CN112112059A - 用于桥梁工程的固定支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于桥梁工程的固定支座，用于解决现有的固定支座在高度方向上不方便调节的问题。该固定支座包括顶板和底板，其中，所述底板上设置定位凸台和至少三个滑槽，在该定位凸台上安装转动盘，滑槽处安装滑块，滑块通过花键槽配合安装扇形楔块，且扇形楔块的上部安装芯块，且芯块与扇形楔块之间为楔形配合；每一个滑块内侧通过齿轮传动与转动盘配合，在至少一个滑块上设置螺纹孔，该螺纹孔内设置丝杠，通过工具转动丝杠进而调节芯块的高度。本固定支座具有高度调节作用，可以通过工具进行高度调节，辅助以千斤顶，可以单人进行手动操作。本固定支座中的高度调节机构采用了微调结构，可以实现放量的微调高度效果。

Description

用于桥梁工程的固定支座

技术领域

该发明涉及桥梁工程中使用的桥梁支座技术领域。

背景技术

桥梁专业中，桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。其作用是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。

根据作用的不同桥梁支座可以分为固定支座和活动支座，其中，活动支座又有单向活动支座和多向活动支座的区分。

固定支座，顾名思义，就是固定桥梁和桥台结构之间的一种专业部件。其作用是起到支撑桥梁作用，其宜设置在具有较大支座反力的地方，例如，设置在坡道的下坡方向的桥台上。例如，当桥梁位于平坡上，固定支座宜设在主要行车方向的前端桥台上。

目前的桥梁固定支座根据材质不同包括橡胶支座、平板支座，上述的固定支座高度都是固定的，不可变化的，当固定支座不能满足高度支撑要求时，现有的技术手段是通过增加垫片，例如多层钢片进行垫高处理。

针对固定支座不能进行高度方向适应性调节的问题，以下技术具有参考价值：

CN108221651B中，株洲时代新材料科技股份有限公司作为申请人公开了一种技术，该技术中，该固定支座包括用于消除桥梁与桥墩水平安装误差的水平调节组件，以及用于消除桥梁与桥墩竖向安装误差的高度调节组件，所述水平调节组件包括用于调整支座水平位置的调节孔，以及用于固定支座水平位置的定位部件，所述调节孔设于所述上座板和/或下座板上，所述定位部件设于所述调节孔位置；所述高度调节组件设于所述上座板与桥梁梁底之间或设于所述下座板与桥墩之间。水平调节组件包括调节孔及定位部件，桥梁支座通过调节孔可调整水平位置，其消除了桥梁与桥墩的水平安装误差，保证了桥梁支座在桥梁和桥墩存在水平错位误差时可有效安装；定位部件在支座水平位置调整后可有效固定支座，保证支座安装后的正常使用；同时，调节孔设在上座板和/或下座板上，定位部件设置在调节孔位置，使得水平调节组件的设置无需采用单独的专用设备，其占用空间小、结构简单紧凑，且操作方便。同时，高度调节组件设于上座板与桥梁梁底之间或设于下座板与桥墩之间，在无法满足轨道梁标高要求时，高度调节组件可根据支座调高精度及调高范围来设置，以消除桥梁与桥墩的竖向安装误差。

CN204252009U中公开了一种可调桥梁支座垫石，包括底板组件、高度调节组件以及用于支撑桥梁支座的支撑块，所述高度调节组件包括楔形滑块以及调节件，所述楔形滑块通过调节件连接于底板组件上并能在调节件的调节下水平移动，所述支撑块放置于楔形滑块的楔形面上并能随楔形滑块的水平移动而上下运动，所述底板组件上设有楔形滑块限位板，所述支撑块的四周也设置有限位件。其不是对桥梁支座本身的改进，是针对的垫石的改进。

华中科技大学在专利文献CN110847026A中公开了一种大行程可调支座，包括上支座板、中间钢衬板、承压橡胶板、中间调高构件、下支座板；所述中间调高构件安装在下支座板上，承压橡胶板置于中间调高构件上，中间钢衬板置于承压橡胶板上，上支座板与中间钢衬板之间设有平面滑动机构，中间调高构件与下支座板配合组成高度调节装置；所述上支座板与桥梁的底面接触并接受桥梁上部结构传递的荷载，所述下支座板与桥墩相连。本发明解决了桥梁支座在安装和运营过程中支座高度需要调整的问题，操作便捷，无需借助工具顶起梁体，可直接进行高度调节，并使支座的承载能力得到提升。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种用于桥梁工程的固定支座，用于解决现有的固定支座在高度方向上不方便调节的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，包括顶板、底板、转动盘、滑块、扇形楔块、芯块和外筒，其中，

顶板，与桥梁上部结构连接；

底板，与桥梁下部结构连接；

所述底板中央位置设置定位凸台，并在该定位凸台上安装转动盘，以及在底板上设置以定位凸台为中心并沿着底板的圆周方向均匀的至少三个滑槽，每一滑槽处安装一滑块；

每一个滑块通过花键槽配合安装一个扇形楔块；

每一个滑块内侧通过齿轮传动与转动盘配合；

所述扇形楔块的上部安装芯块并对芯块进行竖向刚性支撑，该芯块整体为下表面为圆锥面的圆柱体，且该芯块的圆锥面部位与三个所述扇形楔块进行楔形配合；

圆筒状的外筒套置在所述芯块外侧并在底部与所述底板固定，并在扇形楔块和外筒之间设置使得所述扇形楔块仅仅具有沿着径向滑动的导向结构，以及外筒上设置扳手操作孔；

在至少一个滑块上设置螺纹孔，该螺纹孔内设置丝杠，通过工具转动丝杠驱动滑块滑动、转动盘转动和扇形楔块沿径向滑动进而调节芯块的高度；

所述芯块与所述顶板连接。

进一步地，在所述外筒的顶部设置有盖板，该盖板对芯块的高点进行限位。

进一步地，所述扇形楔块水平轮廓呈现为扇形，竖直剖面为楔形。

进一步地，所述花键槽配合包括设置在滑块上表面的花键槽Ⅰ和设置在扇形楔块下表面的花键槽Ⅱ，也就是说扇形楔块与对应的滑块之间是通过花键槽进行滑动配合的，且花键槽Ⅰ的滑动走向与滑块背面上滑动凸起之间的夹角为α，1°＜α＜15°。

进一步地，所述滑槽直线走向与底盘径向虚拟线之间的夹角为β，1°＜β＜15°。

进一步地，所述导向结构包括设置在扇形楔块中的导向孔，以及设置在导向孔内的导向销，且导向销的外端与外筒锚固。

进一步地，该芯块整体为下表面为圆锥面的圆柱体，且该芯块的圆锥面部位与上述的三个扇形楔块进行配合，即三个扇形楔块自下方对上部的芯块进行支撑。

进一步地，在所述外筒上设置有用于锚固导向销的安装孔，以及用于容工具通过的操作孔，该操作孔是指，用工具穿过的穿孔。

固定支座的高度调节方法，当桥头沉降后，桥面出现高度差，利用千斤顶将桥梁端部顶升，临时支撑，然后使用扳手工具拧动丝杠部位进行高度调节，拧动的过程中顶板上升，直至顶板上升或下降到位，完成后，撤去液压千斤顶。

本发明的有益效果是：本固定支座具有高度调节作用，可以通过工具进行高度调节，辅助以千斤顶，可以单人进行手动操作。本固定支座中的高度调节机构采用了微调结构，可以实现放量的微调高度效果。

本固定支座的高度调节是通过楔形结构实现的，并配合滑块和丝杠机构，使得本固定支座在高度方向上的刚度得以保证，也就是说本固定支座在高度方向具有高的刚度。

本发明结构紧凑，且具有自锁性能，能够满足固定支座的安装空间要求。

附图说明

图1为固定支座的立体图。

图2为固定支座的剖视图。

图3为固定支座的拆装示意图。

图4为固定支座的拆装示意图。

图5为底板的立体图。

图6为底板的俯视图。

图7为转动盘的立体图(正面)。

图8为转动盘的立体图(背面)。

图9为主滑块的立体图(正面)。

图10为主滑块的立体图(背面)。

图11为主滑块的俯视图。

图12为副滑块的立体图(正面)。

图13为副滑块的立体图(背面)。

图14为扇形楔块的立体图(背面)。

图15为扇形楔块的立体图(正面)。

图16为外筒的立体图(背面)。

图17为外筒的立体图(正面)。

图18为顶板的剖视图。

图19为芯块的侧视图。

图20为固定支座的透视图(俯视)。

图21为滑块、扇形楔块和转动盘的传动图。

图22为实施例二中扇形楔块的立体图。

图23为实施例二中扇形楔块的立体图。

图24为本发明的应用图。

图25为实施例三中扇形楔块的立体图。

图中：

01桥墩，02桥梁主体，

10底板，11定位凸台，12滑槽，13支撑部，

20顶板，21螺栓，

30转动盘，31齿部，

40滑块，41滑动凸起，42花键槽Ⅰ，43局部齿，40’主滑块，40”副滑块

50丝杠，

60扇形楔块，61花键槽Ⅱ，62导向孔，63导向销，64斜面，65大弧形边，66小弧形边，67导向凹凸结构，

70芯块，71圆锥面，

80外筒，81安装孔，82操作孔，

90盖板。

具体实施方式

固定支座是桥梁的重要传力装置，设计中除考虑其应有足够的强度、刚度和自由的转动外，还应注意便于维修和更换，以及施工中应重视高度方向可调节。

关于桥梁支座的选型，根据桥梁的结构形式和设计手册要求，并考虑以下的基本原则：

(1)固定支座必须能可靠的传递垂直和水平反力。

(2)固定支座应适应梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角应尽可能不受约束。

(3)桥梁通常必须在每联梁体上设置一个固定支座。

(4)当桥梁位于坡道上，固定支座一般应设在下坡方向的桥台上。

(5)当桥梁位于平坡上，固定支座宜设在主要行车方向的前端桥台上。

(6)固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方。

(7)连续梁可能发生支座沉陷时，应考虑制作高度调整的可能性。

本实施例就是基于上述的功能要求，提供一种用于桥梁工程的固定支座，该支座最重要的改进之一就是具备在高度方向上的调节，该调节是友好的，可升可降，用于满足桥梁工程中对于支座具有高度调节要求的场合，更重要的是该固定支座的高度调节过程中，具有反向的自锁性能，也就是说，调整完成后可以实现高度的自锁。

实施例一

该固定支座，位于最底部的为底板10、位于顶部的为顶板20，其中底板10用于和桥墩01等基础结构固定，顶板20用于和桥梁主体02进行固定。高度调节结构设置在底板和顶板之间，具有高度方向上的刚度，以及高度可调节的机构。下面具体的介绍本固定支座的结构。

没有特别说明，本实施例中的底板、顶板和高度可调节结机构中使用的零部件皆为钢铁材质。

底板10，坯料为锻钢钢坯，为圆形，经过机床加工形成。本实施例后，底板的厚度在20毫米左右，在底板10的上表面中央位置设置有一个定位凸台11，该定位凸台是车削形成的，与底板是一体结构，该定位凸台11为圆柱凸台，用于和转动盘30配合，具体来说，转动盘30通过中心的圆孔与上述的凸台进行可转动配合，即，转动盘30为圆形的可转动安装在底板上，该定位凸台11是用来安装和定位转动盘30的。在底板10上还设置有三个滑槽12，该滑槽12为直线滑槽，上述的三个滑槽12以定位凸台11为中心并沿着底板的圆周方向均匀的布置，参考图5和图6。本实施例中，三个直线滑槽的走向与底板的圆形径向具有非垂直的夹角，具体的来说，滑槽12直线走向与底盘径向虚拟线之间的夹角β为6°。根据sin6°≈0.1，所以，当滑块沿着滑槽方向与径向的进给之比大概为10:1，也就是说，滑块在滑槽中滑行时，在滑槽方向上滑动的行程与在径向的进给之比大概为10:1，实现大概10倍的降速比。这种降速比对于高度方向上的微调具有积极的意义。同时，这种大比例的降速比，可以使用较小的驱动力进行高度方向上的调节。

本实施例中，为了便于描述，在使用状态下，按照固定支座的安装状态，将零部件的下表面定义为背面，上表面定位义正面，例如图1示例的就是正立状态下的图示，其使用状态参考图24。

本实施例结合附图1至附图21，对本发明的结构和工作原理进行详细的说明。

上述的三个滑槽对应三个滑块40，三个滑块具有基本相同的结构，每一个滑块40的背面上设置有一个与滑槽12配合的滑动凸起41，该滑动凸起41与上述的滑槽进行滑动配合，使得滑块40具有沿着滑槽方向滑动的空间。滑块40的正面设置有花键槽Ⅰ42，所谓的花键槽Ⅰ42是有若干并列设置的多个槽组成的，其中花键槽Ⅰ的滑动走向与滑块背面的滑动凸起之间的夹角为α，例如12°，tan12°＝0.2，所以滑块在滑动方向与径向上的进给之比大概为5:1。

上述的滑块40数量为三个，为了便于理解进行划分，具体来说，其中的一个滑块中设置有螺纹孔，该滑块标记为主滑块40’，剩余的两个滑块没有设置螺纹孔，标记为副滑块40”。上述的主滑块和副滑块的区别是，主滑块受控于丝杠50，即该主滑块为主动零部件，直接受控于丝杠50。丝杠50中部穿插在主滑块的螺纹孔内，且丝杠50的两端安装在支撑部13上，支撑部13是固定在底板10上的，且位于主滑块所在的滑槽的两端。该丝杠50的一端设置有方槽，该方槽也是扳手操作孔。通过转动该丝杠，上述的主滑块可以沿着丝杠轴向进给。上述的丝杠与对应主滑块的滑动方向是一致的。

无论是主滑块还是副滑块，在内侧面皆设置局部齿43，该局部齿与转动盘30上的齿部31相啮合，具体来说，运动关系是这样的，通过工具转动丝杠，丝杠50带动主滑块滑动，主滑块滑动的同时带动与之相啮合的转动盘30转动，转动盘30进而带动两个副滑块同步滑动，也就是说，通过该机构，可以实现三个滑块的同步滑动，且三个滑块中，主滑块为为主动部件，副滑块为从动部件。

每一个滑块40的上部配合安装一个扇形楔块60，扇形楔块60的整体为局部扇形，具体来说，是由上下两个斜面以及两个弧形面和两侧的直边组成的，具体结构参考图14和图15。该扇形楔块的水平轮廓呈现为扇形，竖直剖面为楔形，且该楔形是自内向外逐渐增加高度的。该扇形楔块安装在对应的滑块的上部，也就是说每一个滑块对应一个扇形楔块，该扇形楔块60的下表面也设置有斜向设置的花键槽Ⅱ61，也就是说扇形楔块与对应的滑块之间是通过花键槽进行滑动配合的。参考图14和图15，该扇形楔块60中具有导向孔62和导向销63，该导向销63可滑动安装在导向孔内，且导向销的一端与外筒锚固，即导向销63的端部是固定在外筒80筒壁上的，该导向孔及导向销的走向与底板10的径向相同，即沿着半径方向运动。根据上面的描述，容易理解，滑块40的滑动会带动对应的扇形楔块运动，且对应的扇形楔块的运动方向为沿着底板的径向。

该扇形楔块60的上表面为斜面64，即倾斜设置的，其中，扇形的大弧形边65向小弧形边66的高度逐渐降低，即，大弧形边65处的高度大于小弧形部的高度。在三块扇形楔块的上部，与之配合的为带有圆锥面的芯块70，该芯块整体为圆柱体，仅仅在该芯块的下表面为圆锥面71，顶面为平面。该芯块的圆锥面71部位与上述的三个扇形楔块进行配合，即三个扇形楔块自下方对上部的芯块进行支撑，该芯块70的运动方向为竖直方向的运动，即，仅仅在竖直方向上的滑动。本实施例中，扇形楔块和滑块为核心部件，优选锻钢材质。

在底板上安装一个外筒80，该外筒80为圆形筒，安装后，外筒自外侧对上述的芯块70在竖直方向上进行约束，并将上述的芯块、扇形楔块、滑块包覆在由外筒和底板组成的内部空间内。

上述的芯块70整体位于外壳的空腔内，芯块的上部与顶板20进行连接，连接方式为长螺栓21连接，在外筒的顶部安装一个盖板90，该盖板为圆环形，对芯块70进行限制，限位后芯块不能从顶部滑脱。

进一步地，在上述的外筒80上设置有用于锚固导向销的安装孔81，以及用于容工具通过的操作孔，该操作孔82是指，用工具穿过的穿孔。

上述的外筒80与底板之间为螺栓连接。

本实施例的安装使用方法：

利用液压千斤顶对桥梁进行局部的顶升和支撑，然后将本装置植入到桥梁上部结构和下部结构之间，并使用工具调节本装置的有效高度，拧紧后即可。最后撤去液压千斤顶。

高度调节方法，当桥头沉降后，桥面出现高度差，此时，利用千斤顶将桥梁端部顶升，然后使用工具对该装置进行高度调节，完成后，撤去液压千斤顶即可，参考图24。由此可见，本发明在服役过程中，可以实现快速的、便捷的调节，且调节完成后，可以自动的实现自动的自锁。

本实施例中，将滑块的水平滑动，通过扇形楔块和芯块之间的楔形配合转换为芯块高度方向上的运动，进而实现高度的调节。

实施例二

参考图22和图23，本实施例中，与实施例一不同之处是，该实施例中的扇形楔块60中没有设置导向孔，而是在楔形块的上表面，也就是和上部的芯块配合面设置有导向凹凸结构67，该导向凹凸结构67沿着径向所在的剖面设置。用于对扇形楔块进行径向的导向。我们知道上述的芯块与顶板是一体的，顶板与桥梁是固定连接的，所以，芯块仅仅具有在高度方向上的升降运动，不可转动。本实施例，属于实施例一的一种变形，这种结构相对来说结构更加的简洁，且也可以实现对与扇形楔块进行导向，所以本实施例作为一种简单的变形存在。

实施例三，本实施例与实施例一的不同点在于，本实施例中的顶板与芯块之间是通过凹凸的插接配合连接的，由于桥面的自重具有重力，压在该支座上，可以保证支座的安全。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，包括顶板、底板、转动盘、滑块、扇形楔块、芯块和外筒，其中，

顶板，与桥梁上部结构连接；

底板，与桥梁下部结构连接；

所述底板中央位置设置定位凸台，并在该定位凸台上安装转动盘，以及在底板上设置以定位凸台为中心并沿着底板的圆周方向均匀的至少三个滑槽，每一滑槽处安装一滑块；

每一个滑块通过花键槽配合安装一个扇形楔块；

每一个滑块内侧通过齿轮传动与转动盘配合；

所述扇形楔块的上部安装芯块并对芯块进行竖向刚性支撑，该芯块整体为下表面为圆锥面的圆柱体，且该芯块的圆锥面部位与三个所述扇形楔块进行楔形配合；

圆筒状的外筒套置在所述芯块外侧并在底部与所述底板固定，并在扇形楔块和外筒之间设置使得所述扇形楔块仅仅具有沿着径向滑动的导向结构，以及外筒上设置扳手操作孔；

在至少一个滑块上设置螺纹孔，该螺纹孔内设置丝杠，通过工具转动丝杠驱动滑块滑动、转动盘转动和扇形楔块沿径向滑动进而调节芯块的高度；

所述芯块与所述顶板连接。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，在所述外筒的顶部设置有盖板，该盖板对芯块的高点进行限位。

3.根据权利要求1所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，所述扇形楔块水平轮廓呈现为扇形，竖直剖面为楔形。

4.根据权利要求1所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，所述花键槽配合包括设置在滑块上表面的花键槽Ⅰ和设置在扇形楔块下表面的花键槽Ⅱ，且花键槽Ⅰ的滑动走向与滑块背面上滑动凸起之间的夹角为α，1°＜α＜15°。

5.根据权利要求1或4所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，所述滑槽直线走向与底盘径向虚拟线之间的夹角为β，1°＜β＜15°。

6.根据权利要求1所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，所述导向结构包括设置在扇形楔块中的导向孔，以及设置在导向孔内的导向销，且导向销的外端与外筒锚固。

7.根据权利要求1所述的用于桥梁工程的固定支座，其特征在于，在所述外筒上设置有用于锚固导向销的安装孔。

8.根据权利要求1至权利7中任意一项所述固定支座的高度调节方法，其特征在于，当桥头沉降后，桥面出现高度差，利用液压千斤顶将桥梁端部顶升，然后使用扳手工具拧动丝杠部位进行高度调节，拧动的过程中顶板上升，直至顶板上升或下降到位，完成后，撤去液压千斤顶。

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