设置为外螺纹。
优选地，螺母型支座为下部封闭上部开口的中空圆柱体，螺母型支座的中空内壁设置为内螺纹，内螺纹与螺杆型支座的外螺纹相互配合连接。
优选地，螺母型支座下部设置有螺母型支座下圆孔孔槽。
优选地，螺母型支座上还设置有正六边形孔槽。
优选地，下支座板柱面槽底座内设置为柱面凹槽曲面，柱面凹槽曲面上铺设有四氟板及不锈钢片，四氟板及不锈钢片上压有中柱面板，中柱面板的下部与柱面凹槽曲面相互配合连接，中柱面板中心设置有椭圆型柱体，椭圆型柱体上套有橡胶圈，椭圆型柱体上还套有环形四氟板及不锈钢片。橡胶圈可以采用橡胶类材料（天然橡胶、合成橡胶）和塑料类材料（聚乙烯、聚丙烯等）。
优选地，椭圆型柱体卡固在螺母型支座下圆孔孔槽内。
优选地，上支座板和下支座板均为方形板。
优选地，上支座板和下支座板的四角部位均设置有高强螺栓，上支座板上的高强螺栓向上布置；下支座板上的高强螺栓向下布置。
优选地，螺母型支座为下部封闭上部开口的中空圆柱体。
优选地，防跳栓连接板包括固定板和活动板，两块固定板分别固接在上支座板和下支座板上，固定板和活动板之间通过活动螺栓进行连接。
优选地，防跳栓连接板设置在至少一组上支座板与下支座板对应的侧边上。
优选地，两块防跳栓连接板分别对称设置在上支座板和下支座板的两侧。
高速铁路桥梁防落梁可抬升螺旋式支座，包括下支座板、中柱面板、四氟板、螺母型中支座、螺杆型支座、上支座板、防跳栓等，上、下支座板用高强螺栓连接于桥梁及桥墩主体，桥梁及墩台主体应提前预埋钢板，使得支座连接更紧密；下支座板开柱面型槽，曲率与中柱面板下底面相同，柱面型凹槽内放置同曲率矩形四氟板及不锈钢片，减小支座转动面摩擦力；中柱面板上表面放置圆形四氟板及不锈钢片，减小支座纵横向滑动摩擦力，中柱面板上表面中心设椭圆型柱体并伸入螺母型中支座底部圆孔，椭圆长、短半径与圆孔半径以桥梁纵横向温度变形及徐变变形等计算而定，椭圆柱体外包橡胶圈，柱体在正常运营时不参与工作，在地震作用下可有效抵消地震力限制桥梁纵横向位移，防止桥梁脱落破坏；螺母型中支座与上支座板以螺杆型支座连接，螺母型中支座及螺杆型支座以螺纹抗剪承重，均需为高强抗剪能力钢材且实心，前者净壁厚与后者净半径比应在1/2至1/3之间；而后在上、下支座板两侧焊接防跳栓，从而构成具有抗震防落梁可修复桥墩不均匀沉降引起的路面不平顺功能的可抬升支座。
本发明还在于，支座各构件均需工厂无缝焊接而成，螺纹齿按标准件设计，螺杆型支座螺纹深度与螺母螺纹深度一致，上部可预留1cm富余长度。
本发明还在于，螺母型支座与螺杆型支座在支座平装前应涂抹充分的机油，再螺旋咬合至底，使机油充分接触螺纹，提供润滑作用而又防止锈蚀阻碍支座后续抬升功能发挥。
本发明还在于，螺母型中支座重心高度外圆周均匀开6个正六边形孔槽，深度为孔槽边长2倍，当支座抬升时可用特制扳手利用槽孔旋转支座。
本发明还在于，防跳栓由上下连接板、连杆、高强螺栓构成，连接板可预制时焊接于支座板两侧，施工安装完毕时再后续安装连杆及螺栓，连接方式为铰接；在发生不均匀沉降支座抬升施工完毕后，可更换为匹配长度的连杆，施工方便；防跳栓能有效限制桥梁竖向地震作用跳梁位移。
本发明还在于，本装置所有连杆均为实心钢材制作，膨胀螺栓均为高强度钢材，所有金属构件在施工完毕后均需喷涂外围防护材料。
本发明专利的技术方案的有益效果是：可有效解决由于桥墩间发生不均匀沉降而造成的线路不平顺问题及桥梁地震作用下防落梁、防跳梁问题。在正常桥梁运营下，可满足梁体温度、收缩徐变等产生的位移；在发生桥墩不均匀沉降时，通过螺旋式抬升支座可有效解决沉降引起的线路不平顺问题；在地震作用下，可发挥良好的抗震防落梁、防跳梁功能，防止桥梁发生落梁破坏，同时制作安装方便，为桥梁建设提供后续保障，具有良好的实用价值和经济效益。
由于桥梁结构形式及桥梁总体荷载的多样性，本发明专利的底座布置方式及材料尺寸亦具有多样性，因而结构布置形式及工作原理与本专利类似的情形装置都在本专利的保护范围之内。
下面结合一具体实施实例的附图对本发明专利作进一步说明。
附图说明
图1为桥梁防落梁可抬升螺旋式支座总体示意图；
图2为图1中可抬升螺旋式支座A的结构示意图；
图3为图2中可抬升螺旋式支座构件拼装详细结构示意图；
图4为图3中上支座板与螺杆型支座整体的结构示意图；
图5为图3中螺母型支座的结构示意图；
图6为图3中螺母型支座的底部平面结构示意图；
图7为图3中中柱面板三维图、俯视平面图；
图8为图3中下支座板三维图；
其中1为上支座板，2为螺母型支座，3为四氟板及不锈钢片，4为中柱面板，5为下支座板柱面槽底座，6为下支座板，7为防跳栓连接板，8为高强螺栓，9为正六边形孔槽，10为螺杆型支座，11为椭圆型柱体，12为橡胶圈，13为四氟板及不锈钢片，14为柱面凹槽曲面，15为螺母型支座内螺纹道，16为螺母型支座下圆孔孔槽。
具体实施方式
下面对本发明专利技术内容的进一步说明，但并非对本发明专利实质内容的限制。
图1为桥梁防落梁可抬升螺旋式支座总体示意图；图2为图1中可抬升螺旋式支座A的结构示意图；图3为图2中可抬升螺旋式支座构件拼装详细结构示意图；图4为图3中上支座板与螺杆型支座整体的结构示意图；图5为图3中螺母型支座的结构示意图；图6为图3中螺母型支座的底部平面结构示意图；图7为图3中中柱面板三维图、俯视平面图；图8为图3中下支座板三维图；如图1-8所示，桥梁螺旋式支座，包括上支座板1和下支座板6，上支座板1下部设置有螺母型支座2，下支座板6上设置有下支座板柱面槽底座5，上支座板1与下支座板柱面槽底座5之间通过防跳栓连接板7连接。上支座板1下部固接有螺杆型支座10，螺杆型支座10外侧设置为外螺纹。螺母型支座2为下部封闭上部开口的中空圆柱体，螺母型支座2的中空内壁设置为内螺纹15，内螺纹15与螺杆型支座10的外螺纹相互配合连接。螺母型支座2下部设置有螺母型支座下圆孔孔槽16。螺母型支座2上还设置有正六边形孔槽9。下支座板柱面槽底座5内设置为柱面凹槽曲面14，柱面凹槽曲面14上铺设有四氟板及不锈钢片13，四氟板及不锈钢片13上压有中柱面板4，中柱面板4的下部与柱面凹槽曲面14相互配合连接，中柱面板4中心设置有椭圆型柱体11，椭圆型柱体11上套有橡胶圈12，椭圆型柱体11上还套有环形四氟板及不锈钢片3。椭圆型柱体11卡固在螺母型支座下圆孔孔槽16内。上支座板1和下支座板6均为方形板。上支座板1和下支座板6的四角部位均设置有高强螺栓8，上支座板1上的高强螺栓8向上布置；下支座板6上的高强螺栓8向下布置。螺母型支座2为下部封闭上部开口的中空圆柱体。防跳栓连接板7包括固定板和活动板，两块固定板分别固接在上支座板1和下支座板6上，固定板和活动板之间通过活动螺栓进行连接。防跳栓连接板7设置在至少一组上支座板1与下支座板6对应的侧边上。两块防跳栓连接板7分别对称设置在上支座板1和下支座板6的两侧。
本发明专利技术适用于桥梁结构，尤其是高速铁路桥梁各类型梁桥，本例以预知箱梁桥为例，如图1所示。对于桥梁结构部分，首先对结构进行受力分析，确定桥梁结构在正常荷载作用下支座受力参数，及正常运营下温度荷载引起的收缩位移，进而确定支座A的各项材料参数及构件尺寸，本例螺母型支座及螺杆型支座采用高强度钢材Q420钢，其他承压型支座材料可采用Q235以上钢材。
上支座板1、下支座板6用高强螺栓8连接于桥梁及桥墩主体，桥梁及墩台主体应提前预埋钢板，使得支座连接更紧密；支座材料为Q235钢板，上支座板1尺寸为85cm×85cm×3cm，下支座板6尺寸为95cm×95cm×3cm；上支座板1与螺杆型支座10连接，连接截面为全截面电弧焊接，亦可工厂整体预制；
螺杆型支座10材料为Q420钢材，螺杆型支座10截面净直径50cm，螺纹深度2.0cm，螺距1.5cm，8级螺纹，螺杆型支座10总长1.5×8+1=13cm；螺母型支座2环形截面净壁厚10cm，螺纹尺寸与螺杆型支座10相同，螺纹深度12cm，8级螺纹，螺母型支座2高度16cm，下截面开螺母型支座下圆孔孔槽16，螺母型支座下圆孔孔槽16为圆柱形孔，圆孔直径12cm，深3.5cm；螺母型支座2重心高度外圆周均匀开6个正六边形孔槽9，边长为2cm，深度为孔槽边长2倍，当支座抬升时可用特制扳手利用螺母型支座2；螺母型支座2及螺杆型支座10内外表面在施工组装时均需涂抹足量机油。
中柱面板4材料为Q235钢材，尺寸70cm×70cm×1cm（4cm），下表面圆柱形面曲率半径150cm，上表面放置环形四氟板及不锈钢片3，中柱面板4上表面中心设椭圆型柱体11并伸入螺母型支座下圆孔孔槽16，椭圆长半径为5cm，短半径为3cm，椭圆柱体11高度为3.2cm，外包橡胶圈12；下支座板6上设下支座板柱面槽底座5，材料为Q235钢材，外围矩形尺寸为75cm×75cm×4cm，槽内圆柱形曲面曲率半径150cm，槽深3.5cm，凹槽内放置同曲率矩形四氟板及不锈钢片13；在上支座板1、下支座板6如图位置处，左右两侧焊接防跳栓连接板7，防跳栓螺杆以螺栓连接；由此，构成具有抗震防落梁可修复桥墩不均匀沉降引起的路面不平顺功能的可抬升支座。
Claims (10)
1.一种桥梁螺旋式支座，其特征在于，包括上支座板(1)和下支座板(6)，上支座板(1)下部设置有螺母型支座(2)，下支座板(6)上设置有下支座板柱面槽底座(5)，上支座板(1)与下支座板柱面槽底座(5)之间通过防跳栓连接板(7)连接；
上支座板(1)下部固接有螺杆型支座(10)，螺杆型支座(10)外侧设置为外螺纹；
螺母型支座(2)为下部封闭上部开口的中空圆柱体，螺母型支座(2)的中空内壁设置为内螺纹(15)，内螺纹(15)与螺杆型支座(10)的外螺纹相互配合连接；
螺母型支座(2)下部设置有螺母型支座下圆孔孔槽(16)。
2.根据权利要求1所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，螺母型支座(2)上还设置有正六边形孔槽(9)。
3.根据权利要求2所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，下支座板柱面槽底座(5)内设置为柱面凹槽曲面(14)，柱面凹槽曲面(14)上铺设有四氟板及不锈钢片(13)，四氟板及不锈钢片(13)上压有中柱面板(4)，中柱面板(4)的下部与柱面凹槽曲面(14)相互配合连接，中柱面板(4)中心设置有椭圆型柱体(11)，椭圆型柱体(11)上套有橡胶圈(12)，椭圆型柱体(11)上还套有环形四氟板及不锈钢片(3)。
4.根据权利要求3所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，椭圆型柱体(11)卡固在螺母型支座下圆孔孔槽(16)内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，上支座板(1)和下支座板(6)均为方形板。
6.根据权利要求5所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，上支座板(1)和下支座板(6)的四角部位均设置有高强螺栓(8)，上支座板(1)上的高强螺栓(8)向上布置；下支座板(6)上的高强螺栓(8)向下布置。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，螺母型支座(2)为下部封闭上部开口的中空圆柱体。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，防跳栓连接板(7)包括固定板和活动板，两块固定板分别固接在上支座板(1)和下支座板(6)上，固定板和活动板之间通过活动螺栓进行连接。
9.根据权利要求8所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，防跳栓连接板(7)设置在至少一组上支座板(1)与下支座板(6)对应的侧边上。
10.根据权利要求9所述的桥梁螺旋式支座，其特征在于，两块防跳栓连接板(7)分别对称设置在上支座板(1)和下支座板(6)的两侧。
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