CN114411537B - 一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法，本支座包括上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆，上座板和平面滑板组成滑动副，球冠与球面滑板组成转动副，满足桥梁支座的功能需求，同时在球冠顶面边缘设置环状锲块和环状套箍，通过调整前者的大小能对环状套箍进行一定范围内无级升降调节，从而调整平面滑板的外露高度，当易磨损的平面滑板需要更换时，将环状套箍下调至平面滑板全部露出，然后使用液压千斤顶将上座板顶离平面滑板表面，即可进行平面滑板的更换，解决了桥梁支座在维护保养时更换滑板难度大的技术问题。

Description

一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法

技术领域

本发明涉及桥梁支座技术领域，更具体地，涉及一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法。

背景技术

桥梁支座作为桥梁的“关节”，可以有效传递桥梁上部结构的竖向荷载、水平荷载，并可以适应主梁自由变形和转动，球型支座等钢支座具有结构型式简单、受力清晰、经济性好等优点，广泛应用于大、中跨径桥梁工程中。滑板作为球型支座的核心部件，其可以有效减小支座在滑动、转动等运动过程中的摩阻力，且可避免钢件与钢件直接接触的磨损。由于滑板的干磨性能较差，需在滑板表面设置储油槽，并涂抹硅脂润滑，但是硅脂在使用3～5年后水解而失效，导致滑板与不锈钢镜面干磨，在外露滑板磨损殆尽后，支座出现钢与钢对磨现象，摩擦系数增大后不仅改变桥梁的约束体系，而且增加了支座锚棒周围约束混凝土被挤碎的风险。《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)中列出支座外露高度<0.2mm时会对其他部件造成病害，需对支座进行更换。支座更换不仅需要顶升梁体，且需要将原锚棒周围的混凝土进行开凿、重新浇筑等施工工序，并需中断桥梁交通，成本较高，通过对更换下的支座进行力学性能试验研究，发现其主要病害为滑板严重磨损，而钢部件未发生明显性能损伤。

现有技术存在如下几个缺点：(1)在对支座维护保养过程中，若其支座达不到继续使用要求，需要对其进行整体拆除更换，该过程可能需要中断桥梁交通，维护成本较高且效率低；(2)滑板持续磨损，没有充分利用其约束部分的厚度，单纯依靠定期维护保养来提高其使用寿命，代价较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法，该支座包括上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆，上座板和平面滑板组成滑动副，球冠与球面滑板组成转动副，满足桥梁支座的功能需求，同时在球冠顶面边缘设置环状锲块和环状套箍，通过调整前者的大小能对环状套箍进行一定范围内无级升降调节，从而调整平面滑板的外露高度，当易磨损的平面滑板需要更换时，将环状套箍下调至平面滑板全部露出，然后使用液压千斤顶将上座板顶离平面滑板表面，即可进行平面滑板的更换，解决了桥梁支座在维护保养时更换滑板或整体更换难度大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，包括：

上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆、环状套箍以及环状锲块，所述平面滑板设于所述球冠顶面，与所述上座板滑动连接，所述球冠设于所述底盆上；

所述球冠顶面边缘设有限位台阶，所述环状锲块设于所述限位台阶上，所述环状套箍设于所述环状锲块顶部，且与所述平面滑板滑动连接，所述环状锲块包括连接螺栓和环状锲块构件，所述环状锲块构件首尾通过连接螺栓固定，所述连接螺栓用于根据所述平面滑板的磨损程度实时调节所述环状锲块的直径，从而调节所述环状套箍的水平高度，保障所述上座板与平面滑板始终构成滑动摩擦副。

进一步地，所述环状锲块包括环状锲块顶面，所述环状锲块顶面为向环状锲块圆心倾斜的倾斜面，所述环状套箍与所述环状锲块顶面接触。

进一步地，所述环状锲块构件的两端设有通孔，通过多个所述连接螺栓可将多个环状锲块构件的首尾固定连接。

进一步地，所述环状套箍为规则的圆环状结构，包括位于内圈的环状套箍内侧面。

进一步地，所述环状套箍下表面的外缘与所述环状锲块顶面接触。

进一步地，所述限位台阶包括台阶立面和台阶底面，所述环状锲块下表面与所述台阶底面贴合，所述环状套箍内侧面与所述台阶立面贴合。

进一步地，所述球冠顶面设有滑板凹槽，所述滑板凹槽和所述环状套箍内侧面共同用于限制所述平面滑板的位移。

进一步地，所述平面滑板底面贴合设于所述滑板凹槽的内部。

进一步地，包括球面滑板，所述球面滑板设于所述底盆，与所述球冠转动连接。

按照本发明的另一个方面，提供一种基于上述的耐久型桥梁支座的调节方法，包括以下步骤：

S100，调节滑板外露高度，当上座板对平面滑板磨损时，其顶面接近环状套箍顶面时，将环状锲块构件的首尾的连接螺栓拧出，使得环状锲块构件首尾间距扩大而减小环状套箍底面与环状楔块顶面的接触半径，从而使得环状套箍的高度下降，增大平面滑板外露高度，保障上座板与平面滑板组成的滑动副能继续工作；

S200，判断是否更换滑板，在维护保养支座时，检查平面滑板的外露厚度是否满足继续使用的要求，若满足使用要求，且其外露高度不足时，重复进行S100步骤，当平面滑板的厚度不足以支持支座正常工作，则进行S300步骤；

S300，将滑板全部外露，将环状锲块的直径调大或解除拆离，使得环状锲块构件首尾之间的间距扩大，从而使得环状套箍的高度下降，环状套箍的顶面低于球冠顶面，此时平面滑板全部外露，解除对其侧向约束；

S400，支撑上座板并更换滑板，使用液压千斤顶将上座板抬离平面滑板表面，使两者脱离接触，然后将已磨损的平面滑板取出，并在相同位置替换进入新的平面滑板，然后通过液压千斤顶将上座板下放至重新接触新的平面滑板上表面，最后拆除液压千斤顶，并将环形锲块的直径调小或装入，使得环状套箍上升，直至升至平面滑板所需要保留的外露厚度。

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.本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，包括上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆，上座板和平面滑板组成滑动副，球冠与球面滑板组成转动副，满足桥梁支座的功能需求，同时在球冠顶面边缘设置环状锲块和环状套箍，通过调整前者的大小能对环状套箍进行一定范围内无级升降调节，从而调整平面滑板的外露高度，当易磨损的平面滑板需要更换时，将环状套箍下调至平面滑板全部露出，然后使用液压千斤顶将上座板顶离平面滑板表面，即可进行平面滑板的更换，解决了桥梁支座在维护保养时更换滑板或整体更换难度大的技术问题。

2.本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座及调节方法，包括上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆，上座板和平面滑板组成滑动副，球冠与球面滑板组成转动副，满足桥梁支座的功能需求，同时在球冠顶面边缘设置环状锲块和环状套箍，通过调整前者的大小能对环状套箍进行无极升降调节，从而调整平面滑板的外露高度，延长了平面滑板的累计可磨损距离，增长了平面滑板的使用寿命。

3.本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，包括上座板、平面滑板、球冠、球面滑板、底盆，上座板和平面滑板组成滑动副，球冠与球面滑板组成转动副，满足桥梁支座的功能需求，同时在球冠顶面边缘设置环状锲块和环状套箍，通过调整前者的大小能对环状套箍进行无极升降调节，通过完全外露平面滑板，然后使用液压千斤顶将上座板顶离平面滑板表面，即可进行平面滑板的更换，在更换过程中上座板顶离至平面滑板不受竖向荷载即可，从而避免支座顶升过高而导致主梁出现附加应力，致使梁体发生局部损伤。

附图说明

图1是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的正视图；

图2是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的局部放大图；

图3是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的球冠组件的正视图；

图4是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的球冠的正视图；

图5是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的环形箍的俯视图；

图6是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的环状锲块的侧视图；

图7是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的环状锲块的正视图；

图8是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座更换滑板前顶升主梁的正视图；

图9是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座更换滑板前顶升主梁的局部图；

图10是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座更换滑板时的正视图；

图11是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座更换滑板时的局部放大图；

图12是本发明实施例一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的调节流程图。

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-上座板、2-平面滑板、3-球冠、4-球面滑板、5-底盆、6-环状套箍、7-环状楔块、8-液压千斤顶、9-主梁、10-垫石、31-球冠顶面、32-滑板凹槽、61-环状套箍内侧面、71-连接螺栓、72-环状楔块顶面、73-环状楔块构件。

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-图11所示，本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其包括上座板1、平面滑板2、球冠3、球面滑板4、底盆5、环状套箍6以及环状锲块7，其中，所述上座板1和底盆5分别固定安装于主梁9的底面和垫石10的顶面，在支座中主要起支撑稳定作用，所述平面滑板2设于球冠3顶面，与上座板1滑动连接，组成滑动副，满足桥梁支座平面滑动功能要求，所述球面滑板4设于底盆5的上凹面，同时与球冠3转动连接，组成转动副，满足桥梁支座转动功能要求，进一步地，在球冠3顶部边缘设有可调节直径大小的环状锲块7，该锲块的上表面为内低外高的倾斜面，而环状套箍6设于环状锲块7顶部，与之接触连接，通过调节环状锲块7的直径大小，可以抬高或降低环状套箍6的高度，调整环状套箍6的顶面与平面滑板2顶面的距离，保障平面滑板2具有充足的外露厚度，延长其使用寿命；当环状套箍6顶面的高度低于球冠3的顶面时，只需将上座板1抬离平面滑块2表面，即可从支座侧面取出平面滑板2，无需将桥梁支座整体更换，有效降低了桥梁支座服役过程中的维修养护成本。

进一步地，如图1-图3所示，所述球冠3底面为凸球面，而底盆5顶部设有与之配合的凹球面，球面滑板4同样为凹球面形式，固定安装于底盆5的凹球面中，球冠3的凸球面与球面滑板4贴合，形成可自由转动的转动副，进一步地，球冠3的球冠顶面31与环状套箍6组成滑板凹槽32，平面滑板2贴合设于滑板凹槽32中，受该凹槽的限制作用，上座板1与平面滑板2发生相对滑动时，平面滑板2与球冠3之间无相对运动，优选地，平面滑板2采用高分子聚酯类化合物，其弹性模量为1500～2000MPa，摩擦系数为0.02～0.03，且长距离干磨线磨耗率不大于30μm/km，保证平面滑板2满足桥梁支座的使用需求。

进一步地，如图2-图7所示，所述环状锲块7包括连接螺栓71、环状锲块顶面72以及环状锲块构件73，其中环状锲块构件73为环状锲块7等分后的弧形组件，在该实施例中四个环状锲块构件73首尾相连可拼接成环状，在环状锲块构件73的两端设有通孔，通过连接螺栓71可将多个环状锲块构件73的首尾固定连接，继续将连接螺栓71拧入可缩短相邻环状锲块构件73端部的间距，从而达到缩小环状锲块7直径的目的，而环状锲块顶面72为倾斜面，具体地，其靠近内缘的一侧高度降低，即该倾斜面向圆心内侧倾斜。所述环状套箍6为规则的圆环状结构，包括位于内圈的环状套箍内侧面61，环状套箍6的底面与所述环状锲块顶面72接触，进一步地，在球冠顶面31的外缘设有限位台阶，该限位台阶包括台阶立面和台阶底面，用于限位固定环状套箍6和环状锲块7，进一步地，环状锲块7安装于限位台阶，且下表面与所述台阶底面接触，而环状套箍内侧面61与所述台阶立面接触，其下表面的外缘与所述倾斜面接触，易于理解地，当拧紧连接螺栓71缩小环状锲块7的直径时，所述倾斜面向环状锲块7圆心内移，环状套箍6与环状锲块构件73发生相对运动，此时环状套箍6底面外缘向倾斜面更高的一侧滑动，从而达到将环状套箍6水平推高的目的，相反地，放松连接螺栓71使得环状锲块7直径变大，此时环状套箍6向下移动，其上下调节的过程都为无级调节，优选地，当环状套箍6向上调高超出球冠顶面31时，前者的内侧面与所述平面滑板2的侧立面接触；进一步地，在桥梁支座使用过程中，当上座板1在滑动过程中逐渐磨损平面滑板2，后者变薄使得上座板1下降，更加接近所述环状套箍6的顶面，此时通过调低环状套箍6的高度增加了平面滑板2的外露高度，增加了其累计可磨损的距离，提高了支座的耐久性。

进一步地，如图1、以及图8至图12所示，在对支座进行维护保养时，由于滑动副是主要磨损部位，因此平面滑板2在支座结构中磨损更为严重，往往先于其它部件失效，当需要对平面滑板2进行更换时，将液压千斤顶8固定于垫石10表面，顶升至接触上座板1，进一步地，将环状套箍6顶面调至低于球冠顶面31，即可将平面滑板2全部露出，最后取出并更换平面滑板2即可完成对滑动副的维护，本支座可对易于磨损的平面滑板2进行单独更换，无需更换整体支座和中断桥梁交通，降低了支座服役过程中的维护成本，而液压千斤顶8作为临时支撑点，仅需将上座板1抬升至平面滑板2不受竖向荷载即可，提高了作业效率的同时避免了顶升上座板1时导致主梁9出现过大的附加应力，致使主梁9发生局部损伤。

如图1-图12所示，按照本发明的另一个方面，本发明提供一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的调节方法，具体包括：

S100，调节滑板外露高度；

具体地，当上座板1对平面滑板2的表面磨损而接近环状套箍6时，将环状锲块7的直径调大，即将环状锲块构件73的首尾的连接螺栓71拧出，使得环状锲块构件73之间的间距扩大而减小环状套箍底面与环状楔块顶面的接触半径，从而使得环状套箍6的高度下降，增大平面滑板2外露高度，保证上座板1与平面滑板2组成的滑动副能继续工作。

S200，判断是否更换滑板；

具体地，在维护保养支座时，检查平面滑板2的外露厚度是否满足继续使用的要求，若满足使用要求，且其外露高度不足时，重复进行S100步骤，当平面滑板2的厚度不足以支持支座正常工作，则进行S300步骤。

S300，滑板全部外露；

具体地，将环状锲块7的直径调大或解除拆离，即将环状锲块构件73的首尾的连接螺栓71拧出，使得环状锲块构件73之间的间距扩大，从而使得环状套箍6的高度下降，环状套箍6的顶面低于球冠顶面31，此时平面滑板2全部外露，解除对其侧向约束。

S400，支撑上座板并更换滑板；

具体地，使用液压千斤顶8将上座板1抬离平面滑板2表面，使两者脱离接触，然后将已磨损的平面滑板2取出，并在相同位置替换进入新的平面滑板，然后通过液压千斤顶8将上座板1下放至重新接触新的平面滑板2上表面，最后拆除液压千斤顶8，并将环形锲块7的直径调小或装入，使得环状套箍6上升，直至升至平面滑板2所需要保留的外露厚度。

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 (9)

1.一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，包括：

上座板(1)、平面滑板(2)、球冠(3)、球面滑板(4)、底盆(5)、环状套箍(6)、环状锲块(7)以及液压千斤顶(8)，所述平面滑板(2)设于所述球冠(3)顶面，与所述上座板(1)滑动连接，所述球冠(3)设于所述底盆(5)上；

所述球冠(3)顶面边缘设有限位台阶，所述环状锲块(7)设于所述限位台阶上，所述环状套箍(6)设于所述环状锲块(7)顶部，且与所述球面滑板(4)滑动连接，所述环状锲块(7)包括连接螺栓(71)和环状锲块构件(73)，所述环状锲块构件(73)首尾通过连接螺栓(71)固定，所述连接螺栓(71)用于根据所述平面滑板(2)的磨损程度实时调节所述环状锲块(7)的直径，从而调节所述环状套箍(6)的水平高度，保障所述上座板(1)与平面滑板(2)始终构成滑动摩擦副；所述液压千斤顶(8)固定于垫石(10)表面，所述液压千斤顶(8)顶升所述上座板(1)抬升至所述平面滑板(2)不受竖向荷载；

所述环状锲块(7)包括环状锲块顶面(72)，所述环状锲块顶面(72)为向环状锲块(7)圆心倾斜的倾斜面，所述环状套箍(6)与所述环状锲块顶面(72)接触。

2.根据权利要求1所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述环状锲块构件(73)的两端设有通孔，通过多个所述连接螺栓(71)可将多个环状锲块构件(73)的首尾固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述环状套箍(6)为规则的圆环状结构，包括位于内圈的环状套箍内侧面(61)。

4.根据权利要求3所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述环状套箍(6)下表面的外缘与所述环状锲块顶面(72)接触。

5.根据权利要求3所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述限位台阶包括台阶立面和台阶底面，所述环状锲块(7)下表面与所述台阶底面贴合，所述环状套箍内侧面(61)与所述台阶立面贴合。

6.根据权利要求5所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述球冠(3)顶面设有滑板凹槽(32)，所述滑板凹槽(32)和所述环状套箍内侧面(61)共同用于限制所述平面滑板(2)的位移。

7.根据权利要求6所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，所述平面滑板(2)底面贴合设于所述滑板凹槽(32)的内部。

8.根据权利要求1或2所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座，其特征在于，包括球面滑板(4)，所述球面滑板(4)设于所述底盆(5)内，且与所述球冠(3)转动连接。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述的一种可快速更换滑板的耐久型桥梁支座的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，调节滑板外露高度，当平面滑板严重磨损时，其顶面接近环状套箍(6)顶面时，将环状锲块(7)构件的首尾的连接螺栓拧出，使得环状锲块(7)构件首尾间距扩大而减小环状套箍(6)底面与环状楔块顶面(72)的接触半径，从而使得环状套箍的高度下降，增大平面滑板(2)外露高度，保障上座板与平面滑板组成的滑动副能继续工作；

S200，判断是否更换滑板，在维护保养支座时，检查平面滑板的外露厚度是否满足继续使用的要求，若满足使用要求，且其外露高度不足时，重复进行S100步骤，当平面滑板的厚度不足以支持支座正常工作，则进行S300步骤；

S300，将滑板全部外露，将环状锲块的直径调大或解除拆离，使得环状锲块构件首尾之间的间距扩大，从而使得环状套箍的高度下降，环状套箍的顶面低于球冠顶面，此时平面滑板全部外露，解除对其侧向约束；

S400，支撑上座板并更换滑板，使用液压千斤顶将上座板抬离平面滑板表面，使两者脱离接触，然后将已磨损的平面滑板取出，并在相同位置替换进入新的平面滑板，然后通过液压千斤顶将上座板下放至重新接触新的平面滑板上表面，最后拆除液压千斤顶，并将环形锲块的直径调小或装入，使得环状套箍上升，直至升至平面滑板所需要保留的外露厚度。