CN110409293A - 一种新型高承载球型桥梁支座 - Google Patents
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Abstract
一种新型高承载球型桥梁支座，在上座板和中座板之间设有平面滑动摩擦副，在中座板和下座板之间设有转动摩擦副，平面滑动摩擦副的非金属滑板或/和转动摩擦副的非金属滑板由位于中心的一块中心滑板和多块位分片滑板组成，多块分片滑板规律均匀分布在中心滑板的外侧，在多块分片滑板与中心滑板之间的空隙形成储脂区，在中座板的侧面或/和下座板的侧面开设有与储脂区相连通的润滑脂补充通道。通过独特设置的非金属滑板，实现了支座的高承载及持久润滑能力，并通过合理安装润滑脂补充通道，与非金属滑板相结合，可以有效提升桥梁支座的承载能力及耐久性，本发明满足了桥梁结构对高承载支座的要求，提高了桥梁结构的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁结构或建筑技术领域，具体说的是一种新型高承载球型桥梁支座。
背景技术
随着城市规模不断扩大，高速公路、城市快速路及城市立交得到快速发展。由于城市道路资源有限，城市高架桥梁通常呈现桥面宽、荷载大、墩身细的特点，对桥梁支座的承载能力也有了更高的要求。同时，由于桥梁设计建造技术的不断发展，桥梁跨度及承载能力也在不断提高，同样对桥梁支座的承载能力及耐久性也提出了更高的要求。
桥梁支座作为连接桥跨上部结构和下部结构的关键部件，能适应上部结构的位移与转动，并将桥跨上部结构的恒载与活载反力传递到下部结构的墩台上。球型支座具有承载力高、结构简单、转动灵活、耐久性优异等特点，在铁路、公路、城市及城际轨道交通桥梁中应用广泛。球型支座通过平面滑动摩擦副和球面摩擦副来完成支座的承载、位移和转动功能。支座的平面滑动摩擦副和球面摩擦副通常采用不锈钢滑板与非金属滑板组成，非金属滑板的分布与约束方式与支座的承载能力密切相关，是影响支座承载能力的关键。
目前，支座的非金属滑板的排布方式主要为分片镶嵌与整板固定两种方式，分片镶嵌方式对滑板的约束能力强，可以大幅提高滑板的承载能力，但承压面积利用率低，在同样设计荷载作用下所需承压面积较大，进而导致支座的外形尺寸增加，制造成本升高；整板固定方式承压面积利用率高，在同样设计荷载作用下所需承压面积较小，支座的外形尺寸较小，制造成本降低，但对滑板的约束能力相对较弱，加大了滑板脱出的风险。
良好的润滑能力可以有效降低支座摩擦副非金属滑板在水平滑移及转动过程中的磨损，进而延长非金属滑板在高承载应力下的使用年限，从而延长支座的服役寿命。目前，现有支座摩擦副表面储脂坑储存润滑脂的能力较弱，注脂通道设置在支座中心部位，具有注脂通道长，压降大，注脂时所需压力大、注脂通道加工工艺复杂等缺点。支座在出厂时摩擦副表面储存的润滑脂在使用过程中易受到污染而失去润滑能力，加剧非金属滑板的磨损，进而缩短支座的服役寿命。
因此，如何解决上述技术问题成为了该领域技术人员努力的方向。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型高承载球型桥梁支座，具有高承载力和高约束力，同时还具有高服役寿命。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种新型高承载球型桥梁支座，包括从上至下依次设置的上座板、中座板和下座板，在上座板和中座板之间设有平面滑动摩擦副，在中座板和下座板之间设有转动摩擦副，平面滑动摩擦副的非金属滑板设置在中座板的上表面上，转动摩擦副的非金属滑板设置在下座板的上表面上，平面滑动摩擦副的非金属滑板或/和转动摩擦副的非金属滑板由位于中心的一块中心滑板和多块位分片滑板组成，多块分片滑板规律均匀分布在中心滑板的外侧，在多块分片滑板与中心滑板之间的空隙形成储脂区，在中座板的侧面或/和下座板的侧面开设有与储脂区相连通的润滑脂补充通道。
多块分片滑板以中心滑板的中心为圆心同心圆排布至少一层。
平面滑动摩擦副或/和转动摩擦副的外侧设有密封圈。
中座板的上表面设有用于镶嵌非金属滑板的凹坑。
下座板的上表面设有用于镶嵌非金属滑板的凹坑。
分片滑板的形状为圆形、环形或扇形。
本发明有益效果是：
通过独特设置的非金属滑板，实现了支座的高承载及持久润滑能力，并通过合理安装润滑脂补充通道，与非金属滑板相结合，可以有效提升桥梁支座的承载能力及耐久性，本发明满足了桥梁结构对高承载支座的要求，提高了桥梁结构的安全性。
附图说明
图1为本发明的主视剖面示意图；
图2为本发明的左视剖面示意图；
图3为本发明的非金属滑板的俯视结构示意图；
图4为本发明的润滑脂补充通道放大结构示意图；
图中：1、下座板，2、中座板，3、上座板，4、球面中心滑板，5、平面中心滑板，6、分片滑板，7、平面不锈钢滑板，8、密封圈，9、球面不锈钢滑板，10、导向摩擦副，11、润滑脂补充通道。
具体实施方式
一种新型高承载球型桥梁支座，包括从上至下依次设置的上座板3、中座板2和下座板1，在上座板3和中座板2之间设有平面滑动摩擦副，在中座板2和下座板1之间设有转动摩擦副，平面滑动摩擦副的非金属滑板设置在中座板2的上表面上，转动摩擦副的非金属滑板设置在下座板1的上表面上，平面滑动摩擦副的非金属滑板或/和转动摩擦副的非金属滑板由位于中心的一块中心滑板和多块分片滑板6组成，多块分片滑板6规律均匀分布在中心滑板的外侧，在多块分片滑板6与中心滑板之间的空隙形成储脂区，在中座板2的侧面或/和下座板1的侧面开设有与储脂区相连通的润滑脂补充通道11。
以中座板和下座板均设有具有中心滑板和多块分片滑板的非金属滑为例进行详细说明，如图1所示，一种新型高承载球型桥梁支座，所述支座主要由下座板1、中座板2、上座板3、球面中心滑板4、平面中心滑板5、分片滑板6、平面不锈钢滑板7、密封圈8、球面不锈钢滑板9、导向摩擦副10、润滑脂补充通道11等部件组成。
所述支座的上座板3的下平面与中座板2的上平面形成支座的平面滑动机构，中座板2上平面凹坑内的平面中心滑板5、分片滑板6与贴覆于上座板下平面的平面不锈钢滑板组成平面滑动摩擦副，适应上部梁体结构的水平滑移需求。
所述支座的下座板1的凹球面与中座板2的凸球面形成支座的转动机构，贴覆于中座板的凸球面上的球面不锈钢滑板9与固定于下座板凹球面上的球面中心滑板4、分片滑板6组成转动摩擦副，适应上部梁体结构的竖向转动需求。
所述支座的上座板3的导向板、导向摩擦副10与下座板侧面导向部分组成支座的限位结构机构，以满足抵抗上部梁体结构的水平荷载的需求。
所述支座的滑板由分片滑板6与平面中心滑板5（或球面中心滑板4）组成，分片滑板6与平面中心滑板5（或球面中心滑板4）镶嵌于中座板或下座板的凹坑内。分片滑板6按一定规律均布于中心滑板四周，如图2所示，分片滑板的形状是圆形，可替换成环形、扇形等，分片滑板的形状可以是但不限于圆形、环形或扇形。分片滑板可以是一层或多层沿同心圆进行分布。即提高了承压面积的利用率，又增强了滑板的约束能力,进而实现摩擦副的高承载。
所述支座的分片滑板6之间及平面中心滑板5（或球面中心滑板4）与分片滑板3之间的空隙形成储脂区，储脂区内充满润滑脂，提高了润滑脂的存储能力，增强了支座的持久润滑能力，进而提高支座的耐久性。
如图2、图4所示，所述支座的中座板及/或下座板侧面布置有润滑脂补充通道11，便于润滑脂的补充。润滑脂补充通道11在非限位侧进行开设，与现有润滑脂通道布置在中心位置相比，具有补充通道短、阻力小、压力下降小、通道加工艺简单等优点。
所述支座的平面滑动摩擦副与转动摩擦副的外侧设置密封圈8，以防止润滑脂流失及摩擦副内部受到污染。
表1 非金属滑板（改性超高分子量聚乙烯滑板）不同压力下的摩擦系数
表2 非金属滑板不同分布方案滑板承压应力及约束能力
由表1可知，该分布方式的滑板随着压力的增高，摩擦系数逐步降低。
由表2可知，三种设计形式在同分布面积的情况下，本发明在高约束能力的情况下，约束面积较小，同时，承压应力未高于设计容许应力60MPa，满足设计与限制要求。
本发明克服了现有桥梁支座存在的缺陷与不足，实现了支座的高承载及持久润滑能力，本发明满足了桥梁结构对高承载支座的要求，提高了桥梁结构的安全性。
Claims (6)
1.一种新型高承载球型桥梁支座，包括从上至下依次设置的上座板（3）、中座板（2）和下座板（1），在上座板（3）和中座板（2）之间设有平面滑动摩擦副，在中座板（2）和下座板（1）之间设有转动摩擦副，平面滑动摩擦副的非金属滑板设置在中座板（2）的上表面上，转动摩擦副的非金属滑板设置在下座板（1）的上表面上，其特征在于：平面滑动摩擦副的非金属滑板或/和转动摩擦副的非金属滑板由位于中心的一块中心滑板和多块位分片滑板（6）组成，多块分片滑板（6）规律均匀分布在中心滑板的外侧，在多块分片滑板（6）与中心滑板之间的空隙形成储脂区，在中座板（2）的侧面或/和下座板（1）的侧面开设有与储脂区相连通的润滑脂补充通道（11）。
2.如权利要求1所述的一种新型高承载球型桥梁支座，其特征在于：多块分片滑板（6）以中心滑板的中心为圆心同心圆排布至少一层。
3.如权利要求1所述的一种新型高承载球型桥梁支座，其特征在于：平面滑动摩擦副或/和转动摩擦副的外侧设有密封圈（8）。
4.如权利要求1所述的一种新型高承载球型桥梁支座，其特征在于：中座板（2）的上表面设有用于镶嵌非金属滑板的凹坑。
5.如权利要求1所述的一种新型高承载球型桥梁支座，其特征在于：下座板（1）的上表面设有用于镶嵌非金属滑板的凹坑。
6.如权利要求1所述的一种新型高承载球型桥梁支座，其特征在于：分片滑板（6）的形状为圆形、环形或扇形。
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