CN109505235A - 一种桥梁支座 - Google Patents

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何雨
赵兰海
王永鹏
谢翔
王方宇
杨志江
肖南
邹小宝
丁香林
徐承欣
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Abstract

本发明公开了一种桥梁支座，包括上支座板、下支座板以及设置在上支座板与下支座板之间的上滑板，上支座板固定安装在桥梁底板下方，下支座板固定安装在桥墩的主桁梁上，下支座板顶部设置有凸台，凸台上端面为外凸的弧形面，上滑板是与凸台的弧形面相贴合的弧形板，上滑板贴合在凸台上，上支座板设置有限位导向机构，用于限制上支座板在上滑板上的滑动位移。通过弧形的上滑板与上支座板的水平面板配合，使得下支座板与上支座板形成线性摩擦副，不仅结构简单可靠，能满足特殊桥梁结构对桥梁支座总高度的限制，而且极大地减小了接触面积和摩擦力，有利于桥梁支座实现转动和滑移功能。

Description

一种桥梁支座
技术领域
本发明涉及桥梁支座技术领域，具体涉及一种桥梁支座。
背景技术
在桥梁建设中，为适应温度变化等产生的水平位移及转角、减振需求，需要安装桥梁支座进行承压和传递梁上传来的水平力。在桥梁结构中，桥梁支座是桥梁上部结构和下部结构的重要连接部件，将桥梁上部结构的反力和变形(位移和转角)可靠的传递给桥梁下部结构，在桥梁工程中发挥着重大的作用。摩擦副作为桥梁支座的核心部件，用于实现桥梁支座的转动和滑移功能，其性能是影响桥梁支座使用寿命的关键因素，因此摩擦副应具备低摩擦系数、耐磨性高和优异的耐腐蚀性能。
由于一些桥梁结构的特殊形式会限制桥梁支座的总高度(不超过40mm)，现有的桥梁支座为了保证桥梁支座的总体结构尺寸，很难同时兼顾桥梁支座良好的滑移和转动，不能完全满足使用要求，从而导致维护成本增加，缩短使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：在桥梁支座结构高度受限时，如何尽量减小摩擦副的摩擦力和提高摩擦副的耐磨性，使得桥梁支座具有较好的滑移和转动，以满足使用要求。
为达到以上目的，本发明提供的一种桥梁支座，包括上支座板、下支座板以及设置在上支座板与下支座板之间的上滑板，上支座板固定安装在桥梁底板下方，下支座板固定安装在桥墩的主桁梁上，下支座板顶部设置有凸台，凸台上端面为外凸的弧形面，上滑板是与凸台的弧形面相贴合的弧形板，上滑板贴合在凸台上，上支座板设置有限位导向机构，用于限制上支座板在上滑板上的滑动位移。
在上述技术方案的基础上，所述限位导向机构包括沿桥的长度方向设置在上支座板两侧的限位导向条。
在上述技术方案的基础上，所述凸台靠近限位导向条的侧面均设置有侧向滑板。
在上述技术方案的基础上，所述侧向滑板靠近限位导向条的端面为外凸的弧形面。
在上述技术方案的基础上，所述侧向滑板为SF-1铜基复合滑板，复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向限位导向条。
在上述技术方案的基础上，所述上支座板底面设置有耐磨耐蚀复合涂层。
在上述技术方案的基础上，所述耐磨耐蚀复合涂层是由碳化钨粉、纳米钴粉、纳米氧化铈以及分散调节剂组成，其重量百分比为碳化钨50-75％、纳米钴粉8-21％、纳米氧化铈3-10％、分散调节剂10-20％。
在上述技术方案的基础上，所述分散调节剂包括石墨、氢氧化铝和硅酸钠，石墨包括石墨粉或石墨烯。
在上述技术方案的基础上，所述上滑板为SF-1铜基复合滑板，复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向上支座板。
在上述技术方案的基础上，所述上支座板底面设置有镜面不锈钢板，不锈钢板的镜面朝向下支座板的凸台。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)下支座板与凸台采用一体成型的柱面结构设计，通过弧形的上滑板与上支座板的水平面板配合，使得下支座板与上支座板形成线性摩擦副，不仅结构简单可靠，能满足特殊桥梁结构对桥梁支座总高度的限制，而且极大地减小了接触面积和摩擦力，有利于桥梁支座实现转动和滑移功能；
2)利用位于凸台两侧的限位导向条，限制上支座板在上滑板上滑动，确保相对滑动是在设计位移量范围内，以满足桥梁支座的温变位移或转角的需要；
3)利用镜面不锈钢板与复合滑板中聚四氟乙烯层的配合，使得上支座板与上滑板之间既具有较低的摩擦系数，又有较高的耐磨性，在桥梁支座的结构高度受限时，能充分满足摩擦副相对转动与滑动的需求；
4)通过在上支座板底面喷涂厚度不超过1.5mm的耐磨耐蚀复合涂层，利用光滑致密的复合涂层使得摩擦副具备优异的耐磨性和耐腐蚀性，不仅能减小传统摩擦副的结构尺寸，满足特殊桥梁结构对桥梁支座总高度的限制，还同时兼顾桥梁支座良好的滑移和转动，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(横桥向)。
图2为本发明的结构示意图(顺桥向)。
图3为本发明中下支座板的结构示意图。
图4为本发明中下支座板的剖视结构示意图。
图5为本发明中上支座板的剖视结构示意图。
图中：1-侧向滑板，2-上支座板，3-上滑板，4-桥梁底板，5-下支座板，6-主桁梁，7-凸台，8-限位导向条，9-镜面不锈钢板。
具体实施方式
本发明中所使用的术语“横桥向”是指沿桥梁的宽度方向，“顺桥向”是指沿桥梁的长度方向，以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1：参见图1所示，一种桥梁支座，包括上支座板2、下支座板5以及设置在上支座板2与下支座板5之间的上滑板3，上支座板2和下支座板5的材质均为Q345B，上支座板2通过螺栓固定安装在桥梁底板4下方，下支座板5通过螺栓固定安装在桥墩的主桁梁6上。参见图3所示，所述下支座板5顶部设置有凸台7，凸台7上端面为外凸的弧形面，上滑板3为与凸台7的弧形面相贴合的弧形板，便于上滑板3设置在凸台7的弧形面上。
参见图2所示，通过弧形的上滑板3与上支座板2的水平面板配合，下支座板5与上支座板2形成线性摩擦副，将现有的面接触变为线接触，极大地减小了接触面积，从而减小下支座板5与上支座板2之间的摩擦力，使得桥梁支座能够良好的滑移和转动(多向)，具有转动灵活的特性。
参见图4所示，上支座板2在桥宽方向的两侧设置有限位导向机构，用于限制上支座板2在上滑板3上滑动，确保相对滑动是在设计位移量范围内，以满足桥梁支座的温变位移或转角的需要。
本发明实施例中下支座板5与凸台7采用一体成型的柱面结构设计，通过弧形的上滑板3与上支座板2的水平面板配合，使得下支座板5与上支座板2形成线性摩擦副，不仅结构简单可靠，安装便捷，能满足特殊桥梁结构对桥梁支座总高度的限制，而且极大地减小了接触面积和摩擦力，有利于桥梁支座实现转动和滑移功能。
实施例2：在实施例1的基础上，参见图4所示，所述限位导向机构包括沿桥的长度方向设置在上支座板2两侧的限位导向条8；参见图1所示，限位导向条8与凸台7侧面的间距为d(d根据桥梁的设计位移量进行确定)。
限位导向条8位于凸台7的两侧，并且在正常情况下，限位导向条8与凸台7侧面保持一定的间隙(不接触)；在突发的异常情况下，利用凸台7侧面与限位导向条8接触，能有效防止上支座板2产生过大的位移，避免对桥梁结构产生不利的影响，从而限制上支座板2在设计位移量范围内水平滑动，以满足桥梁支座的温变位移或转角的需要。
实施例3：在实施例2的基础上，参见图4所示，所述凸台7靠近限位导向条8的侧面均设置有侧向滑板1，一方面利用侧向滑板1降低凸台7与限位导向条8之间的摩擦系数，大大减小滑动摩擦力；另一方面侧向滑板1一般采用柔性材料制成，能减缓下支座板5的凸台7与限位导向条8之间的冲击力，避免对凸台7造成损坏，从而延长桥梁支座的使用寿命。
实施例4：在实施例3的基础上，所述侧向滑板1靠近限位导向条8的端面为外凸的弧形面。在异常情况下，通过弧形的侧向滑板1与限位导向条8的侧面配合，下支座板5的凸台7与限位导向条8形成线性摩擦副，将面接触变为线接触，能极大地减小接触面积，从而减小凸台7与限位导向条8之间的摩擦力，有利于桥梁支座实现滑移功能。
实施例5：在实施例3的基础上，所述侧向滑板1为SF-1铜基复合滑板，SF-1铜基复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向限位导向条8。利用聚四氟乙烯的耐腐蚀性能和低摩擦系数，并具有自润滑作用，能大幅降低侧向滑板1与限位导向条8之间的摩擦力，有利于桥梁支座实现滑移功能。
实施例6：在实施例1的基础上，所述上支座板2底面设置有厚度为0.5-1.5mm的耐磨耐蚀复合涂层。采用超速火焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂方式定向喷涂在上支座板2的底面，通过热喷涂成型的复合涂层具有致密性和均匀性好,不仅能提高上支座板2底面的光滑度、密实度，使得摩擦副具备优异的耐磨性和耐腐蚀性，而且耐磨耐蚀复合涂层的厚度不超过1.5mm，能减小传统摩擦副的结构尺寸，以满足特殊桥梁结构对桥梁支座总高度的限制，同时兼顾桥梁支座良好的滑移和转动，以满足使用要求，延长使用寿命。
实施例7：在实施例6的基础上，所述耐磨耐蚀复合涂层是由碳化钨粉(WC)52％、纳米钴粉18％、纳米氧化铈(CeO2)10％、石墨烯5％、氢氧化铝(Al(OH)3)8％和硅酸钠(Na2SiO3)7％制成。采用超速火焰喷涂方法在上支座板2底面成型0.8mm厚的耐磨耐蚀复合涂层，制得的复合涂层兼具碳化钨超高的硬度，纳米钴粉降低复合涂层的孔隙率，纳米氧化铈能够提高复合涂层的韧性，石墨烯、氢氧化铝和硅酸钠组成的分散调节剂，能均衡各组成分分子间的结合力，使得混合更均匀，有利于制备的涂层更均匀致密。
经过测试，本实施例中复合涂层表面的孔隙率低至3.8％，光滑致密的涂层表面降低了上支座板2与上滑板3之间的摩擦系数，大大减小了滑动摩擦力，便于桥梁支座实现转动和滑移功能，而且该复合涂层表面的硬度约为930HV，高致密、高硬度的涂层表面使得摩擦副具备优异的耐磨性和耐腐蚀性，有效防止在寿命周期内发生腐蚀现象。
实施例8：在实施例6的基础上，所述耐磨耐蚀复合涂层是由碳化钨粉(WC)74％、纳米钴粉10％、纳米氧化铈(CeO2)5％、石墨3％、氢氧化铝(Al(OH)3)4％和硅酸钠(Na2SiO3)4％制成，利用爆炸喷涂方法在上支座板2底面成型1.3mm厚的耐磨耐蚀复合涂层。
经过测试，本实施例中复合涂层表面的孔隙率低至4.2％，上支座板2与上滑板3之间的摩擦系数约为0.014，远小于传统摩擦副的摩擦系数，而且该复合涂层表面的硬度高达960HV，试验后复合涂层表面无明显的摩擦痕迹。
实施例9：在实施例1-8任一实施例的基础上，所述上滑板3为SF-1铜基复合滑板，SF-1铜基复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向上支座板2。利用聚四氟乙烯的耐腐蚀性能和摩擦系数极低，具有自润滑作用，能大幅降低上滑板3与上支座板2之间的摩擦力，有利于桥梁支座实现转动和滑移功能。
实施例10：在实施例1-8任一实施例的基础上，参见图4所示，所述上支座板2底面设置有镜面不锈钢板9，镜面不锈钢板9的材质为1Cr18NiTi，避免在寿命周期内发生腐蚀现象，并且不锈钢板的镜面朝向下支座板5的凸台7。通过抛光工艺，使得镜面不锈钢板9的表面粗糙度小于或等于0.1μm，利用光滑、平整的镜面能降低上支座板2与上滑板3之间的摩擦系数，大大减小滑动摩擦力，有利于桥梁支座实现转动和滑移功能。
实施例11：在实施例1的基础上，所述上支座板2底面设置有镜面不锈钢板9，镜面不锈钢板9的材质为1Cr18NiTi，并且不锈钢板的镜面朝向下支座板5的凸台7；所述上滑板3为SF-1铜基复合滑板，SF-1铜基复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向上支座板2。
利用镜面不锈钢板9与复合滑板中聚四氟乙烯层的配合，使得上支座板2与上滑板3之间既具有较低的摩擦系数，又有较高的耐磨性。在桥梁支座的结构高度受限时，能满足摩擦副相对转动与滑动需求。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种桥梁支座，包括上支座板(2)、下支座板(5)以及设置在上支座板(2)与下支座板(5)之间的上滑板(3)，上支座板(2)固定安装在桥梁底板(4)下方，下支座板(5)固定安装在桥墩的主桁梁(6)上，其特征在于：下支座板(5)顶部设置有凸台(7)，凸台(7)上端面为外凸的弧形面，上滑板(3)是与凸台(7)的弧形面相贴合的弧形板，上滑板(3)贴合在凸台(7)上，上支座板(2)设置有限位导向机构，用于限制上支座板(2)在上滑板(3)上的滑动位移。
2.如权利要求1所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述限位导向机构包括沿桥的长度方向设置在上支座板(2)两侧的限位导向条(8)。
3.如权利要求2所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述凸台(7)靠近限位导向条(8)的侧面均设置有侧向滑板(1)。
4.如权利要求3所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述侧向滑板(1)靠近限位导向条(8)的端面为外凸的弧形面。
5.如权利要求3所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述侧向滑板(1)为SF-1铜基复合滑板，复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向限位导向条(8)。
6.如权利要求1所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述上支座板(2)底面设置有耐磨耐蚀复合涂层。
7.如权利要求6所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述耐磨耐蚀复合涂层是由碳化钨粉、纳米钴粉、纳米氧化铈以及分散调节剂组成，其重量百分比为碳化钨50-75％、纳米钴粉8-21％、纳米氧化铈3-10％、分散调节剂10-20％。
8.如权利要求7所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述分散调节剂包括石墨、氢氧化铝和硅酸钠，石墨包括石墨粉或石墨烯。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述上滑板(3)为SF-1铜基复合滑板，复合滑板中的聚四氟乙烯层朝向上支座板(2)。
10.如权利要求1-8任一项所述的一种桥梁支座，其特征在于：所述上支座板(2)底面设置有镜面不锈钢板(9)，不锈钢板的镜面朝向下支座板(5)的凸台(7)。
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