CN109722953A - 跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座及力的转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一是既能承受较大的承载力和竖向拉力，又能实现自由滑动和一定程度的转动，二是可以有效地释放轨道梁产生的温度应力和不均匀沉降，三是能够抵抗离心力、横向摇摆力及横向风力等产生的竖向拉力和横向剪切力等作用的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座及力的转移方法，支座位于基座总成上，支座中的上摆、下摆之间通过铰轴连接，并利用上摆和下摆之间的相对转动来满足轨道梁受力时梁端产生的转角；活动支座的纵向位移通过铰轴与安装在下摆的承压板之间的相对滑移来实现；支座上摆通过上锚固钢筋与轨道梁浇注在一起，梁上各种荷载通过支座上摆传递给铰轴，再通过铰轴传递给支座下摆。
Description
技术领域
本发明涉及一种一是既能承受较大的承载力和竖向拉力，又能实现自由滑动和一定程度的转动，二是可以有效地释放轨道梁产生的温度应力和不均匀沉降，三是能够抵抗离心力、横向摇摆力及横向风力等产生的竖向拉力和横向剪切力等作用的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座及力的转移方法，属跨座式单轨轨道梁支座制造领域。
背景技术
CN2426489Y、名称“单轨交通PC轨道梁铸钢支座”， 活动支座由锚固钢筋、上摆、下摆、销轴、地脚螺栓、凸轮垫板、座板、固接钢筋、地脚套、定位块、螺母垫块、挡板、螺栓组成。其中上摆中央经销轴与下摆联接，上摆两侧通过挡板及螺栓与下摆联接，下摆与座板通过焊接在座板上的定位块联接，下摆支承在座板的凸轮垫板上，活动支座通过地脚套及地脚螺栓与墩台联接。上摆和下摆的中央开有腰形孔，销轴位于腰形孔内。地脚螺栓和螺母垫块与地脚套活动连接。其不足之处：一是现有的跨座式单轨支座采用铰轴（辊轴）铸钢支座，它需要承受梁体传递的竖向压力、横向水平、横向弯矩、平面弯矩，还需要满足固定和活动两种模式，并且为了调整轨道线性，还需要支座在安装固定前能够进行横向和纵向调整。所以跨座式单轨铰轴（辊轴）铸钢支座的结构比一般支座都要复杂；二是上摆和下摆均采用铸钢件，铸造缺陷多，生产周期长，制造成本高，且生产过程污染严重；三是现有支座技术中，销轴和腰形孔的接触面属于线接触型滚动摩擦副，主要部件易损坏且不易更换，而且生产成本及后期维护成本较高；四是只能使用在墩台结构中，不能安装在桥建合一结构的建筑物上和钢立柱上端；五是支座上部结构只能为混凝土轨道梁结构。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种一是既能承受较大的承载力和竖向拉力，又能实现自由滑动和一定程度的转动，二是可以有效地释放轨道梁产生的温度应力和不均匀沉降，三是能够抵抗离心力、横向摇摆力及横向风力等产生的竖向拉力和横向剪切力等作用的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座及力的转移方法。
设计方案：鉴于单轨交通系统的特殊形式，梁既是承重件也是轨道,这和铁路、公路、 城市桥梁中的梁不同，因而支座受力复杂，须承受较大的承载力和竖向拉力，并能实现自由滑动和一定程度的转动，以便有效地释放轨道梁产生的温度应力和不均匀沉降，达到抵抗离心力、横向摇摆力及横向风力等产生的竖向拉力和横向剪切力等作用。为此，本发明在结构设计上：
1、在跨座式单轨交通轨道梁抗拉支座中首次采用整体焊接结构。与常规铸钢支座相比，制造周期大幅缩短，且满足环保要求。
2、在支座结构设计中采用小间隙公差配合的卯榫结构+焊缝连接形式，明显改善焊缝受力状态。
3、支座铰轴采用两端正方形截面中间圆柱形截面的结构形式。与中间圆柱形截面匹配的支座上摆耳板也采用圆柱形截面，与两端正方形截面匹配的支座下摆采用矩形截面+承压板结构，从而改变了铰轴的接触方式，即由原技术方案的线接触变成了面接触,提高了接触承载力。
4、支座上部结构可为混凝土轨道梁，也可为钢轨道梁，不仅可安装在混凝土盖梁上，还可安装在钢盖梁、钢立柱及桥建合一结构的建筑物上。
该抗拉支座采用铰轴式结构，支座上部通过上锚固钢筋与PC轨道梁连接，支座下部通过固定支架定位后埋入混凝土中，与墩台连接。该支座主要由上摆、下摆、铰轴、承压板、凸轮板组件、基座总成、铰轴端盖等组成，如图1和2所示。上摆、下摆均采用焊接结构。上摆、下摆之间通过铰轴连接，并利用上摆和下摆之间的相对转动来满足轨道梁受力时梁端产生的转角。活动支座的纵向位移通过铰轴与安装在下摆的承压板之间的相对滑移来实现。
支座上摆通过上锚固钢筋与轨道梁浇注在一起，梁上各种荷载通过支座上摆传递给铰轴，再通过铰轴传递给支座下摆。
本发明用于安装在混凝土（砼）盖梁上。通过重新设计基座总成，可安装在钢盖梁上使用。
本发明适用于混凝土梁的连接和安装。通过重新设计上摆连接结构和接口，也可适用于钢轨道梁。
本发明为活动支座，依据固定支座的特点，对固定支座结构进行细化优化设计。
支座上摆由上座板、下耳板、加劲板和上锚固钢筋等组成，如图3和4所示。上座板和下耳板采用小间隙公差配合的卯榫结构+焊缝连接形式。耳板根部加工有台阶，用于承受支座的压力。上座板与下耳板的外侧焊缝为工作焊缝，可将支座的拉力转化为焊缝的压应力。采用焊接方法先把上锚固钢筋与座板焊接成一个整体，然后再浇注在PC轨道梁体内。上锚固钢筋起到支座上摆与轨道梁的连接作用，承受很大的拉应力、扭转应力、弯曲应力，并把梁荷载传递给支座上摆。
支座下摆由上耳板、下座板和加劲板等组成，如图5和6所示。下座板和上耳板采用小间隙公差配合的卯榫结构+焊缝连接形式。上耳板根部加工有台阶，用于承受支座的压力。下座板与上耳板的外侧焊缝为工作焊缝，可将支座的拉力转化为焊缝的压应力。
铰轴和承压板配套使用，用于支座上摆、下摆的连接。分别如图7、图8所示。
凸轮板组件主要由上凸轮板、下凸轮板和调整垫板组成，如图9所示。其中上凸轮板和下凸轮板组成一套凸轮板副，配套使用。凸轮板组件主要用于支座现场安装时的位置和姿态调整。
基座总成由基座板、抗剪榫、加劲板、锚箱、下锚固钢筋、锲紧块、锚固螺栓副等组成，如图10和11所示。其中基座板、抗剪榫、加劲板为组焊件，基座板中部组装有抗剪榫，下端装有下锚固钢筋。锚箱为箱形组焊件，墩柱墩台施工时利用安装支架将锚箱预埋安装。
铰轴端盖由端盖板和螺栓、弹簧垫圈组成，如图12所示。用于铰轴和承压板的横向限位，同时还起到密封的作用。
技术方案1：一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，支座位于基座总成上，支座中的上摆、下摆之间通过铰轴连接，并利用上摆和下摆之间的相对转动来满足轨道梁受力时梁端产生的转角；活动支座的纵向位移通过铰轴与安装在下摆的承压板之间的相对滑移来实现；支座上摆通过上锚固钢筋与轨道梁浇注在一起，梁上各种荷载通过支座上摆传递给铰轴，再通过铰轴传递给支座下摆。
技术方案2：一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其1）支座上摆的上座板与下耳板，以及下摆的下座板和上耳板均采用小间隙（0.2mm右左）公差配合的卯榫结构，并且对小间隙焊接，下耳板耳板根部和上耳板根部分别加工有台阶，用于承受支座的压力，上座板和下座板与下耳板、上耳板的外侧焊缝为工作焊缝，将支座的拉力转化为焊缝的压应力；2）支座铰轴采用两端正方形截面中间圆柱形截面的结构形式，与中间圆柱形截面匹配的支座上摆下耳板也采用圆柱形截面，与两端正方形截面匹配的支座下摆采用矩形截面及承压板传递竖向载荷和受接产生的拉拔力荷载，使铰轴的由线接触变成了面接触，进而将载荷由支座下摆通过凸轮板组件传递给基座总成； 3）基座总成中的基座板、抗剪榫、加劲板为组焊件，抗剪榫焊接在基座板面的中部，下锚固钢筋焊接在基座板的背面，锚箱为箱形组焊件且栓接在基座板的背面四角，位于锚箱的锚固螺栓副穿过基座板将下摆固定在基座板上，墩柱墩台施工时利用安装支架将锚箱预埋安装。
本发明与背景技术相比，一是与常规铸钢支座相比，本支座整体采用焊接式结构，制造周期大幅缩短，且满足环保要求；二是上摆、下摆采用卯榫结构，明显改善焊缝受力状态；三是采用滑动承压面接触,提高接触承载力；四是通过支座上摆的设计结构组合，本支座不仅适用于混凝土轨道梁，还可适用于钢轨道梁；五是通过对基座总成结构的设计结构组合，本支座可适用于混凝土盖梁、钢盖梁及桥建合一结构的建筑物上；六是具有制造周期短，造价低、制造过程环保节能等优点；七是可拓展应用于其他制式轨道交通系统和游乐设施等领域。
附图说明
图1是跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座的立体示意图。
图2是图1的剖视结构示意图。
图3是图1中支座上摆的立体示意图。
图4是图3的剖视结构示意图。
图5是图1中支座下摆的立体示意图。
图6是图5的剖视结构示意图。
图7是铰轴的结构示意图。
图8是图1中承压板的结构示意图。
图9是图1中凸轮板组件的结构示意图。
图10是图1中基座总成的立体结构示意图。
图11是图10的剖视结构示意图。
图12是图1中铰轴盖板示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-12。一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，支座位于基座总成6上，支座中的上摆1、下摆2之间通过铰轴3连接，并利用上摆1和下摆2之间的相对转动来满足轨道梁受力时梁端产生的转角；活动支座的纵向位移通过铰轴3与安装在下摆2的承压板4之间的相对滑移来实现；上摆1通过上锚固钢筋104与轨道梁浇注在一起，梁上各种荷载通过上摆1传递给铰轴3，再通过铰轴3传递给支座下摆2。下摆2通过凸轮板组件5位于基座总成6上。
凸轮板组件5由上凸轮板501、下凸轮板502和调整垫板503组成，上凸轮板501和下凸轮板502组成一套凸轮板副，配套使用。即凸轮板组件5主要由上凸轮板501、下凸轮板502和调整垫板503组成，如图9所示。其中上凸轮板501和下凸轮板502组成一套凸轮板副，配套使用。凸轮板组件5主要用于支座现场安装时的位置和姿态调整。
上摆1由上座板101、下耳板102、加劲板103和上锚固钢筋104组成；上摆1下部的下耳板102通过铰轴3与连接在下摆2上的上耳板201铰接。即支座上摆1由上座板101、耳板102、加劲板103和上锚固钢筋104等组焊而成。上座板101和耳板102采用小间隙公差配合的卯榫结构+焊缝连接形式。加劲板103位于两块下耳板102之间。下耳板102根部加工有台阶，用于承受支座的压力。如图3和4所示。
耳板根部加工有台阶，用于承受支座的压力。上座板101与下耳板102的外侧焊缝为工作焊缝，可将支座的拉力转化为焊缝的压应力。上座板101与下耳板102的内侧焊缝为双重性焊缝，即焊缝既起连接作用又起传力作用。上耳板201侧部设有铰轴端盖7。铰轴端盖7由端盖板701和螺栓702、弹簧垫圈703组成，如图12所示。用于铰轴3和承压板4的横向限位，同时还起到密封的作用。
下摆2由上耳板201、下座板202和加劲板203组焊而成，下座板202和上耳板201采用卯榫结构连接后焊缝连接形式。即下座板202和上耳板201采用小间隙公差配合的卯榫结构+焊缝连接形式，加劲板203位于两块上耳板201之间。上耳板201根部加工有台阶，用于承受支座的压力。
耳板根部加工有台阶，用于承受支座的压力。下座板202与上耳板201的外侧焊缝为工作焊缝，可将支座的拉力转化为焊缝的压应力。下座板202与耳板201的内侧焊缝为双重性焊缝，即焊缝既起连接作用又起传力作用。
铰轴3的中间为圆柱形，圆柱形两侧为矩形连接部，与中间圆柱形匹配的支座上摆1耳板孔为圆柱孔，与两端矩形连接部匹配的支座下摆2为矩形孔且矩形孔内置有承压板4上。即，铰轴3和承压板4配套使用，用于支座上摆1、下摆2的连接。采用滑动承压面接触,提高接触承载力。
基座总成6由基座板601、抗剪榫602、加劲板603、锚箱604、下锚固钢筋605、锲紧块606、锚固螺栓副607组成；抗剪榫602位于基座板601面的中部，与抗剪榫602相对的基座板601背面有加劲板603和下锚固钢筋605，锲紧块606位于抗剪榫602内，锚箱604与基座板601背面四角连接且锚箱604内的螺栓607穿过基座板601四角孔竖直伸出。锚箱604为箱形组焊件，墩柱墩台施工时利用安装支架将锚箱604预埋安装。
实施例2：在实施例1的基础上，支座上部结构为混凝土盖梁，通过对基座总成6结构的连接接口设计实现支座在钢立柱或钢盖梁上端的安装。支座与建筑物上设计预埋件结合实现桥建合一结构，即本支座上部结构为混凝土盖梁，通过对基座总成6结构的连接接口设计可实现本支座在钢立柱或钢盖梁上端的安装；另外，通过在建筑物上设计预埋件，可实现支座在桥建合一结构物上的使用。
实施例3：在实施例1的基础上，支座上部结构为混凝土轨道梁时，通过螺栓连接副接口，使支座可适用于钢轨道梁。
实施例4：在实施例1的基础上，一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法， 1）支座上摆1的上座板101与下耳板102，以及下摆2的下座板 202和上耳板201均采用小间隙（0.2mm左右）公差配合的卯榫结构，并且对小间隙焊接，下耳板102耳板根部和上耳板 201根部分别加工有台阶，用于承受支座的压力，上座板101和下座板202与下耳板102、上耳板201的外侧焊缝为工作焊缝，将支座的拉力转化为焊缝的压应力；2）支座铰轴3采用两端正方形截面中间圆柱形截面的结构形式，与中间圆柱形截面匹配的支座上摆1下耳板也采用圆柱形截面，与两端正方形截面匹配的支座下摆2采用矩形截面及承压板4传递竖向载荷和受接产生的拉拔力荷载，使铰轴3的由线接触变成了面接触，进而将载荷由支座下摆2通过凸轮板组件5传递给基座总成6。3）基座总成6中的基座板601、抗剪榫602、加劲板603为组焊件，抗剪榫602焊接在基座板601面的中部，下锚固钢筋605焊接在基座板601的背面，锚箱604为箱形组焊件且栓接在基座板601的背面四角，位于锚箱604的锚固螺栓副607穿过基座板601将下摆2固定在基座板601上，墩柱墩台施工时利用安装支架将锚箱604预埋安装。
支座上部结构为混凝土盖梁，通过对基座总成6结构的连接接口设计可实现本支座在钢立柱或钢盖梁上端的安装。
通过在建筑物上设计预埋件，可实现支座在桥建合一结构物上的使用。
支座上部结构为混凝土轨道梁，通过采用螺栓连接副接口设计，用于钢轨道梁。
采用焊接方法先把上锚固钢筋104与上座板101焊接成一个整体，然后再浇注在PC轨道梁体内，上锚固钢筋104起到支座上摆1与轨道梁的连接作用，承受很大的拉应力、扭转应力、弯曲应力，并把梁载荷传递给支座上摆1；支座上摆1下部的下耳板102通过铰轴3与连接在支座下摆2上的上耳板201铰接，使梁载荷传递给支座下摆2，支座下摆2通过凸轮板组件5传递给基座总成6。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (19)
1.一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，支座位于基座总成（6）上，其特征是：支座中的上摆（1）、下摆（2）之间通过铰轴（3）连接，并利用上摆（1）和下摆（2）之间的相对转动来满足轨道梁受力时梁端产生的转角；活动支座的纵向位移通过铰轴（3）与安装在下摆（2）的承压板（4）之间的相对滑移来实现；上摆（1）通过上锚固钢筋（104）与轨道梁浇注在一起，梁上各种荷载通过上摆（1）传递给铰轴（3），再通过铰轴（3）传递给下摆（2）。
2.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：下摆（2）通过凸轮板组件（5）位于基座总成（6）上。
3.根据权利要求2所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：凸轮板组件（5）由上凸轮板（501）、下凸轮板（502）和调整垫板（503）组成，上凸轮板（501）和下凸轮板（502）组成一套凸轮板副，配套使用。
4.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：上摆1下部的下耳板（102）通过铰轴（3）与连接在下摆（2）上的上耳板（201）铰接。
5.根据权利要求4所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：上耳板（201）侧部设有铰轴端盖（7）。
6.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：上摆（1）由上座板(101)、下耳板(102)、加劲板(103)和上锚固钢筋（104）组成，上座板(101)和下耳板(102)卯榫结构连接后焊缝连接，加劲板（103）位于两块下耳板(102)之间。
7.根据权利要求6所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：下耳板102根部加工有台阶，用于承受支座的压力。
8.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：下摆（2）由上耳板（201）、下座板（202）和加劲板（203）组成，座板（202）和上耳板（201）采用卯榫结构连接后焊缝连接形式，加劲板（203）位于两块上耳板（201）之间。
9.根据权利要求8所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：上耳板（201）根部加工有台阶，用于承受支座的压力。
10.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：铰轴（3）的中间为圆柱形，圆柱形两侧为矩形连接部，与中间圆柱形匹配的支座上摆（1）耳板孔为圆柱孔，与两端矩形连接部匹配的支座下摆（2）为矩形孔且矩形孔内置有承压板（4）上。
11.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：支座上部结构为混凝土盖梁，通过对基座总成（6）结构的连接接口设计实现支座在钢立柱或钢盖梁上端的安装。
12.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：支座与建筑物上设计预埋件结合实现桥建合一结构。
13.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：支座上部结构为混凝土轨道梁时，通过螺栓连接副接口，使支座可适用于钢轨道梁。
14.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座，其特征是：基座总成（6）由基座板（601）、抗剪榫（602）、加劲板（603）、锚箱（604）、下锚固钢筋（605）、锲紧块（606）、锚固螺栓副（607）组成；抗剪榫（602）位于基座板（601）面的中部，与抗剪榫（602）相对的基座板（601）背面有加劲板（603）和下锚固钢筋（605），锲紧块（606）位于抗剪榫（602）内，锚箱（604）与基座板（601）背面四角连接且锚箱（604）内的螺栓（607）穿过基座板（601）四角孔竖直伸出。
15.一种跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其特征是：
1）上摆（1）的上座板（101）与下耳板(102)，以及下摆（2）的下座板 (202)和上耳板(201)均采用小间隙公差配合的卯榫结构，并且对小间隙焊接，下耳板(102)耳板根部和上耳板 (201)根部分别加工有台阶，用于承受支座的压力，上座板（101）和下座板(202)与下耳板(102)、上耳板(201)的外侧焊缝为工作焊缝，将支座的拉力转化为焊缝的压应力；
2）支座铰轴（3）采用两端正方形截面中间圆柱形截面的结构形式，与中间圆柱形截面匹配的支座上摆（1）下耳板也采用圆柱形截面，与两端正方形截面匹配的下摆（2）采用矩形截面及承压板（4）传递竖向载荷和受接产生的拉拔力荷载，使铰轴（3）的由线接触变成了面接触，进而将载荷由下摆（2）通过凸轮板组件（5）传递给基座总成（6）；
3）基座总成（6）中的基座板（601）、抗剪榫（602）、加劲板（603）为组焊件，抗剪榫（602）焊接在基座板（601）面的中部，下锚固钢筋（605）焊接在基座板（601）的背面，锚箱（604）为箱形组焊件且栓接在基座板（601）的背面四角，位于锚箱（604）的锚固螺栓副（607）穿过基座板（601）将下摆（2）固定在基座板（601）上，墩柱墩台施工时利用安装支架将锚箱（604）预埋安装。
16.根据权利要求15所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其特征是：支座上部结构为混凝土盖梁，通过对基座总成（6）结构的连接接口设计可实现本支座在钢立柱或钢盖梁上端的安装。
17.根据权利要求15所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其特征是：通过在建筑物上设计预埋件，可实现支座在桥建合一结构物上的使用。
18.根据权利要求15所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其特征是：支座上部结构为混凝土轨道梁，通过采用螺栓连接副接口设计，用于钢轨道梁。
19.根据权利要求15所述的跨座式单轨轨道梁焊接式抗拉支座制作及力的转移方法，其特征是：采用焊接方法先把上锚固钢筋（104）与上座板(101)焊接成一个整体，然后再浇注在PC轨道梁体内，上锚固钢筋（104）起到上摆（1）与轨道梁的连接作用，承受很大的拉应力、扭转应力、弯曲应力，并把梁载荷传递给支座上摆（1）；上摆（1）下部的下耳板（102）通过铰轴（3）与连接在下摆（2）上的上耳板（201）铰接，使梁载荷传递给支座下摆（2），下摆（2）通过凸轮板组件（5）传递给基座总成（6）。
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