CN113914205A - 一种实现拼装式转体支座下球铰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现拼装式转体支座下球铰装置，包括包括相配合的下球铰和上球铰，下球铰包括通过连接件连接的分块体；还包括环形防崩溃构造，所述环形防崩溃构造包括环形加强件，环形加强件用于固定到墩台的混凝土基座上，所述环形加强件固定套接于所述下球铰的外壁上。本发明提供的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，设置环形加强件，环形加强件不仅降低转体支座下球铰与承台混凝土接触面的压应力，环形加强件还可以提供对转体支座下球铰的约束力，而且当部分下球铰的分块体被压崩溃后仍旧可以维持下球铰不变形继续运行，极大增加了转体支座的安全性，也降低了转体支座下球铰与混凝土接触面因压应力过大而被压碎的风险。

Description

一种实现拼装式转体支座下球铰装置

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术，具体涉及一种实现拼装式转体支座下球铰装置。

背景技术

随着我国交通事业的发展，诸多新建工程存在诸如公路、铁路桥梁需跨越道路、河流、深沟及其它各种地形的问题。为解决这类问题，平面转体施工方法是目前应用最为广泛的施工方法之一，该施工方法所用装置称为桥梁转体装；转体支座主要由上球铰、下球铰、聚四氟乙烯滑板、调平钢板、销轴以及连接上、下球铰的锚栓等部分组成。现阶段转体支座分为整体式和分块拼装式，整体式转体支座一般适用于转体质量小于3万吨的常规尺寸转体支座。对于转体质量超过3万吨的转体支座，由于整体式转体支座尺寸太大而存在无法从工厂运输到现场的问题，故采用分块实现拼装式转体支座下球铰装置解决运输难题。

如授权公告号为CN209292905U，授权公告日为20190823，名称为《一种抗倾覆桥梁转体支座》的发明专利，一种抗倾覆桥梁转体支座，其包括上球摆、下球摆和抗倾覆装置，所述抗倾覆装置设置在所述上球摆与下球摆之间，所述抗倾覆装置能够限制所述上球摆与下球摆之间发生的竖向转角超过预设限度；以上所述上球摆包括上支座板和下支撑板，所述上支座板和下支撑板一体成型或焊接在一起；所述上支座板的直径大于所述下支撑板的直径；所述下支撑板的底面具有凸球面，所述凸球面的中心处设置有销孔；以上所述下球摆包括上支撑板和下支座板，所述上支撑板和下支座板一体成型或焊接在一起；所述上支撑板的直径小于所述下支座板的直径；所述上支撑板的顶面具有凹球面，以上所述抗倾覆装置包括抗倾覆挡环和弹性缓冲垫，所述抗倾覆挡环和弹性缓冲垫配合使用。

现有技术的不足之处在于，分块实现拼装式转体支座下球铰装置的下球铰分成多块制造安装，每块之间通过锚栓连接，每块下球铰通过螺栓与调平钢板连接。由于下球铰的凹形圆弧面，巨大的竖向力会在每块下球铰上产生水平向外的水平分力，在水平力作用下分块连接的下球铰一旦发生连接螺栓断裂，将导致转体支座的破坏塌陷，无法实施转体，因此亟需一种实现拼装式转体支座下球铰装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现拼装式转体支座下球铰装置，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实现拼装式转体支座下球铰装置，包括相配合的下球铰和上球铰，所述下球铰包括通过连接件连接的分块体；

还包括环形防崩溃构造，所述环形防崩溃构造包括环形加强件，所述环形加强件用于固定到墩台的混凝土基座上，所述环形加强件固定套接于所述下球铰的外壁上。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述环形加强件包括环箍和垫板，所述环箍由加劲肋、环形钢板构成，所述环形钢板与加劲肋固定连接，所述环形钢板包围在下球铰的外部呈闭合结构，所述垫板与环形钢板的底部固定连接。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述上球铰具有凸球面，所述凸球面的中心处设置有销孔，所述下球铰具有凹球面，所述凹球面的中心处设置有锁销，所述销孔和锁销之间具有可供活动的间隙，所述上球铰与下球铰以销孔和锁销插接位置为中心形成弧形转动。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述加劲肋的数量为多个，且均匀分布在环形钢板的一侧。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述下球铰的一侧设置有调平钢板，所述调平钢板与环箍固定连接。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述环形钢板的外部设置有多组动态缓冲机构，每组所述动态缓冲机构包括钢板弹簧和U型支架，所述钢板弹簧的两端抵接在加劲板的一侧。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述钢板的数量为多个。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，还包括承台和转台，所述下球铰的下方和上球铰的上方均设置有锚杆，两组所述锚杆分别嵌入在承台和转台的内部。

上述的实现拼装式转体支座下球铰装置，所述锚杆的数量为多个。

根据权利要求所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述承台与下球铰之间设置有支撑座，所述垫板位于支撑座的上方下球铰的一侧。

在上述技术方案中，本发明提供的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，设置环形加强件，环形加强件不仅降低转体支座下球铰与承台混凝土接触面的压应力，环形加强件还可以提供对转体支座下球铰的约束力，减小球铰与混凝土主要接触面应力，而且当部分下球铰的分块体被压崩溃后仍旧可以维持下球铰不变形继续运行，极大增加了转体支座的安全性，也降低了转体支座下球铰与混凝土接触面因压应力过大而被压碎的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的主视结构示意图。

图2为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的加劲肋与环箍剖视示意图。

图3为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的环形加强件局部放大结构示意图。

图4为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的环形加强件俯视结构示意图。

图5为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的加劲肋局部放大结构示意图。

图6为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的转筒与锁销结构示意图。

图7为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的保护结构示意图。

图8为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的卡槽和卡块结构示意图。

图9为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的加劲肋结构示意图。

图10为本发明一种实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置的钢板与上球铰结构示意图。

附图标记说明：

1-下球铰，2-上球铰，3-锚杆，4-加劲肋，5-环形钢板，6-垫板，7-调平钢板，8-承台，9-转台，10-加劲板，11-支撑座，12-U型支架，13-负载台，14-钢板弹簧，15-锁销，16-销孔，17-卡槽，18-箍板，19-卡块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-10所示，一种实现拼装式转体支座下球铰装置，包括相配合的下球铰1和上球铰2，下球铰1包括通过连接件连接的分块体；还包括环形防崩溃构造，环形防崩溃构造包括环形加强件，环形加强件用于固定到墩台的混凝土基座上，环形加强件固定套接于下球铰1的外壁上。

具体的本发明实施例提供的实现拼装式转体支座下球铰装置，包括相配合的下球铰1和上球铰2，此为现有技术，不一一赘述，下球铰1包括通过连接件连接的分块体，分块体设置的下球铰1便于运输组装，环形防崩溃构造用于保护下球铰1，下球铰1在受到上球铰2与混凝土接触面端的应力过程中，环形防崩溃构造具有很好的约束作用，避免应力过大而降低下球铰被压碎的风险，而且当部分下球铰1的分块体被压崩溃后在环形防崩溃构造仍旧可以维持下球铰1不变形，降低下球铰1分块体散落的可能性，维持下球铰1继续运行，环形防崩溃构造包括环形加强件，环形加强件由多个部件组成，环形加强件与下球铰完全贴合，环形加强件设置在下球铰的外部，环形加强件不仅降低转体支座下球铰1与承台混凝土接触面的压应力，环形加强件还可以提供对转体支座下球铰1的约束力，减小球铰与混凝土主要接触面应力，环形加强件部件固定在墩台的混凝土基座上，环形加强件为闭合式结构。

本实施例中，通过设置环形加强件，环形加强件不仅降低转体支座下球铰与承台混凝土接触面的压应力，环形加强件还可以提供对转体支座下球铰的约束力，减小球铰与混凝土主要接触面应力，而且当部分下球铰的分块体被压崩溃后仍旧可以维持下球铰不变形继续运行，极大增加了转体支座的安全性，也降低了转体支座下球铰与混凝土接触面因压应力过大而被压碎的风险。

本发明提供的另一个实施例中，上球铰2具有凸球面，凸球面的中心处设置有销孔16，下球铰1具有凹球面，凸球面和凹球面之间设置转体，减小凸球面与凹球面转体时的摩擦力，凹球面的中心处设置有锁销15，所述凸球面与凹球面匹配设置；所述销孔16与锁销15匹配设置，所述销孔16和锁销15之间具有可供活动的间隙，上球铰2与下球铰1以销孔16和锁销15插接位置为中心形成弧形转动。

具体的，本发明提供的再一个实施例中，如附图3所示，环形加强件用于对下球铰1分块体的约束，分块实现拼装式转体支座下球铰装置的下球铰分成多块制造安装，每块之间通过锚栓连接，以上所述环形加强件包括环箍和垫板6，环箍由加劲肋4和环形钢板5构成，环形钢板5与加劲肋4固定连接，垫板6为钢制垫板，且垫板6固定到墩台的混凝土基座上，固定连接的方式采用焊接或者螺栓连接等，优选为焊接，如4所示的，环形钢板5可以包括多个相连接的弧形板，如4个弧度90度的弧形板拼接形成环形钢板5，加劲肋4设置在两个相邻弧形板之间，同时在加劲肋与环形钢板5的连接处设置有加劲板10，加劲板10设置在环箍的拼接处用于降低应力变形系数，降低环箍在拼接处断裂的风险，经环形钢板5与加劲肋4焊接后的环箍包围在下球铰1的外部呈闭合结构，在下球铰1分块体之间的螺栓断裂时，可以有效降低下球铰分块体向四周位移变形，垫板6与环形钢板5的底部固定连接，固定连接的方式采用焊接或者螺栓连接等，优选为焊接，由于下球铰1的凹形圆弧面，巨大的竖向力会在每块下球铰1上产生水平向外的水平分力，在水平力作用下分块连接的下球铰一旦发生连接螺栓断裂，将导致转体支座的破坏，无法实施转体。

具体的本发明提供的再一个实施例中，下球铰1的一侧设置有调平钢板7，调平钢板7与以上环箍固定连接，固定方式为螺栓锚接或者焊接的一种，优选为焊接，通过焊接将环箍与调平钢板7形成一个整体，环箍不仅解决了降低转体支座下球铰与承台混凝土接触面的压应力，环箍还可以提供对转体支座下球铰1的约束力，减小下球铰1与混凝土主要接触面应力。

本发明提供的再一个实施例中，加劲肋4的数量为多个，且均匀分布在环形钢板5的一侧，根据施工设计强度加以适配，加劲肋4的数量越多，以上所述环形加强件的承载能力越强，下球铰1分块体之间连接的螺栓断裂系数越低，如附图9所示的加劲肋4的形状为三角形弧形钢板，在上球铰2转体时，下球铰1的凹形圆弧面会受到巨大的竖向力，并且在每块下球铰上产生水平向外的水平分力，环箍的环形钢板5利用三角形的稳定性，在上球铰2以下球铰1为转体转动时的水平承载力，在加劲肋4以及垫板6的水平承载下可以极大的降低下球铰分块体之间螺栓断裂。

本发明提供的在一个实施例中，如附图1、附图5和附图6所示，环形钢板5的外部设置有动态缓冲机构，动态缓冲机构用以缓冲上球铰2转体过程中与下球铰1发生位移时避免凹型分块体的下球铰1，在上球铰2负压下产生巨大的竖向力以及水平向外的水平分力，动态缓冲机构包括钢板弹簧14和U型支架12，所述钢板弹簧14的两端抵接在加劲板10的一侧，以上所述动态缓冲机构包括多组钢板弹簧14，每组钢板弹簧14包括多片依次叠加的弧形钢板，根据上球铰2设计使用强度加以适配，钢板弹簧14的两端微卷，产生一定的圆弧，易于力的传导，避免单个钢板弹簧14与环形加强件接触，导致受力不均匀，动态缓冲机构的数量与环形钢板5的数量一一对应，U型支架12用于将每个单体钢板弹簧14的多个弧形钢板固定在一起，U型钢板12的另一端嵌入在承台8的内部用以受力时进行横行支撑，在受到水平分力时环形钢板5与加劲肋处属于脆弱部位，采用钢板弹簧14对环形钢板5以及加劲肋4的连接处进行抵接，其一水平分力会间接传导至钢板弹簧14，致使钢板弹簧14受力动态变形完成卸力，避免连接处断裂，其二水平分力过大，在卸力之后环形钢板弹簧14与加劲肋4的连接处仍断裂，此时钢板弹簧14完全变形，运动轨迹外扩，两两抵接保护下球铰分块体降低位移偏差，同时如图10所示的，设计以钢板弹簧14延伸至上球铰的一侧，上球铰2与钢板弹簧14两端的间隙，小于锁销与锁孔之间的间隙，如此在上球铰相对下球铰产生位移的过程中受限于钢板弹簧14的缓冲，间接避免锁销与锁孔的直接接触，通过钢板抵接的加劲肋以将作用力分散，减小对锁销15的冲击，缓冲锁孔对锁销的轴向作用力。

本实施例中，对于环形钢板5，将两片弧形板连接处设置为预设断裂部，预设断裂部指受到逐渐增加的内侧压力时，环形钢板5以预设断裂部最先断裂，这可以通过事先实验确定，如其余部分的可以承载1万牛顿的力，而预设断裂部只能承受8000牛顿的力，如此就会先行断裂，如此设置的作用在于，当应力过大导致环形钢板5都断裂时，预先布置预设断裂部为断裂部位，而且将该部分作为两个钢板弹簧14同时抵接点，通过两个钢板弹簧14来进行缓冲，尽量降低断裂处的位移，减少次生伤害。

本发明提供的在一个实施例中，还包括承台8和转台9，此为现有技术，不一一赘述，下球铰1和上球铰2的下方和上方均设置有锚杆3，锚杆3的数量为多个，每一个下球铰1分块体均设置有多个锚杆，锚杆3嵌入在承台8和转台9的内部，利用锚杆3将下球铰嵌入承台8混凝土中，通过大体积承台混凝土形成对分块拼装的转体支座下球铰强大的径向约束力；承台8与下球铰1之间设置有支撑座11，垫板6位于支撑座11的上方下球铰1的一侧。

本发明提供的在一个实施例中，如附图7所示的，在环形钢板5的内侧设置有保护机构，所示保护机构包括若干个箍板18，所述箍板18的一端开有卡槽17，所述箍板18的另一端设置有卡块19，两个相邻箍板18的一端接触时，卡块19与卡槽17之间具有可供活动的间隙，若干个箍板18首尾相连接，卡块19卡接在卡槽17的内部，由于卡槽17的规格略大于卡块19，安装时仅需要将卡块19从一侧推入即可，相邻两个箍板18之间不存在重叠部分，保证了上球铰转体过程中，产生的横向作用力不会导致环形钢板5受力不均，也不会使箍板18与环形钢板5的接触面单点受力，环形钢板5设置在箍板18的外部，在上球铰2转体时下球铰1的凹形圆弧面，巨大的竖向力会在每块下球铰上产生水平向外的水平分力，在水平力作用下分块连接的下球铰1一旦发生连接螺栓断裂，将导致转体支座的破坏，此时在外部因素的作用下，环箍包括的环形钢板5以及垫板6受力变形，或者刚性断裂，此时在水平力的作用下，任意两个相邻之间的箍板18开始分离，同时带动卡块19和卡槽17相对位移，直至卡块19一侧与卡槽18一侧贴合，形成完整的闭合结构，对分体式下球铰1进行二次约束，起到保护作用。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种实现拼装式转体支座下球铰装置，包括相配合的下球铰(1)和上球铰(2)，其特征在于，所述下球铰(1)包括通过连接件连接的分块体；还包括环形防崩溃构造，所述环形防崩溃构造包括环形加强件，所述环形加强件用于固定到墩台的混凝土基座上，所述环形加强件固定套接于所述下球铰(1)的外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述环形加强件包括环箍和垫板(6)，所述环箍由加劲肋(4)和环形钢板(5)构成，所述环形钢板(5)与加劲肋(4)固定连接，且环形钢板(5)与加劲肋(4)的连接处设置有加劲板(10)，所述环形钢板(5)包围在下球铰(1)的外部呈闭合结构，所述垫板(6)与环形钢板(5)的底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述下球铰(1)具有凸球面，所述凸球面的中心处设置有销孔(16)，所述上球铰(2)具有凹球面，所述凹球面的中心处设置有锁销(15)，所述销孔(16)和锁销(15)之间具有可供活动的间隙，所述上球铰(2)与下球铰(1)以销孔和锁销插接位置为中心形成弧形转动。

4.根据权利要求1所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述加劲肋(4)的数量为多个，且均匀分布在环形钢板(5)的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，下球铰(1)的一侧设置有调平钢板(7)，所述调平钢板(7)与环箍固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述环形钢板(5)的外部设置有多组动态缓冲机构，每组所述动态缓冲机构包括钢板弹簧(14)和U型支架(12)，所述钢板弹簧(14)的两端抵接在加劲板(16)的一侧。

7.根据权利要求6所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述钢板(14)的数量为多个。

8.根据权利要求1所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，还包括承台(8)和转台(9)，所述下球铰(1)的下方和上球铰(4)的上方均设置有锚杆(3)，两组所述锚杆(3)分别嵌入在承台(8)和转台(9)的内部。

9.根据权利要求8所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述锚杆(3)的数量为多个。

10.根据权利要求8所述的一种实现拼装式转体支座下球铰装置，其特征在于，所述承台(8)与下球铰(1)之间设置有支撑座(11)，所述垫板(6)位于支撑座(11)的上方下球铰(1)的一侧。

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