CN110872811A - 一种耐久性好且滑移能力强的桥梁支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，包括下支座板、上凸台、活动钢球和上支座板；上凸台设置在下支座板上，上支座板设置在上凸台上，活动钢球阵列式设置在上支座板和上凸台的夹持面之间；所述下支座板上表面为第一曲面，上凸台下表面为第二曲面；上凸台的第二曲面与下支座板的第一曲面配合连接；所述上凸台上表面顺桥向设置有多个下活动长槽，上支座板下表面顺桥向设置有多个上活动长槽，下活动长槽与上活动长槽相对设置形成弧形通道；每个所述弧形通道内间隔设置多个活动钢球，活动钢球之间通过填充橡胶隔开。发明通过活动钢球在活动长槽的定向活动来实现，取消了支座的侧向导槽，进一步提高了桥梁支座的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及公路桥梁桥梁技术领域，尤其是一种耐久性好且滑移性强的新型耐久性好且滑移能力强的桥梁支座。
背景技术
桥梁支座是连接桥梁上部结构与下部结构的重要部件，它能将桥梁上部结构的反力和变形可靠地传递给桥梁的下部结构，从而使结构的受力情况与理论计算图式相符合。
现阶段，公路桥梁常用的支座主要有三种，分别为板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球型支座。其中板式橡胶支座通过橡胶的剪切变形实现支座水平位移，利用橡胶的不均匀弹性压缩实现支座的微量转动；盆式橡胶支座通过聚四氟乙烯板的低摩擦系数来获得较大的水平位移，利用橡胶块的不均匀压缩实现支座的转动，利用三向受压的盆内橡胶块获得较大的支承能力。球型支座通过球冠衬板上球面滑板的滑移来实现支座的转动，通过上支座平面滑板来实现水平位移。
目前，桥梁橡胶支座的使用寿命往往受到橡胶易应力老化问题的制约。据工程实际统计，有些板式橡胶支座在布置5-10年时出现一些外鼓和裂纹的现象，15年的时候一些板式橡胶支座出现压溃现象，板式橡胶支座的寿命到达尽头。对于盆式橡胶支座，虽然质量好的支座寿命能够达到三十年左右。但是用于水平滑移的聚四氟乙烯板的耐磨耗性能较差。活载作用下，聚四氟乙烯板的磨耗膜容易在聚四氟乙烯板与不锈钢板的相对滑动面中被带出，加速磨耗进程。另外，对于单向滑动支座，支座侧向导槽用滑板容易出现脱层、起泡、剥离等病害。
另外，在大跨径桥梁中，板式橡胶支座和盆式橡胶支座提供的梁体转动空间往往不能满足要求，而球型支座虽然设计转角远大于盆式橡胶支座，但是设计水平位移较小。
发明内容
针对现有技术存在的不足，解决现有橡胶支座易老化耐久性差、球型支座滑动位移过小的问题，本发明的目的在于提供一种耐久性好并且滑移能力比较强的新型桥梁支座。
为实现上述目的，本发明采用以下技术内容：
一种耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，包括下支座板、上凸台、活动钢球和上支座板；上凸台设置在下支座板上，上支座板设置在上凸台上，活动钢球阵列式设置在上支座板和上凸台的夹持面之间；
所述下支座板上表面为第一曲面，上凸台下表面为第二曲面；上凸台的第二曲面与下支座板的第一曲面配合连接；
所述上凸台上表面顺桥向设置有多个下活动长槽，上支座板下表面顺桥向设置有多个上活动长槽，下活动长槽与上活动长槽相对设置形成弧形通道；
每个所述弧形通道内间隔设置多个活动钢球，活动钢球之间通过填充橡胶隔开。
所述上支座板和上凸台的夹持面之间设置橡胶层，橡胶层填充在弧形通道之外的夹持面间隙。
所述上活动长槽和下活动长槽表面均设有活动长槽聚四氟乙烯层；所述活动钢球表面设有活动钢球表面聚四氟乙烯层。
所述第一曲面表面设置球面聚四氟乙烯板；第二曲面表面镀以工作性铬层。
所述第一曲面半径大于第二曲面的半径。
所述上支座板和上凸台的夹持面两端还设置有双层密封圈，双层密封圈内部填充活性炭。
所述上支座板两端部设置有防震挡板和防尘挡板，防尘挡板下端延伸至下支座板表面。
所述下活动长槽与上活动长槽的弧面半径均小于所述活动钢球的半径。
所述活动钢球与弧形通道注入硅脂。
所述上支座板上设置有用于与桥面连接的上支座板螺栓，下支座板上设置有用于与桥墩墩顶连接的下支座板螺栓。
本发明的有益结果是：
本发明针对橡胶支座易老化耐久性差的问题，通过多个夹持在上支座板与设置在下支座板上的凸台之间的活动钢球代替一般橡胶支座的承压橡胶，避免了橡胶容易老化的问题，提高了桥梁支座的耐久性。针对市面上单向滑动支座的支座侧向导槽用滑板容易出现脱层、起泡、剥离等问题，通过活动钢球在活动长槽的定向活动来实现，取消了支座的侧向导槽，进一步提高了桥梁支座的耐久性。
进一步，针对橡胶支座设计转角小的问题，通过采用上下不同半径的曲面，既保证了支座的正常转动，又能实现抗震刚度要求，达到缓冲减震的功能。针对球型支座设计水平滑移小的问题，采用多个活动钢球滚动滑动实现了较大的水平滑移。
进一步，通过防尘挡板、双层弹性密封圈以及活动钢球之间填充橡胶等措施，能够极大减少杂质、水分进入支座内部结构，极大提高了支座的抗腐蚀能力，大大增加了桥梁支座的寿命。
进一步，通过高阻尼橡胶层以及活动钢球之间填充的高阻尼橡胶，起到减震缓冲的作用，提高了支座的抗震性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明：
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的活动钢球布置俯视图。
图3为图1的A部放大图。
图中：1、下支座板；2、下支座板螺栓；3、防尘挡板；4、上支座板；5、双层密封圈；6、活性炭；7、橡胶层；8、活动钢球；9、上活动长槽；10、下活动长槽；11、上凸台；12、上支座板螺栓；13、填充橡胶；14、活动长槽表面聚四氟乙烯层；15、活动钢球表面聚四氟乙烯层；16、球面聚四氟乙烯板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为设置于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是连接另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语垂直的、水平的、左、右以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语和/或包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
如图1所示，一种耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，包括上支座板4、防尘挡板3、弹性密封圈5、橡胶层、下支座板1、球面聚四氟乙烯板16，上凸台11以及夹持设置在所述上述上支座板4与上凸台11之间的多个活动钢球8，所述上支座板朝向上凸台的表面设置为上夹持面，所述上夹持面设置多个上活动长槽，所述上活动长槽断面呈弧形，所述上凸台朝向上支座板的表面设置为下夹持层，所述下夹持面设置多个下活动长槽，所述下活动长槽断面呈弧形，所述活动钢球的上部位于上活动长槽内，下部位于下活动长槽内。
下支座板1上表面设置为第一曲面，曲面表面设置球面聚四氟乙烯板，上凸台下表面设置为第二曲面。第一曲面与第二曲面的半径不同。第二曲面表面镀以工作性铬层。
进一步地，所述上支座板设置上支座板螺栓，下支座板设置下支座板螺栓。
进一步地，所述下支座板设置有向上的凸台，并在凸台的上夹持面设置多个顺桥向排列的上活动长槽。
具体地，所述上活动长槽9底面涂有聚四氟乙烯层。所述下活动长槽10底面涂有聚四氟乙烯层。
具体地，所述上夹持面与下夹持面之间设置橡胶层。
进一步地，同一活动长槽内的多个活动钢球之间填充橡胶。
可选地，橡胶层与橡胶采用高阻尼橡胶材料。
采用上述方案，橡胶不但能够隔绝空气和水分进入而起到防止金属构件腐蚀的作用，而且采用高阻尼橡胶，阻尼增强提高支座的抗震性能。
具体地，所述活动钢球表面涂有聚四氟乙烯层。
具体地，所述上夹持面与下夹持面之间设置双层弹性密封圈5。多个活动钢球8位于所述弹性密封圈5之内。
进一步地，所述双层弹性密封圈5之间的内部空间装有活性炭6。
具体地，所述上支座板两端设置防震挡板。上支座板两侧设置防尘挡板3。
可选地，所述活动长槽9、10半径小于所述活动钢球8的半径。所述活动钢球8与所述活动长槽之间可注入硅脂。
实施例2
一种桥梁支座，如图1所示，包括上支座板4、防尘挡板3、双层密封圈5、橡胶层7、下支座板1、球面聚四氟乙烯板16、上凸台11以及夹持设置在所述上述上支座板4与上凸台11之间的多个活动钢球8，所述上支座板4朝向上凸台11的表面设置为上夹持面，所述上夹持面设置多个上活动长槽9，所述上活动长槽9断面呈弧形，所述上凸台11朝向上支座板4的表面设置为下夹持面，所述下夹持面设置多个下活动长槽10，所述下活动长槽10断面呈弧形，所述活动钢球8的上部位于上活动长槽9内，下部位于下活动长槽10内。
上支座板4与下支座板1均设置呈正方形板，上支座板4通过上支座板螺栓12与桥面连接，下支座板1通过下支座板螺栓2与桥墩墩顶连接。
上支座板4表面设置上活动长槽9，上凸台11表面设置下活动长槽10，用于夹持活动钢球8，活动钢球8与活动长槽呈面接触，桥面荷载通过上支座板4、活动钢球8、上凸台11以及下支座板1传递至桥墩桥台。由于荷载是通过多个活动钢球8分散的传递给上凸台，桥梁支座受力更加合理。
进一步地，活动钢球8在下活动长槽10内沿下活动长槽10单向运动，取消了一般单向活动支座的侧向导槽，进一步提高了桥梁支座的耐久性。
上活动长槽表面设有活动长槽聚四氟乙烯层14，下活动长槽表面同样设有活动长槽聚四氟乙烯层14，进一步地，活动钢球8表面设有活动钢球表面聚四氟乙烯层15，相对于技术背景中普通橡胶支座的相对滑动面，本发明为滚动面，滚动面为活动钢球8整个表面，摩擦面摩擦系数更低，对桥梁水平位移约束更小，更能满足梁体自由伸缩的需要。
下支座板1上表面设置为第一曲面，曲面表面设置球面聚四氟乙烯板16，上凸台11下表面设置为第二曲面。第一曲面与第二曲面的半径不同，相对而言第二曲面的半径更小，或者说曲率更大，当梁体转动时，两曲面相互配合，能提供较大的设计转角，同时，第一曲面和第二曲面在转动过程中的压力角变大，不会造成支座的倾覆。
经过分析计算，第二曲面与第一曲面的半径比值可在0.469～0.663之间进行取值以适应不同的转动要求，本实施例取值为0.52；第二曲面的嵌入深度可在11～15cm之间进行取值，本实施例取13cm。
上凸台11下表面第二曲面镀以工作性铬层，厚度约为80-100μm，本实施例的厚度为100μm。
上夹持面与下夹持面之间设置橡胶层7，橡胶层7不承担竖向荷载，一方面隔绝外界空气，起密闭作用，防止活动钢球8、上活动长槽9和下活动长槽10发生锈蚀影响使用，另一方面橡胶层7具有一定的弹性，具有缓冲减震的作用，在地震作用或者车辆撞击作用下保证支座的完整性。
上夹持面与下夹持面之间还夹持有双层密封圈5，一方面双层密封圈5能够减少上夹持面和下夹持面之间的空间的积尘，提高支座的使用寿命，另一方面双层密封圈内部放置的活性炭6能够吸收空气中的杂质水分，进一步地提高制作的耐久性。此外，双层密封圈5还具有一定的弹性，能够起到缓冲减震的作用。
防尘挡板3能够阻挡灰尘进入支座内部结构。
如图1所示，上活动长槽9和下活动长槽10的深度可优选设置为30mm～50mm，活动钢球8的直径可优选设置为60mm～100mm，使桥梁支座满足多数桥梁的设计要求。适用范围广。本实施例中上活动长槽9的深度和下活动长槽10的深度设置为30mm，活动钢球的直径设置为80mm，整个桥梁支座具有较好的适应桥梁变形和结构强度。
如图2所示，在上活动长槽9和下活动长槽10设置填充橡胶13，一方面填充橡胶起防止活动钢球8脱出的作用，另一方面起密封作用，防止活动钢球8锈蚀。进一步地，填充橡胶13采用高阻尼橡胶材料具有一定的缓冲抗震作用，提高支座的抗震能力和抗冲击能力。
如图3所示，活动小球8表面设置活动小球表面聚四氟乙烯层15，与活动长槽表面聚四氟乙烯层14组成相对滚动面，提高了支座的使用性能，可选地，活动长槽表面聚四氟乙烯层14的材料可以采用性能好的改性聚四氟乙烯。
以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都收到专利法的保护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明结论的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，包括下支座板(1)、上凸台(11)、活动钢球(8)和上支座板(4)；上凸台(11)设置在下支座板(1)上，上支座板(4)设置在上凸台(11)上，活动钢球(8)阵列式设置在上支座板(4)和上凸台(11)的夹持面之间；
所述下支座板(1)上表面为第一曲面，上凸台(11)下表面为第二曲面；上凸台(11)的第二曲面与下支座板(1)的第一曲面配合连接；
所述上凸台(11)上表面顺桥向设置有多个下活动长槽(10)，上支座板(4)下表面顺桥向设置有多个上活动长槽(9)，下活动长槽(10)与上活动长槽(9)相对设置形成弧形通道；
每个所述弧形通道内间隔设置多个活动钢球(8)，活动钢球(8)之间通过填充橡胶(13)隔开。
2.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述上支座板(4)和上凸台(11)的夹持面之间设置橡胶层(7)，橡胶层(7)填充在弧形通道之外的夹持面间隙。
3.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述上活动长槽(9)和下活动长槽(10)表面均设有活动长槽聚四氟乙烯层(14)；所述活动钢球(8)表面设有活动钢球表面聚四氟乙烯层(15)。
4.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述第一曲面表面设置球面聚四氟乙烯板(16)；第二曲面表面镀以工作性铬层。
5.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述第一曲面半径大于第二曲面的半径。
6.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述上支座板(4)和上凸台(11)的夹持面两端还设置有双层密封圈(5)，双层密封圈(5)内部填充活性炭(6)。
7.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述上支座板(4)两端部设置有防震挡板和防尘挡板(3)，防尘挡板(3)下端延伸至下支座板(1)表面。
8.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述下活动长槽(10)与上活动长槽(9)的弧面半径均小于所述活动钢球(8)的半径。
9.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述活动钢球(8)与弧形通道注入硅脂。
10.根据权利要求1所述的耐久性好且滑移能力强的桥梁支座，其特征在于，所述上支座板(4)上设置有用于与桥面连接的上支座板螺栓(12)，下支座板(1)上设置有用于与桥墩墩顶连接的下支座板螺栓(2)。
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