CN105064205A - 球形支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球形支座，其用于支承桥梁，所述球形支座包括一个上支座、一个下支座、一个活动座及一个限位转轴，上支座包括凹球面且沿凹球面开设限位孔，下支座开设凹槽，活动座包括相对设置的第一表面及第二表面，第一表面与凹球面相对应且沿第一表面开设与限位孔相对应的收容孔，第二表面设置在凹槽的内表面，限位转轴的一端可活动地固定至限位孔内，限位转轴的另一端收容固定至收容孔内。该支座通过在上支座与下支座之间设置活动座以实现球形支座的转动和滑动的功能分离，可避免支座局部功能叠合造成卡死应力集中，满足多向位移和压力的传递，提高了球形支座的抗疲劳耐久性。

Description

球形支座

技术领域

本发明涉及支座，尤其涉及一种应用于桥梁的球形支座。

背景技术

目前，桥梁支座设置在桥梁的桥墩与桥梁的梁体之间用以起到承压和水平承载的作用，在公铁两用桥的使用过程中，传统的球形支座通过采用设置上、下支座及固设在上、下支座之间的冠衬板来承受压力及水平抗冲击力，可在一定角度内实现转动及位移。

然而，传统支座在拉拔力较大、拉压交变疲劳荷载作用下例如列车通行时强烈的振动会出现转角超限、构件疲劳破坏失效，无法满足高频疲劳荷载环境下交变拉压功能需求和抗疲劳耐久性，后期维修频率高，特别是公铁两用桥，支座维修更换区域位于铁路上方，维修过程需在铁路天窗点内进行，需铁路多家设备管理单位配合，另涉及既有线施工，安全风险高，可利用的天窗时间短，施工周期长，使得后期维护成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能提高抗疲劳耐久性的球形支座。

一种球形支座，其用于支承桥梁，所述球形支座包括一个上支座、一个下支座、一个活动座及一个限位转轴，所述上支座包括一个凹球面且沿所述凹球面开设一个限位孔，所述下支座沿与所述凹球面相对应的表面开设一个凹槽，所述活动座包括相对设置的一个第一表面及一个第二表面，所述第一表面与所述凹球面相对应且沿所述第一表面开设一个与所述限位孔相对应的收容孔，所述第二表面设置在所述凹槽的内表面，所述限位转轴的一端可活动地固定至所述限位孔内，所述限位转轴的另一端收容固定至所述收容孔内。

进一步地，所述限位孔开设在所述凹球面的中心，所述收容孔与所述限位孔相对应开设在所述第一表面的中心且所述限位转轴的另一端与所述收容孔相螺合固定。

进一步地，所述球形支座还包括至少一个限位螺栓，所述限位螺栓依次贯穿所述上支座、所述活动座及所述下支座至并与相对应基体固定。

进一步地，所述上支座与所述活动座开设与所述限位螺栓相对应的位移孔，所述限位螺栓可活动地设置在所述位移孔内。

进一步地，所述位移孔的形状为长圆形。

进一步地，所述球形支座还包括至少一个固定螺杆，所述固定螺杆分别设置在所述上支座的两端及所述下支座的两端用以分别将所述上支座及所述下支座固定至相对应基体。

进一步地，所述上支座的凹球面与所述活动座的第二表面分别设置一个相应的不锈钢滑板，所述下支座的凹槽槽底与所述活动座的第一表面分别设置一个相应的聚乙烯四氟滑板。

进一步地，所述上支座的凹球面与所述活动座的第二表面分别设置一个相应的聚乙烯四氟滑板，所述下支座的凹槽的槽底与所述活动座的第一表面分别设置一个相应的不锈钢滑板。

与现有技术相比，本发明提供的球形支座通过在上支座与下支座之间设置活动座以实现球形支座的转动和滑动的功能分离，可避免支座局部功能叠合造成卡死应力集中，满足多向位移和压力的传递，同时通过设置长圆形位移孔使得竖向限位螺杆在位移孔内可活动地水平移动以满足纵向滑移要求，增强下支座的连接稳定性的同时满足竖向抗拉拔和水平抗冲击要求，提高了支座的抗疲劳耐久性。

附图说明

图1是本发明提供的球形支座的结构示意图。

图2是图1中的球形支座安装在基体上的结构示意图。

图3是上支座与活动座的结构示意图(沿B-B方向)。

图4是上支座与活动座的结构示意图(沿A-A方向)。

图5是本发明提供的球形支座的平面示意图。

主要元件符号说明

球形支座100

上支座112

上表面112a

凹球面112b

限位孔112c

下支座114

凹槽114a

位移孔115

活动座116

第一表面116a

第二表面116b

收容孔116c

限位转轴118

限位螺栓119

限位螺杆119a

螺母119b

固定螺栓20

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明实施方式提供的一种球形支座100，其用于支承桥梁，所述球形支座100包括一个上支座112、一个下支座114、一个活动座116及一个限位转轴118，所述活动座116可活动地固定设置在所述上支座112与所述下支座114之间，所述限位转轴118将上支座112与活动座116活动连接。实际应用时，上支座112与下支座114分别经固定螺栓20与对应基体相连接固定，本实施方式中，如图2所示，上、下支座112、114的两端分别通过固定螺栓20固定至对应的上、下基体32、34。

请结合图3，在平行于桥梁(图未示)的方向，也即沿B-B方向，上支座112包括一个上表面112a及一个与所述上表面112a相对应的凹球面112b，也即上支座112的下表面为凹形球面，凹球面112b上设置相应滑板以便活动座116转动，本实施方式中，凹球面112b上设置不锈钢滑板112d。沿所述凹球面112b开设一个限位孔112c，可以理解的是，限位孔112c的位置依需要自行设定以便于限位转轴118安装，本实施方式中，限位孔112c设置在凹球面112b的中心。在实际应用过程中，上支座112的上表面112a与桥梁梁体间设置调高垫板，以满足球形支座100的安装需求。

下支座114沿与上支座112的凹球面112b相对应的表面开设一个凹槽114a，活动座116设置在凹槽114a的槽底，本实施方式中，凹槽114a的槽底设置一个聚乙烯四氟滑板114c以便活动座116与下支座114相配合滑行。

请一并结合图4，在垂直于桥梁的方向，也即沿A-A方向，活动座116包括两个相对设置的一个第一表面116a及一个第二表面116b，所述第一表面116a与凹球面112b相接触并对应契合设置以实现支座100的转动及荷载的传递，本实施方式中，第一表面116a上设置相应的双曲面聚乙烯四氟滑板117a。沿第一表面116a开设一个与限位孔112c相对应的收容孔116c，本实施方式中，收容孔116c的孔壁设有内螺纹。所述第二表面116b为平面且与下支座114的凹槽的114a的槽底内表面相配合设置以使活动座116可滑动地设置在下支座114的凹槽114a内，本实施方式中，第二表面116b上设置相应的不锈钢平面滑板117b。

可以理解的是，当上支座112的凹球面112b上设置相应的聚乙烯四氟滑板时，活动座116的第一表面116a设置相应的不锈钢平面滑板，当活动座116的第二表面116b设置相应的聚乙烯四氟滑板时，下支座114的凹槽114a的槽底的内表面设置相应的不锈钢平面滑板。

限位转轴118的一端可活动地收容至限位孔112c，也即限位转轴118在限位孔112c内与限位孔112c的孔壁之间形成一定的空隙以使限位孔112c对限位转轴118及活动座116形成了环向约束，使得活动座116与上支座112的转角及位移保持同步。本实施方式中，限位转轴118为螺销杆，限位孔112c为圆形。限位转轴118的另一端与收容孔116c相配合固定以使上支座112与活动座116可活动地固定连接。本实施方式中，限位转轴118的另一端设置有与收容孔116c的内螺纹相配合的外螺纹，限位转轴118设置在收容孔116c内且与上支座112通过螺纹相螺合固定连接。限位转轴118的两端分别与限位孔112c及收容孔116c相配合以将上支座112与活动座116形成活动连接。

在使用时，球形支座100通过活动座116的上转动面也即第一表面116a及下滑动面也即第二表面116b分别实现了支座的转动和滑动功能，达到了转动功能与滑动功能分离实现的目的。当球形支座100产生转动位移时，活动座116的第一表面116a与相契合的上支座112的凹球面112b形成了转动灵活的接触面，同时由于限位转轴118与限位孔112c之间的间隙配合使上支座112相对于活动座116根据需求以限位转轴118为中心进行万向转动。

当球形支座100发生水平位移时，上支座112通过限位孔112c的环向约束作用带动活动座116的第二表面116b与下支座114的凹槽114a槽底内表面形成平面滑动，也即活动座116下平面与下支座114形成了水平滑动摩擦副，可同时满足多向位移需求和压力传递，避免了功能叠合出现的卡死现象，保证球形支座100转角、滑动功能实现并满足交变荷载位移需求。

为进一步增强球形支座100的抗拉拔力及抗冲击力，球形支座100还包括至少一个限位螺栓119，本实施方式中，球形支座100包括四个限位螺栓119，所述限位螺栓119穿过上支座112、活动座116及下支座114并与基体32、34锚固，对支座100整体形成竖向约束。每个限位螺栓119均包括一个限位螺杆119a及相对应配合固定的螺母119b～119e，限位螺杆119a贯穿上支座112、活动座116及下支座114并通过螺母119b、螺母119c将下支座114与对应基体34相固定连接，螺母119d、119e通过不锈钢压板40及扣板50将上支座112与对应基体32相扣紧固定连接。本实施方式中，限位螺栓119可第一时间抵抗竖向拉力及水平冲击剪力，并传递给对应基体32、34，避免支座整体直接承受竖向拉力及水平冲击力，另限位螺栓119采用高强螺栓材质，提高了支座整体容许应力水平及抗拉拔和抗水平冲击的能力，从而提高了支座100抵抗车桥耦合振动时应力频次，提高了支座在交变荷载下的抗疲劳冲击能力。

如图5所示，上支座112与活动座116分别相对应开设一个相对应的位移孔115以收容限位螺杆119a，本实施方式中，位移孔115的形状为长圆形。限位螺杆119a可在位移孔115内水平移动以满足纵向滑移要求，通过设置限位螺栓119及与限位螺栓119相对应配合的位移孔115，一方面限制下支座114的变形及位移，增强下支座114的连接稳定性，另一方面限制上支座112、活动座116及下支座114的位移量，避免竖向位移过大。在交变疲劳荷载环境条件下，在满足滑动位移和转角的前提下，限位螺杆119a及时将拉拔、冲击荷载传递给支座的固定基体，可提供较大的竖向抗拉力和水平抗剪力，满足竖向抗拉拔和水平抗冲击要求，避免支座结构直接承受拉拔力和剪力而破坏或失效，保护支座，整体提高了支座抗拉拔力和抗水平冲击力，提高了支座的抗疲劳寿命。

本发明提供的球形支座100中，通过在上支座112与下支座114之间设置活动座116以实现球形支座100的转动和滑动的功能分离，可避免支座100局部功能叠合造成卡死应力集中，满足多向位移和压力的传递，同时通过设置限位螺杆119a在位移孔115内水平移动以满足纵向滑移要求，增强下支座114的连接稳定性的同时满足竖向抗拉拔和水平抗冲击要求，提高了支座100的抗疲劳耐久性。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种球形支座，其用于支承桥梁，所述球形支座包括一个上支座、一个下支座、一个活动座及一个限位转轴，所述上支座包括一个凹球面且沿所述凹球面开设一个限位孔，所述下支座沿与所述凹球面相对应的表面开设一个凹槽，所述活动座包括相对设置的一个第一表面及一个第二表面，所述第一表面与所述凹球面相对应且沿所述第一表面开设一个与所述限位孔相对应的收容孔，所述第二表面设置在所述凹槽的内表面，所述限位转轴的一端可活动地固定至所述限位孔内，所述限位转轴的另一端收容固定至所述收容孔内。

2.如权利要求1所述的球形支座，其特征在于，所述限位孔开设在所述凹球面的中心，所述收容孔与所述限位孔相对应开设在所述第一表面的中心且所述限位转轴的另一端与所述收容孔相螺合固定。

3.如权利要求2所述的球形支座，其特征在于，所述球形支座还包括至少一个限位螺栓，所述限位螺栓依次贯穿所述上支座、所述活动座及所述下支座至并与相对应基体固定。

4.如权利要求3所述的球形支座，其特征在于，所述上支座与所述活动座开设与所述限位螺栓相对应的位移孔，所述限位螺栓可活动地设置在所述位移孔内。

5.如权利要求4所述的球形支座，其特征在于，所述位移孔的形状为长圆形。

6.如权利要求4所述的球形支座，其特征在于，所述球形支座还包括至少一个固定螺杆，所述固定螺杆分别设置在所述上支座的两端及所述下支座的两端用以分别将所述上支座及所述下支座固定至相对应基体。

7.如权利要求1-6任一项所述的球形支座，其特征在于，所述上支座的凹球面与所述活动座的第二表面分别设置一个相应的不锈钢滑板，所述下支座的凹槽槽底与所述活动座的第一表面分别设置一个相应的聚乙烯四氟滑板。

8.如权利要求1-6任一项所述的球形支座，其特征在于，所述上支座的凹球面与所述活动座的第二表面分别设置一个相应的聚乙烯四氟滑板，所述下支座的凹槽的槽底与所述活动座的第一表面分别固定设置一个相应的不锈钢滑板。