CN206173793U - 球型支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球型支座，其滑移组件包括：第二球冠衬板；第一球冠衬板；缓冲芯，设置在连接孔与过孔内，用于第一球冠衬板与第二球冠衬板的具有预定连接强度的连接；以及滑板组件，设置在第一球冠衬板的上表面与上支座板的下表面之间，用于提供平面滑移面。依据本实用新型在满足较好的抗震性能和转动性能条件下，不容易产生有害分力。

Description

球型支座

技术领域

本实用新型涉及一种球型支座。

背景技术

桥梁支座有多种类型，例如球型支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座等，桥梁支座的作用主要有两点，其一是将桥梁载荷（动载和静载）有效传递到桥墩，其二则是用以克服梁体因受制动力、环境温度、混凝土收缩或徐变以及载荷作用等引起的位移产生的梁体偏压。例如在桥体横向，如果因环境温度发生变化，导致梁体边长，而墩柱之间的间距不变，若梁体与墩柱之间是刚性的连接，则刚性连接的部分有可能会被剪断或者梁体对连接部分产生很大的剪切力。桥梁支座则使梁体尽可能正压在墩柱上。

因桥梁与墩柱之间的连接结构不仅需要面对水平方向的位移，还会因竖向压缩变形或者不同部分变形幅度不一致而产生转角变形，由此产生了既满足适应移动变形又适应转动变形的滚动球型支座。

球型支座对外部因素的相应体现在摩擦面的数量和摩擦面自身属性，随着摩擦面的增多，球型支座对震动、转动、平移的响应能力提高，但横向稳定性也会变差，而导致承载能力下降，因此，摩擦面数量应控制在合理的范围内。

中国专利文献CN101705722A公开了一种双曲面减震抗拉支座，是一种球型支座的变形，其等效的具有两个球型支座，同时为了保证在增加了滑移面或者转动配合面的条件下，具有比较高承载能力，其下支座板构造出圆形腔体，圆形腔体还要构造出内弧表面。整体结构需要考虑的因素较多，结构相对比较复杂。

中国专利文献CN105755953A公开了一种三重摩擦摆支座，也是一种球型支座，该球型支座区别于现有的具有单球冠结构的球冠衬板，而采用了具有上下两个球冠的球冠衬板，该种结构有效的简化了桥梁支座的结构，不过，两个正反的球冠在支撑的中心不在球冠的轴心时，会产生与下支座板成一定偏斜角度的附加力矩，该附加力矩属于有害分力，当偏斜较大时可能会对支座产生损伤。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种在满足较好的抗震性能和转动性能条件下，不容易产生有害分力的球型支座。

本实用新型采用以下技术方案：

一种球型支座，包括上支座板和与该上支座板对位并具有第一球窝的下支座板，以及设置在上支座板与下支座板间的滑移组件，所述滑移组件包括：

第二球冠衬板，该第二球冠衬板的下部为与第一球窝配合的球面，上部则开有开口向上的第二球窝，并在第二球窝的中心形成有轴线向下的连接孔；

第一球冠衬板，该第一球冠衬板的下部为与第二球窝配合的球面，上表面则是平面，且在该第一球冠衬板的中心开有与连接孔对位的过孔；

缓冲芯，设置在连接孔与过孔内，用于第一球冠衬板与第二球冠衬板的具有预定连接强度的连接；以及

滑板组件，设置在第一球冠衬板的上表面与上支座板的下表面之间，用于提供平面滑移面。

上述球型支座，可选地，所述连接孔为盲孔，所述缓冲芯连接过孔与连接孔后，过孔进口端留有预定深度。

可选地，还包括恰好垫满过孔进口端留有的预定深度部分的垫层。

可选地，所述垫层为橡胶垫层。

可选地，第一球冠衬板与第二球窝具有第一配合结构，而第二球冠衬板与第一球窝间具有与第一配合结构性质相同的第二配合结构。

可选地，第一配合结构在配合的球面间设有球面聚乙烯板。

可选地，围绕第一配合结构设有第二密封圈，而围绕第二配合结构则设有第三密封圈。

可选地，所述第二球冠衬板的边缘设有向上延伸的凸缘，用于约束第一球冠衬板的滑移范围。

可选地，所述滑板组件包括：

平面聚四氟乙烯板，通过预设在第一球冠衬板上表面上的凹槽而设置在第一球冠衬板上；

平面不锈钢滑板，叠置在平面聚四氟乙烯板上。

可选地，下支座板在设有球窝的部位进一步向外延展形成外缘；

上支座板相应于外缘设有径向阻挡外缘的挡板。

依据本实用新型，其具有两个球冠衬板，但其中一个球冠衬板的大部分结构容置在另一个球冠衬板内，尽管增加了一个球冠衬板，但其整体结构在竖直方向上并没有明显的增大。两个球冠衬板受缓冲芯连接的影响，正常情况下只有一个球冠衬板起作用，当遇到比较大的滑移条件成就时，缓冲芯被剪断，增加一个滑移面，进一步吸能减震。基于上述说明可知，由于缓冲芯将两个球冠衬板连接为一体，其整体的承载能力并没有明显的下降，并在需要较大滑移能力时，随着缓冲芯的剪断而获得，换言之，该种结构具有滑移能力比较强的适应的条件下，其承载能力没有明显的下降。

同时，还保留了滑板组件，不致使球冠衬板部分产生比较大的滑移，而不会产生过大的有害的附加力，从而支座的承载力在支座完成对外部缓冲、减震的条件下，并没有明显的下降。

附图说明

图1为依据本实用新型的一种球型支座的主视半剖结构示意图。

图中：1.锚固螺栓，2.上支座板，3.平面不锈钢滑板，4.平面聚四氟乙烯板，5.第一球冠衬板，6.第一密封圈，7.第二密封圈，8.挡板，9.防尘围板，10.外缘，11.下支座板，12.锚固螺栓，13.第三密封圈，14.第二球面衬板，15.第一球面聚四氟乙烯板，16.第二球面聚四氟乙烯板，17.缓冲芯，18.橡胶垫层。

具体实施方式

如图1所示的一种球型支座，按照常规的理解，球型支座是上下结构，基础结构是上支座板2和下支座板11确定的上下结构。同时对于球型支座中的球型是指其核心的滑移面具有球面，如图中所示的第一球冠衬板5和第二球冠衬板14，其滑移面是球面。因其具有球面，因此整体上称此类桥梁支座为球型支座。

其中的球面是部分球面，连通例如第一球冠衬板5本体是一个球冠结构，传统的球面衬板的球面位于下面，球冠的截平面位于上面，构成球冠衬板的上表面。

在方位上，如图1所示，为半剖结构的轴线可知，通常，朝向轴线侧为内侧，远离轴线侧为外侧。

下支座板11一般通过如图1中所示的锚固螺栓12固定在例如桥梁墩柱上，从而使载荷落架。

承载转嫁的第一个部分是第一球窝，通常在下支座板上形成一个凸台，该凸台一般是短圆柱，在短圆柱的上端开设球窝，即前述的第一球窝，球窝的曲率一般与所配合球冠衬板的曲率相同，在一些应用中也可以相似，相似的条件在于配合面含有配合介质层或者板。

而对于上支座板2，正常的安装状态下，其中心轴线与下支座板11的中心轴线相同，即从承载的重心来看，上支座板2的重心应当落在图中所示的中心轴线上（半剖结构的分界线）。

上支座板2通常通过如图1中所示的锚固螺栓1连接于例如桥梁梁体 的下表面。

上支座板2与下支座板11间不是刚性连接，而是存在滑移组件，从而能够把刚性的冲击变成相对柔性的冲击，例如滑移，从而产生耗能，减轻例如地震对桥梁结构的损伤。

滑移组件所涉及到的滑移面通常多于一个，一般是两到三个，最多是四个，太多时会影响桥梁支座的承载能力，具体表现在横向稳定性上。此外，多个滑移面在桥梁支座轴线方向上的叠置，会增加桥梁支座在该方向上的高度，高度越高，稳定性就越差，在已知的试图增加滑移面的结构中，都不可避免的会增加桥梁支座本身的高度，造成其稳定性变差。

而本实用新型中，则充分利用了球冠自身的特点，只在在一个球冠衬板上成型出一个球窝，充分利用球冠衬板自身的结构，而降低在增加滑移面的条件下对桥梁支座稳定性的影响。于此，在说明书附图1中，两个球冠衬板的配合结构可以清晰的反映出这一结构特点。

如果两个球冠衬板的球面相悖，则必然会增加桥梁支座的高度。如背景技术中所引用的现有技术。并且我了提高稳定性，不得不进一步增加下支座板11的辅助结构。

两个球冠衬板中的第二球冠衬板14是图中位于下面的球冠衬板，该第二球冠衬板14的下部为与第一球窝配合的球面，其配合方式与现有的球冠衬板与球窝的配合结构基本类似，构成第一球面滑移面。

区别于现有的球冠衬板，在第二球冠衬板14的上部，形成开口向上的第二球窝，开设方式与第一球窝相似，都是用于接纳上面的载荷，换言之，第一球窝和第二球窝在初始状态下的轴线是相同的，并且与桥梁支座自身的轴线也是一致的。

图中容纳缓冲芯17的部分构造在第一球冠衬板5和第二球冠衬板14上，位于第二球冠衬板的部分，也是球冠衬板的轴线为准，从第二球窝底部向下开孔，所开孔为连接孔，该连接孔的轴线如图1所示也是第二球冠衬板14的轴线，换言之，连接孔是第二球冠衬板14的中心孔。

再看第一球冠衬板5，其形状与已知传统的球冠衬板比较相似，其配合则表现在冠部也就是下部为与第二球窝配合，形成再一个滑移面，即第二球面滑移面，上表面则是平面（图中带有凹槽，用于部分地容置图中所示平面聚四氟乙烯板4）。

同时，如前所述，用于容置缓冲芯17的另一部分结构则是形成在第一球冠衬板5中心的过孔，该过孔如前类似，该过孔应当是第一球冠衬板5的中心孔。

那么关于缓冲芯17，则用于连接第一球冠衬板5和第二球冠衬板11，使其在缓冲芯17的连接强度范围内构成为一体，整体上相当于一个球冠衬板。换言之，在不需要较大的滑移时，第一球面滑移面与滑板组件所形成的滑移面协同进行减震、耗能。当需要较大的滑移时，或者说超过缓冲芯17的连接强度，从而被剪断时，会增加一个滑移面，即第二球面滑移面。

关于缓冲芯17，其直径大致是第一球冠衬板5截取面直径的八分之一，一定的形体有利于提高抗剪截面系数，同时整体刚度相对也较好。

下面涉及到第三个滑移面，即滑板组件与上支座板2间所构造出，即设置在第一球冠衬板5的上表面与上支座板2的下表面之间，用于提供平面滑移面，如图1中所示的平面聚四氟乙烯板4和平面不锈钢板3，平面不锈钢3与上支座板2的下表面间形成一个平面滑移面。

受平面滑移面的影响，两个球面滑移面在水平方向上滑移的量度减小，所产生的附加力相对较小，对桥梁支座的损害减小。

对于所述连接孔可以选用通孔，也可以选择盲孔，如图1所示，所述缓冲芯17穿过过孔后打入连接孔，为了有效的控制打入的深度，连接孔采用盲孔。在此条件下缓冲芯17连接过孔与连接孔后，过孔进口端留有预定深度，避免缓冲芯17对滑板组件的干涉。例如缓冲芯17从过孔上端部分的露出，则会使平面聚四氟乙烯板4产生变形，从而会平面不锈钢滑板3的滑移。

如果连接孔采用通孔，则需要控制将缓冲芯17打入到连接孔的深度，从而避免对第三个滑移面的干涉和对第一球面滑移面的干涉。

在缓冲芯17上端或者说过孔进口端预留的空间，有利于有效的避免干涉。

在优选的实施例中，还包括恰好垫满过孔进口端留有的预定深度部分的垫层，如图1中所示的橡胶垫层18。

平面聚四氟乙烯板4在第一球面衬板5上的凹槽内大致固定，橡胶垫层18有利于减轻减震过程中的产生的可能的缓冲芯17的窜动，尤其是作用晃动（震动更多的是机械波，向单一个方向震动的可能性很小，晃动可能会使缓冲芯17部分的脱出），起到一个预先的遮蔽作用。

关于第一球冠衬板5与第二球窝所具备的第一配合结构，即前述的第一球面滑移面，可以采用传统的面面接触的滑移面，相应地第二球冠衬板14与第一球窝间具有与第一配合结构性质相同的第二配合结构，即前述的第二球面滑移面，两者性质相同，整体结构简单，设计制造难度低。

为了降低第一球面滑移面和第二球面滑移面的摩擦系数，在一些实施例中，例如第一配合结构在配合的球面间设有球面聚乙烯板，如图中所示的第一球面聚四氟乙烯板15，两个球面滑移面性质相同，第二球面滑移面也附配滑移介质，如图中所示的第二球面聚四氟乙烯板16。

在一些实施例中可以进一步改善第一球面滑移面和第二球面滑移面的摩擦环境，在滑移面上构造沟槽，作为油槽，用于存储例如润滑脂。

当摩擦面封有润滑脂时，需要对摩擦面做出合适的密封，此外，即便是常规的摩擦结构，需要考虑磨粒磨损的产生，避免细小的磨料或者灰尘进入，围绕第一配合结构设有第二密封圈7，而围绕第二配合结构则设有第三密封圈13。

进一步地，图中可见，还具有第一密封圈6，第一密封圈用于保护滑板组件。

此外，整体上，于上支座板2的外围还设有防尘围板9，用于减少灰尘对滑移组件的影响。

于优选的实施例中，所述第二球冠衬板14的边缘设有向上延伸的凸缘，用于约束第一球冠衬板5的滑移范围，以使桥梁支座相对稳定。

凸缘的高度低于第一球冠衬板5最高平面5mm，避免凸缘与上支座板2产生干涉。

凸缘内侧与第一球冠衬板5的间距大致在30mm，所约束的空间能够在保证第一球面衬板5具有相对较大的活动范围的条件下，又不使其活动范围过大。

此外，下支座板11在设有球窝的部位进一步向外延展形成外缘10；

上支座板2相应于外缘10设有径向阻挡外缘10的挡板8。

挡板8与外缘10的配合一定程度上可以起到一定的震动阻尼作用，此外，也能够使整体结构的稳定性变好。

Claims (10)

1.一种球型支座，包括上支座板（2）和与该上支座板（2）对位并具有第一球窝的下支座板（11），以及设置在上支座板（2）与下支座板（11）间的滑移组件，其特征在于，所述滑移组件包括：

第二球冠衬板（14），该第二球冠衬板（14）的下部为与第一球窝配合的球面，上部则开有开口向上的第二球窝，并在第二球窝的中心形成有轴线向下的连接孔；

第一球冠衬板（5），该第一球冠衬板（5）的下部为与第二球窝配合的球面，上表面则是平面，且在该第一球冠衬板（5）的中心开有与连接孔对位的过孔；

缓冲芯（17），设置在连接孔与过孔内，用于第一球冠衬板（5）与第二球冠衬板（14）的具有预定连接强度的连接；以及

滑板组件，设置在第一球冠衬板（5）的上表面与上支座板（2）的下表面之间，用于提供平面滑移面。

2.根据权利要求1所述的球型支座，其特征在于，所述连接孔为盲孔，所述缓冲芯（17）连接过孔与连接孔后，过孔进口端留有预定深度。

3.根据权利要求2所述的球型支座，其特征在于，还包括恰好垫满过孔进口端留有的预定深度部分的垫层。

4.根据权利要求3所述的球型支座，其特征在于，所述垫层为橡胶垫层（18）。

5.根据权利要求1-4任一所述的球型支座，其特征在于，第一球冠衬板（5）与第二球窝具有第一配合结构，而第二球冠衬板（14）与第一球窝间具有与第一配合结构性质相同的第二配合结构。

6.根据权利要求5所述的球型支座，其特征在于，第一配合结构在配合的球面间设有球面聚乙烯板。

7.根据权利要求5所述的球型支座，其特征在于，围绕第一配合结构设有第二密封圈（7），而围绕第二配合结构则设有第三密封圈（13）。

8.根据权利要求1-4任一所述的球型支座，其特征在于，所述第二球冠衬板（14）的边缘设有向上延伸的凸缘，用于约束第一球冠衬板（5）的滑移范围。

9.根据权利要求1-4任一所述的球型支座，其特征在于，所述滑板组件包括：

平面聚四氟乙烯板（4），通过预设在第一球冠衬板（5）上表面上的凹槽而设置在第一球冠衬板（5）上；

平面不锈钢滑板（3），叠置在平面聚四氟乙烯板（4）上。

10.根据权利要求1-4任一所述的球型支座，其特征在于，下支座板（11）在设有球窝的部位进一步向外延展形成外缘（10）；

上支座板（2）相应于外缘（10）设有径向阻挡外缘（10）的挡板（8）。