CN107447652A - 一种调高球型支座 - Google Patents
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Abstract
一种调高球型支座，由支座本体系统、桥面高度监测系统、调高系统和控制系统组成，桥面高度监测系统与控制系统连接，控制系统控制调高系统调整支座本体系统顶起的桥面高度，所述的调高系统设置在支座本体系统下方，调高系统由阶梯块、楔形块、对应下座板的下表面设置的多个竖向顶推装置、与楔形块连接的水平向顶推装置和底座板组成，当桥面高度监测系统14监测的桥面高度达到需要调高的时候，先设置支座竖向调高量，然后启动控制系统以及竖向顶推装置顶升下座板至预设高度，再启动水平向顶推装置，调节楔形块至设置水平位置，使阶梯块完全落至楔形块上，然后卸载控制系统竖向顶推装置竖向力，支座竖向调高完毕。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，是一种用于桥梁高度调整的调高球型支座。
背景技术
大跨拱桥由于温度的变化会引起拱轴线的伸长和缩短，从而导致拱桥桥面的高度发生变化，降低了桥面的平顺性。为了保证高速列车的舒适性，列车通过拱桥时通常采用降速的方式。拱桥桥面高程每天会随温度变化，为了控制桥面高程的变化就需要一种能够根据桥面高程变化进行相应调整高度的支座。
目前国内外采用的调高支座方案有垫板调高、螺旋调高、楔块调高和压注橡胶调高4种。
（1）垫板调高方式
目前应用最广、施工最方便可行的支座调高方式之一是通过在支座顶、底板处加设钢垫板，具体构造图件图1。当需要进行调高时，先用千斤顶顶起梁体，然后加入所需厚度的钢板，从而实现调高的目的。
（2）螺旋调高方式
此种形式的支座增加了较大的梯形螺纹，且在用螺纹调高后，用压浆充填上下螺旋间的空隙。在一定范围内，可实现任意高度的无级调整，且根据需要可上下双向无级调节，并能多次重复调整。在调高过程中也需要千斤顶顶梁。螺旋调高支座具体构造见图2。
（3）楔块调高方式
楔块调高方式是通过在支座的顶板上方加设一组钢楔块来进行调高。楔块调高支座具体构造图见图3。
（4）压注橡胶调高方式
压注橡胶调高支座在支座底板上设有压浆管道，可通过压注橡胶来提高支座内承压橡胶的厚度，达到调整支座高度的效果。压注橡胶调高盆式支座具体构造见图4。
压注橡胶调高方式调高时不需另设千斤顶顶梁，通过设置多道压注孔压浆，利用支座本身实现支座的无级调高。可由支座竖向承载力限值、调高量以及橡胶承压板容许应力控制选取不同最大压应力值的注浆管道注浆。
上述四种调高方式均属于被动调高范畴，是在铁路桥梁变形达到或超过某一限值，进而影响线路平顺性的时候，才由铁路养护部门组织相关单位对支座进行调高，存在明显的滞后性和不确定性。而且，调高作业周期长，效率低，需要中断交通或选择在线路运行窗口期内作业，施工成本高。
发明内容
本发明的目的是发明一种能够根据桥面高程变化实时调整高度，从而保证桥面平顺性的智能球型支座。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种调高球型支座，由支座本体系统、桥面高度监测系统、调高系统组成，桥面高度监测系统监测桥面高度，所述的调高系统设置在支座本体系统下方，调高系统由阶梯块、楔形块、对应支座本体系统的下表面设置并在调高时将支座本体系统垂直顶起的至少一个竖向顶推装置、驱动楔形块水平移动的多个水平向顶推装置和底座板组成，阶梯块固定设置在支座本体系统下表面中心处，阶梯块的截面为倒梯形，其外表面呈阶梯状，底座板固定设置，在底座板上设有至少两个可活动设置的楔形块，两个或两个以上楔形块均匀围绕阶梯块外表面设置，并对阶梯块进行支撑，楔形块支撑面的形状与阶梯块外表面形状相匹配。
本发明所述的底座板上还设有多根导柱，在支座本体系统的下表面上开设有多个与导柱相对应的导柱孔，导柱的一端固定在底座板上，导柱的另一端插在导向孔内。
本发明所述的竖向顶推装置卡设在底座板上的安装空间槽内。
本发明所述的阶梯块的每一个阶梯的高度为支座竖向调高的最小高度。
本发明所述的竖向顶推装置为千斤顶。
本发明所述的水平向顶推装置为液压缸，每一个水平顶顶推装置与一个楔形块连接。
本发明所述的水平向顶推装置为电机，移动方向位于一条直线的两个所述的楔形块通过丝杠与水平顶推装置连接。
本发明所述的支座还包括控制系统，控制系统与桥面高度监测系统连接，控制系统控制调高系统调整支座本体系统顶起的桥面高度。
本发明有益效果是：
1、先抬起再支撑的优点：能够有效减小水平阶梯块的移动阻力，阶梯块的水平移动力仅为阶梯块本身的摩擦力；
2、阶梯块与楔形块配合，由于配合面是平面，竖向承载力在水平方向没有分力，使整个结构更加安全可靠；
3、采用四个导柱的结构，能够保证调高结构的水平刚度，和竖向调高动作的顺利和可靠。
4、竖向顶推装置置于两侧，可方便后期维护和保养。
5、阶梯块与楔形块放在中间位置，有利于提高调高结构的刚度，和竖向载荷的传递。如果放在两侧，调高结构上板会产生更大的变形。
6、阶梯块与调高结构上板采用分体结构，方便进行加工和组装。
7、两个楔形块用丝杠或其他构件形成一个整体，有利于支座承受水平力，并保证阶梯块运动同步，同时由于减少了一个动力源，减少了造价，提升了安全可靠性。
附图说明
图1为垫钢板调高支座结构图；
图2为螺旋调高方式支座结构图；
图3为楔块调高方式支座结构图；
图4为压注橡胶调高方式支座结构图；
图5为本发明的结构示意图；
图6为本发明图5的A-A剖视图；
图7为本发明结构竖向升高后的A-A剖视图；
图8为本发明结构竖向降低后的A-A剖视图；
图中：1、上座板，2、平面摩擦副，3、中座板，4、球面摩擦副，5、导向摩擦副，6、下座板，7、阶梯块，8、紧固螺栓，9、楔形块，10、底座板，11、竖向顶推装置，12、导柱，13、水平向顶推装置，14、桥面高度监测系统，15、上锚固螺栓，16、下锚固螺栓，17、聚四氟乙烯板，18、橡胶密封圈A，19、中间衬板，20、钢紧箍圈，21、承压橡胶板，22、下支座板，23、支座锚栓，24、可调上支座板，25、橡胶密封圈B，26、不锈钢板，27、沉头螺钉A，28、螺母，29、钢套筒，30、预埋螺钉，31、铜垫块，32、顶紧螺栓，33、沉头螺钉B，34、聚四氟乙烯垫，35、紧固螺栓B，36、上座板组件，37、连接锚栓，38、支座顶板，39、平面聚四氟乙烯板，40、钢衬板，41、球面聚四氟乙烯板，42、泵，43、千斤顶。
具体实施方式
一种调高球型支座，由支座本体系统、桥面高度监测系统、调高系统组成，桥面高度监测系统监测桥面高度，并将桥面高度变化数据传输给上级数据采集系统。
支座还可设置一控制系统，其与桥面高度监测系统连接，实时监测桥面高度，控制系统的输出端再与调高系统连接，控制调高系统调整支座本体系统顶起的桥面高度。因此，本支座可采用人工、半自动、全自动方式进行调高，其具体实施过程如实施例1、2、3所述。利用控制系统时，所述桥面高度监测系统14实现桥面标高的适时监测并输入控制系统；当所述桥面高度监测系统14监测的桥面高度达到需要调高的时候，先设置支座竖向调高量，然后启动所述控制系统控制调高系统推动支座本体系统运动，改变桥面高度。
支座本体系统由上锚固螺栓15、上座板1、平面摩擦副2、中座板3、球面摩擦副4、下座板6组成，支座的形式不限于该种结构，即保证调高装置的上方有可顶起或下落的顶起部件（下座板），下方有可支撑的支撑部件（底座板）即可，支撑部件通过下锚固螺栓固定在桥墩上，顶起部件通过上锚固螺栓固定在桥梁底部。
如图5所示，调高系统由阶梯块7、楔形块9、对应下座板6的下表面设置的多个竖向顶推装置、驱动楔形块9水平移动的水平向顶推装置13和底座板10组成。
一种调高球型支座竖向力由上到下依次传递路径为上座板1、平面摩擦副2、中座板3、球面摩擦副4、下座板6、阶梯块7、楔形块9、底座板10然后到支座垫石；支座水平力传递由上往下依次为上锚固螺栓15、上座板1、导向摩擦副5、下座板6、导柱、底座板10、下锚固螺栓16到支座垫石。所述支座上座板1和中座板3之间设置有平面摩擦副2，起到水平滑移功能；中座板3和下座板6之间设置有球面摩擦副4，起到竖向转动功能。
竖向顶推装置11可选用千斤顶，由千斤顶垂直顶升下座板6至预设高度（略高1mm），完成支座上部结构竖向高度的调整。竖向顶推装置11可采用多个，至少为一个，保证下座板6在顶推过程中的稳定与上座板1的顶面角度不变即可，当为一个时，即将阶梯块7的中心挖出竖向顶推装置通过的通孔，从下座板的正中心将下座板顶起，当大于一个时，竖向顶推装置设置在阶梯块7的外围，不影响水平顶推装置13的运动即可，竖向顶推装置11放置在底座板10的安装空间槽内，平时不受竖向力，仅在竖向调高顶升作业时顶升下座板6，受到支座上部结构重力，在将下座板6顶起后，经调高完成，再收回至原位，以便于下回使用，不管下座板回落还是升起均可。
每个水平向顶推装置13控制一个楔形块9，顶升作业时通过水平向液压缸顶推装置进行至少两个楔形块9的水平位移调节，该时选用的水平向顶推装置为液压缸，以两个楔形块9为例，每个楔形块9分别通过一个液压缸进行控制，实现水平方向的移动。或，两个处于一条直线上楔形块9由丝杠连接为一体，由一个水平向顶推装置控制，实现水平位移调节，该时选用的水平向顶推装置为电机，以两个楔形块9为例，两个楔形块为一组，两个楔形块分别设有丝杠的两个丝母上，一个丝杆由一个电机进行控制，通过丝杠的转动，两个楔形块在丝杠上向外或向内共同移动，实现水平方向的移动。
下座板6上部为球缺面，下部中间位置留有放置阶梯块7的方形通槽，槽中心留有连接下座板6和阶梯块7的紧固螺栓螺纹孔，下座板6下部两侧预留有竖向顶推装置11放置的半圆柱形空间槽，同时在下座板6四角均设置传递水平力的导向孔。
阶梯块7的截面为倒梯形，其外表面呈阶梯状，阶梯块7每一阶梯的高度为支座竖向调高的最小高度；中部留有插入紧固螺栓的通孔；阶梯块7是通过紧固螺栓与支座下座板6连接一体。
楔形块9位于阶梯块7的下部，每个支座至少两块，呈均匀分布在阶梯块7的下部对阶梯块7进行支撑；楔形块9上部即上表面为完全配合阶梯块7的阶梯，每一阶梯的高度与阶梯快每一阶梯的高度完全一致；支座竖向调高由至少两个楔形块9的水平移动调节阶梯块7坐落高度的方式实现；楔形块9平时受到阶梯快传递下来的支座上部结构重力，在调高作业时，楔形块9在千斤顶顶升时不受竖向力。
底座板10上部中间位置留有放置楔形块9的方形通槽，两侧预留有两个竖向顶推装置11放置的半圆柱形安装空间槽，当竖向顶推装置11增加时，底座板10上也要相应增加安装空间槽，底座板10四角均设置传递水平力的导柱和下锚固螺栓孔。
支座本体系统与底座板之间设有导向装置，支座本体系统通过导向装置在垂直方向上下移动，导向装置采用导柱加导向槽的形式，所述导柱12为圆柱，其一端固定连接底座板10，另一端插入导向槽内，不论阶梯块7高度如何变化，导柱的一端一直处于导向槽内，起到传递支座水平力作用，并具有较好的水平刚度。
实施例1
如图7、8所示，一种调高球型支座的人工调高过程为：当桥面高度监测系统14监测的桥面高度达到需要调高的时候，先设置支座竖向调高量，然后人工启动动力源控制竖向顶推装置11，顶升下座板6至预设高度（略高1mm），完成支座上部结构竖向高度的调整。再人工启动两侧水平向顶推装置13，调节楔形块9至设置水平位置；然后控制系统竖向顶推装置11中的竖向千斤进行顶降落作业，使阶梯块7完全落至楔形块9上，然后卸载控制系统竖向顶推装置11竖向力，支座竖向调高完毕。
实施例2
如图7、8所示，一种调高球型支座的半自动调高过程为：当桥面高度监测系统14监测的桥面高度达到需要调高的时候，人为为调高球型支座安装动力源及控制系统，竖向顶推装置11和水平向顶推装置13均与控制系统连接，先设置支座竖向调高量，经确认后启动控制系统竖向顶推装置11，顶升下座板6至预设高度（略高1mm），完成支座上部结构竖向高度的调整。再启动控制系统两侧水平向顶推装置13，调节楔形块9至设置水平位置；然后控制系统竖向顶推装置11中的竖向千斤进行顶降落作业，使阶梯块7完全落至楔形块9上，然后卸载控制系统竖向顶推装置11竖向力，支座竖向调高完毕。此时支座竖向力由双螺旋接触副承载。至此，支座竖向调高完成。此调高过程需要人为进行安装及确认操作。
实施例3
如图7、8所示，一种调高球型支座的全自动调高过程为：当桥面高度监测系统14监测的桥面高度达到需要调高的时候，控制系统根据采集的桥面信息先设置支座竖向调高量，然后控制系统启动竖向顶推装置11，顶升下座板6至预设高度（略高1mm），完成支座上部结构竖向高度的调整。控制系统再启动两侧水平向顶推装置13，调节楔形块9至设置水平位置；然后控制系统控制竖向顶推装置11中的竖向千斤进行顶降落作业，使阶梯块7完全落至楔形块9上，然后卸载控制系统竖向顶推装置11竖向力，支座竖向调高完毕。在此过程中由控制系统完成所有操作，可远程加入控制台，查询数据信息及反应调高数据，以及桥面状态等，为防止控制系统操作失败，可在控制台处加入确认手续，确定调整无误控制系统才会执行。
Claims (8)
1.一种调高球型支座，由支座本体系统、桥面高度监测系统、调高系统组成，桥面高度监测系统监测桥面高度，其特征在于：所述的调高系统设置在支座本体系统下方，调高系统由阶梯块（7）、楔形块（9）、对应支座本体系统的下表面设置并在调高时将支座本体系统垂直顶起的至少一个竖向顶推装置（11）、驱动楔形块（9）水平移动的多个水平向顶推装置（13）和底座板（10）组成，阶梯块（7）固定设置在支座本体系统下表面中心处，阶梯块（7）的截面为倒梯形，其外表面呈阶梯状，底座板（10）固定设置，在底座板（10）上设有至少两个可活动设置的楔形块（9），两个或两个以上楔形块（9）均匀围绕阶梯块（7）外表面设置，并对阶梯块（7）进行支撑，楔形块（9）支撑面的形状与阶梯块（7）外表面形状相匹配。
2.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的底座板（10）上还设有多根导柱（12），在支座本体系统的下表面上开设有多个与导柱（12）相对应的导柱孔，导柱（12）的一端固定在底座板（10）上，导柱（12）的另一端插在导向孔内。
3.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的竖向顶推装置（11）卡设在底座板（10）上的安装空间槽内。
4.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的阶梯块（7）的每一个阶梯的高度为支座竖向调高的最小高度。
5.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的竖向顶推装置（11）为千斤顶。
6.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的水平向顶推装置（13）为液压缸，每一个水平向顶推装置（13）与一个楔形块（9）连接。
7.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的水平向顶推装置（13）为电机，移动方向位于一条直接的两个所述的楔形块（9）通过丝杠与水平顶推装置（13）连接。
8.如权利要求1所述的一种调高球型支座，其特征在于：所述的支座还包括控制系统，控制系统与桥面高度监测系统连接，控制系统控制调高系统调整支座本体系统顶起的桥面高度。
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