CN111455839A - 一种限力熔断抗风球型支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限力熔断抗风球型支座，包括滑动板(1)、球冠(4)、下支座板(6)和底座(9)；球冠(4)设于滑动板(1)和下支座板(6)之间，且与所述滑动板(1)滑动连接，构成平面摩擦副，所述球冠(4)与下支座板(6)之间通过螺柱(13)连接，共同构成球面摩擦副，下支座板(6)通过熔断机构与所述底座(9)固定连接，所述下支座板(6)与底座(9)之间设有压板(10)，横向力超过阈值工况下自动剪断所述熔断机构，且通过所述压板(10)限制所述球面摩擦副，保证支座结构不失效。本发明避免了梁体因横向载荷过大而导致结构破坏，损坏桥梁结构，有效保证梁体的结构安全。

Description

一种限力熔断抗风球型支座

技术领域

本发明属于桥梁支座技术领域，更具体地，涉及一种限力熔断抗风球型支座。

背景技术

随着我国国民经济发展的需要，一批大跨度、大承载力的斜拉桥及悬索桥相继开始设计和建造。这些斜拉桥及悬索桥的塔体内侧面与梁体外侧面之间竖直放置安装有抗风支座，该抗风支座分别与塔身及梁体锚固连接。该抗风支座能够限制由风力或地震力引起的梁体横桥向大距离摆动，承受梁体传递的横向水平力，同时能够满足梁体的纵桥向位移和竖桥向位移以及各向转角的需求。

传统横向抗风支座在正常工作情况下可抵抗横向风载荷，限制由风力引起的梁体横桥向位移，承受梁体传递的横向水平力，同时可以满足梁体纵桥向位移和竖桥向位移以及梁体的各向转动。但当地震作用下，横向水平力急剧增大，横向地震力通过横向抗风支座直接传递到梁体结构上，梁体因横向地震力的增大而受损甚至结构遭到破坏，影响桥梁结构的安全和使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种限力熔断抗风球型支座，具有横向熔断功能，当横向承载力达到了设计的极限值时抗风球型支座中的熔断结构被剪断，解除横向约束释放了横向力，横向力无法传递给梁体，避免了梁体因横向载荷过大而导致结构破坏，损坏桥梁结构，有效保证梁体的结构安全。

为了实现上述目的，本发明提供一种限力熔断抗风球型支座，包括滑动板、球冠、下支座板和底座；其中，

所述底座与梁体固定连接，所述滑动板与桥塔固定连接；

所述球冠设于所述滑动板和下支座板之间，且与所述滑动板滑动连接，构成平面摩擦副，保证梁体沿着顺桥向或竖向与桥塔发生相对位移，且在横向力小于阈值工况下限制梁体的横向位移；

所述球冠与下支座板之间通过螺柱连接，共同构成球面摩擦副，实现所述下支座板保持不动，且所述球冠可在任意方向转动；

所述下支座板通过熔断机构与所述底座固定连接，所述下支座板与底座之间设有压板，横向力超过阈值工况下自动剪断所述熔断机构，且通过所述压板限制所述球面摩擦副，保证支座结构不失效。

进一步地，所述熔断机构包括剪力销，所述底座设有支撑板，该支撑板上设有剪力销孔，所述剪力销通过该剪力销孔与所述下支座板固定连接。

进一步地，所述球冠、下支座板和压板的中心设有螺纹孔，所述螺柱穿过该螺纹孔，且通过螺母锁紧固定。

进一步地，所述滑动板靠近球冠一侧设有不锈钢板，所述球冠一侧为平面，该平面设有凹槽，凹槽内设有平面耐磨板，该平面耐磨板与所述不锈钢板配合形成平面摩擦副。

进一步地，所述球冠平面一侧外周设有第一环形槽，该第一环形槽内设有密封圈。

进一步地，所述下支座板靠近球冠的一侧设有与球冠的球面半径相同的凹球面，所述球冠的球面套装于所述下支座板的凹球面内，并在球面与凹球面之间设有第一球面耐磨板，形成球面摩擦副。

进一步地，所述下支座板的凹球面外周设有第二环形槽，在所述第二环形槽内设置密封圈。

进一步地，所述下支座板远离球冠一侧设有槽口，该槽口底部为凸球面，所述压板一侧为凹球面，与所述下支座板的凸球面的半径相同，且所述压板的凹球面与所述下支座板的凸球面之间设有第二球面耐磨板。

进一步地，所述底座远离梁体一端两侧设有盖板，该盖板一端设有朝向底座中心的内凸台，所述座板靠近所述槽口一侧两边设有外凸台，所述外凸台与内凸台搭接形成卡扣结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的抗风球型支座，具有横向熔断功能，当横向承载力达到了设计的极限值时抗风球型支座中的熔断结构被剪断，解除横向约束释放了横向力，横向力无法传递给梁体，避免了梁体因横向载荷过大而导致结构破坏，损坏桥梁结构，有效保证梁体的结构安全。

2.本发明的抗风球型支座，采用螺母和螺柱的连接方式起到转动销轴的作用，使得球冠和下支座板可以相对转动，满足了限力熔断抗风球型支座的转动功能，还可以防止安装过程中球冠的脱落。

3.本发明的抗风球型支座，压板凹球面与下支座板的槽口的凸球面之间设置第二球面耐磨板，形成球面摩擦副，可以保证在下支座板保持不动的情况下球冠在任意方向的转动功能，从而实现梁体的任意方向的转动。

4.本发明的抗风球型支座，通过螺柱与压板连接，消除了螺柱的弯曲应力，将螺柱的弯曲应力分解成螺柱的拉力和剪切力，避免了传统转动销轴的整体加工难度，有效避免了应力的集中。

5.本发明的抗风球型支座，球冠的球面套装在下支座板的凹球面内，并在球面与凹球面之间设置第一球面耐磨板，形成球面摩擦副，可以保证球冠在任意方向转动功能，从而实现梁体的任意方向的转动。

6.本发明的抗风球型支座，平面耐磨板与滑动板上的不锈钢板配合形成平面摩擦副，使得滑动板可以在该平面上自由滑动，从而实现梁体的竖桥向和纵桥向移动。

附图说明

图1是本发明实施例具有限力熔断抗风球型支座的桥梁结构示意图；

图2是本发明实施例中限力熔断抗风球型支座的安装示意图；

图3是本发明实施例中熔断抗风球形支座的结构示意图；

图4是本发明实施例中卡扣结构示意图；

图5是图3中A部分的放大示意图；

图6是图4中B部分的放大示意图；

图7是本发明实施例中压板安装位置示意图；

图8是本发明实施例中紧定螺钉安装位置示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-滑动板、2-平面耐磨板、3-密封圈、4-球冠、41-凹槽、42-第一环形槽、5-第一球面耐磨板、6-下支座板、61-槽口、62-第二环形槽、7-剪力销、8-支撑板、9-底座、10-压板、11-第二球面耐磨板、12-螺母、13-螺柱、14-盖板、15、螺栓、16-锚碇钢棒、17-紧定螺钉；18-梁体、19-桥塔、20-不锈钢板、21-卡扣结构、211-内凸台、212-外凸台、22-桥面、23-竖向支座、24-抗风支座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明实施例公开的一种限力熔断抗风球型支座用于连接桥塔19和梁体18，包括滑动板1、球冠4、下支座板6和底座9。其中，球冠4安装在滑动板1和下支座板6的中间，球冠4与滑动板1滑动连接，球冠4与下支座板6转动连接，下支座板6通过剪力销7与底座9固定连接，滑动板1与桥塔19连接固定连接，底座9与梁体18固定连接。本限力熔断抗风球型支座具有横向熔断功能，当横向承载力达到了设计的极限时，抗风球型支座中的熔断结构被剪断，解除横向约束释放了横向力，横向力无法传递给梁体18，避免了梁体18因横向载荷过大而导致结构破坏，损坏桥梁结构，有效保证梁体18的结构安全。

如图3和图5所示，滑动板1靠近球冠4的一侧焊接有不锈钢板20，球冠4一侧为平面，另一侧为球面，球冠4的平面侧设有凹槽41，凹槽41内通过铜螺钉固定有平面耐磨板2，平面耐磨板2与滑动板1上的不锈钢板20配合形成平面摩擦副，使得滑动板1可以在该平面上自由滑动，从而实现梁体18的任意方向的转动。在球冠4平面侧的外圈设有第一环形槽42，在第一环形槽42内设有密封圈3，密封圈3位于平面耐磨板2的外圈，密封圈3对平面耐磨板2具有防尘和防水的作用。

如图2所示，滑动板1远离球冠4的一侧固定有锚碇钢棒16，滑动板1通过锚碇钢棒16与塔体锚固，限力熔断抗风球型支座通过螺栓15连接锚碇钢棒16和塔体锚固。通过平面摩擦副从而保证梁体18可以沿着顺桥向或竖向与桥塔19发生相对位移，同时在有限横向力作用下限制梁体18的横向位移。

如图5所示，下支座板6靠近球冠4的一侧设有与球冠4的球面半径相同的凹球面，球冠4的球面套装在下支座板6的凹球面内，并在球面与凹球面之间设置第一球面耐磨板5，形成球面摩擦副，可以保证球冠4在任意方向转动功能，从而实现梁体18的任意方向的转动。同样，在下支座板6的凹球面外圈设置第二环形槽62，在第二环形槽62内设置密封圈3，密封圈3位于第一球面耐磨板5的外圈，密封圈3同样对第一球面耐磨板5具有防尘和防水的作用。

如图7和图8所示，球冠4与下支座板6之间通过螺柱13连接，利用压板10固定。球冠4的中心至上而下设置有贯穿的螺纹孔，下支座板6的中心至上而下设置有贯穿的螺栓孔，压板10中心设置贯穿的螺纹孔，螺柱13一端与球冠4通过螺纹连接，螺柱13贯穿下支座板6，螺柱13的另一端与压板10螺纹连接，压板10抵触在下支座板6上，并且螺柱13延伸到压板10外侧与螺母12螺纹连接，将螺柱13及压板10锁紧固定，起到防松的作用，同时保证限力熔断抗风球型支座在侧向安装时，球冠4不会因为重力作用而脱离下支座板6。为防止使用过程中因螺纹松动而导致限力熔断抗风球型支座结构的破坏，在螺柱13与球冠4的连接螺纹处设置紧定螺钉17，起到防松的效果。本限力熔断抗风球型支座采用螺母12和螺柱13的连接方式起到转动销轴的作用，使得球冠4和下支座板6可以相对转动，满足了限力熔断抗风球型支座的转动功能，还可以防止安装过程中球冠4的脱落。并且，通过螺柱13与压板10连接，消除了螺柱13的弯曲应力，将螺柱13的弯曲应力分解成螺柱13的拉力和剪切力，避免了传统转动销轴的整体加工难度，有效避免了应力的集中。螺柱13与球冠4采用螺纹连接，在正常使用过程中易产生的螺纹松动，通过紧定螺钉17将螺柱13和球冠4的锁紧固定也起到了防松效果，避免了因螺纹松动导致的支座结构破坏。

如图7所示，下支座板6远离球冠4一侧设有槽口61，槽口61底部设置为凸球面，下支座板6的凸球面与凹球面为同心球面。压板10的一侧设置为凹球面，且与下支座板6的凸球面的半径相同，压板10的凹球面侧抵触在下支座板6的凸球面上。在压板10凹球面与下支座板6的槽口61的凸球面之间设置第二球面耐磨板11，形成球面摩擦副，可以保证在下支座板6保持不动的情况下球冠4在任意方向的转动功能，从而实现梁体18的任意方向的转动。

如图3所示，下支座板6与底座9之间通过剪力销7固定连接，其中，底座9远离梁体18的一端的两侧设置固定有支撑板8，支撑板8上设有剪力销孔，剪力销7通过安装在底座9两侧的支撑板8上与下支座板6固定，且剪力销7设有若干个。

如图4和图6所示，底座9远离梁体18的一端的两侧设置固定有盖板14，盖板14与支撑板8垂直布置在底座9上，底座9四周固定的支撑板8和盖板14在底座9远离梁体18的一端形成腔体结构。盖板14的一端固定在底座9上，盖板14的另一端设置有朝向底座9中心的内凸台211，下支座板6靠近槽口61一侧的两边设置有外凸台212，下支座板6的外凸台212与盖板14的内凸台211搭接形成卡扣结构21。其中，下支座板6内凸台211部分位于腔体内，下支座板6的内凸台211底部与底座9腔体底部留有一定间隙，卡扣结构21可以保证下支座板6始终设置在底座9与盖板14组成的腔体内。

同时，如图4所示，底座9与下支座板6之间设计的卡扣连接，有效的保证了当限力熔断抗风球型支座在横向力过大导致剪力销7断裂释放了横向力后，下支座板6仍然维持在底座9的腔体内，并且卡扣连接结构对下支座板6的支撑作用，有效的防止了因梁体18的横向移动导致限力熔断抗风球型支座本体的坠落危险。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，包括滑动板(1)、球冠(4)、下支座板(6)和底座(9)；其中，

所述底座(9)与梁体(18)固定连接，所述滑动板(1)与桥塔(19)固定连接；

所述球冠(4)设于所述滑动板(1)和下支座板(6)之间，且与所述滑动板(1)滑动连接，构成平面摩擦副，保证梁体(18)沿着顺桥向或竖向与桥塔(19)发生相对位移，且在横向力小于阈值工况下限制梁体(18)的横向位移；

所述球冠(4)与下支座板(6)之间通过螺柱(13)连接，共同构成球面摩擦副，实现所述下支座板(6)保持不动，且所述球冠(4)可在任意方向转动；

所述下支座板(6)通过熔断机构与所述底座(9)固定连接，所述下支座板(6)与底座(9)之间设有压板(10)，横向力超过阈值工况下自动剪断所述熔断机构，且通过所述压板(10)限制所述球面摩擦副，保证支座结构不失效。

2.根据权利要求1所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述熔断机构包括剪力销(7)，所述底座(9)设有支撑板(8)，该支撑板(8)上设有剪力销孔，所述剪力销(7)通过该剪力销孔与所述下支座板(6)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述球冠(4)、下支座板(6)和压板(10)的中心设有螺纹孔，所述螺柱(13)穿过该螺纹孔，且通过螺母(12)锁紧固定。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述滑动板(1)靠近球冠一侧设有不锈钢板(20)，所述球冠(4)一侧为平面，该平面设有凹槽(41)，凹槽内设有平面耐磨板(2)，该平面耐磨板(2)与所述不锈钢板(20)配合形成平面摩擦副。

5.根据权利要求4所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述球冠(4)平面一侧外周设有第一环形槽(42)，该第一环形槽(42)内设有密封圈(3)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述下支座板(6)靠近球冠(4)的一侧设有与球冠(4)的球面半径相同的凹球面，所述球冠(4)的球面套装于所述下支座板(6)的凹球面内，并在球面与凹球面之间设有第一球面耐磨板(5)，形成球面摩擦副。

7.根据权利要求6所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述下支座板(6)的凹球面外周设有第二环形槽(62)，在所述第二环形槽(62)内设置密封圈(3)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述下支座板(6)远离球冠(4)一侧设有槽口(61)，该槽口(61)底部为凸球面，所述压板(10)一侧为凹球面，与所述下支座板(6)的凸球面的半径相同，且所述压板(10)的凹球面与所述下支座板(6)的凸球面之间设有第二球面耐磨板(11)。

9.根据权利要求8所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述底座(9)远离梁体(18)一端两侧设有盖板(14)，该盖板(14)一端设有朝向所述底座(9)中心的内凸台(211)，所述盖板(14)靠近所述槽口(61)一侧两边设有外凸台(212)，所述外凸台(212)与内凸台(211)搭接形成卡扣结构(21)。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种限力熔断抗风球型支座，其特征在于，所述螺柱(13)与球冠(4)螺纹配合,紧定螺钉(17)设于螺柱与球冠的螺纹配合处，防止支座在使用过程中因螺纹的松动而导致支座结构的失效。

Images