铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座及其施工方法.pdf

本发明涉及一种铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座及其施工方法，支座的下支座板为楔形，下支座板的上表面与梁上纵坡平行；下支座板与支座垫石间水平密贴并用锚固螺栓连接；支座的上支座板和球冠衬板斜置，使桥梁和支座间能直接自由纵向移动。施工方法是，支座垫石顶面清凿及复测，支座锚栓对位，纵向活动球型支座吊装就位、锚栓孔压浆、周边封堵，下座板压浆。本发明在铁路桥梁纵向伸缩变形时，球形支座滑动面始终与桥梁梁上纵坡保持平行；铁路桥梁能够自由纵向移动，适应铁路桥梁的纵向变形，避免支座脱空及桥面或轨道抬升等现象出现。其结构受力合理、施工简洁，行车平稳舒适，耐久性好及维护方便，已应用于沪通长江大桥。

1.  铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座，其特征在于：纵向活动球型支座的下支座板的上表面与梁上纵坡平行，下支座板设计为楔形，桥梁在楔形块表面能纵向自由移动；下支座板与支座垫石水平密贴并用锚固螺栓连接；球型支座的上支座板和球冠衬板斜置，上下支座板形成一对纵向滑动摩擦副，使纵向活动球型支座滑动面始终与钢梁设计纵坡保持平行。

2.  根据权利要求1所述的铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座，其特征在于：纵向活动球型支座的下支座板上表面包覆不锈钢板，球冠衬板下表面包覆四氟乙烯板，纵向活动球型支座的滑动由下支座板和球冠衬板之间组成的滑动面来实现。

3.  施工权利要求1所述的铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座的方法，施工的具体步骤如下：
(1)支座垫石顶面清凿及复测，根据施工设计图纸，确定纵向活动球型支座的摆放方向，尤其是纵向活动球型支座的主位移方向，保证各纵向活动球型支座安装方向正确；
(2)支座锚栓对位，在纵向活动球形支座垫石上按设计图纸预留锚栓孔位置，并设置定位钢筋以保证孔道在浇注混凝土振捣时不偏位，确保其垂直度；
(3)纵向活动球型支座吊装就位；
(4)纵向活动球型支座锚栓孔压浆；
(5)纵向活动球型支座周边封堵；
(6)纵向活动球形球型支座下座板压浆。

铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座及其施工方法。
背景技术
球型支座作为一种特异功能的新型支座具有转动能力强、无方向性、并能预先调整支座上板的角度,能够满足桥梁结构多向转动的变形特性,桥梁支座直接影响到桥梁使用寿命和交通安全顺畅。目前支座的主要病害包括：⑴支座脱空：支座垫石和梁底钢板不水平；⑵支座异常变形；⑶支座不能正常滑动；⑷支座开裂。
传统球型支座结构见图2、3。球形支座的位移是由下支座板与球冠衬板的相对滑动来实现的。当桥梁需要设置纵坡时，是在楔形钢板4上表面设纵坡3，下表面为水平面；楔形钢板上表面与钢梁5栓接。球型支座的上支座板6、球冠衬板7和下支座板1均水平放置，球形支座的滑动面为水平面。该结构会带来以下一些问题：
(1)通过在支座垫石上的砂浆垫层设纵坡，由于垫石尺寸较小无法消除预制误差，加之砂浆垫层的耐磨损性和耐久性差，因而难以实现预定的纵坡值；
(2)通过在桥梁底焊接楔形钢板设纵坡，保证球型支座水平放置，实现梁体与球型支座之间密贴，这种做法常用于公路桥梁，但存在桥梁在荷载(含温度变化)作用下，球型支座在纵向往复运动，导致桥梁梁端桥面抬升或降低(见图3)，影响车辆的平顺运行。对于铁路桥会使梁端钢轨抬升或降低，导致钢轨变形过大，影响轨道线路的平顺，同时也会使轨道产生很大的附加应力，存在较大隐患，严重影响桥梁整体的使用性能和列车运行安全。
鉴于目前许多桥梁都设置有纵坡，现有的球型支座不能解决或避免球型支座滑动引起的球型支座脱空及桥面或轨道抬升。为了解决这一难题，需要对球型支座结构进行创新设计。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一既能满足铁路桥梁纵坡要求，同时避免由于支座的纵向移动，导致铁路桥梁端部桥面或轨道产生抬升作用，使轨道平顺，行车平稳、舒适、安全，耐久性好，维护工作量少的铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座及其施工方法。
本发明目的的实现方式为，铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座，纵向活动球型支座的下支座板的上表面与梁上纵坡平行，下支座板设计为楔形，桥梁在楔形块表面能纵向自由移动；下支座板与支座垫石水平密贴并用锚固螺栓连接；球型支座的上支座板和球冠衬板斜置，上下支座板形成一对纵向滑动摩擦副，使纵向活动球型支座滑动面始终与钢梁设计纵坡保持平行。
铁路桥梁用桥面或轨道无抬升纵向活动球型支座的施工方法，施工的具体步骤如下：
(1)支座垫石顶面清凿及复测，根据施工设计图纸，确定纵向活动球型支座的摆放方向，尤其是纵向活动球型支座的主位移方向，保证各纵向活动球型支座安装方向正确；
(2)支座锚栓对位，在纵向活动球形支座垫石上按设计图纸预留锚栓孔位置，并设置定位钢筋以保证孔道在浇注混凝土振捣时不偏位，确保其垂直度；
(3)纵向活动球型支座吊装就位；
(4)纵向活动球型支座锚栓孔压浆；
(5)纵向活动球型支座周边封堵；
(6)纵向活动球形球型支座下座板压浆。
本发明主要特点如下：
(1)下支座板的上表面与桥梁梁上纵坡平行，下支座板与支座垫石水平密贴并用锚固螺栓连接；在桥梁纵向移动时，由于纵向活动球型支座滑动面始终与桥梁梁上纵坡保持平行，梁体结构可以纵向自由变形而不产生竖向位移变化，避免钢轨产生附加力；
(2)下支座板设计为楔形，主梁通过纵向活动球型支座能实现纵向自由移动，既能传递纵向活动球型支座承受的反力，又能充分适应梁体的自由变形，避免纵向活动球型支座移动导致桥面或轨道抬升现象出现，从而延长桥面或轨道使用寿命,提高桥面行车稳定性和安全性。
(3)纵向活动球型支座不使用橡胶承压，不存在纵向活动球型支座中橡胶变硬老化等对球型支座转动性能及耐久性的影响，耐磨损性强，因此对于北方低温地区桥梁也同样适用。
本发明的纵向活动球型支座具有结构受力合理、施工简洁，功能完善，行车平稳舒适，耐久性好及维护工作量小，便于养护更换等优点，为桥梁设计领域开辟了新的途径，具有广泛的推广应用前景。本发明已应用于沪通长江大桥工程，目前大桥已完成施工图设计。
附图说明
图1是本发明结构示意图，
图2是传统采用楔形钢板设纵坡的支座结构图，
图3是传统球型支座发生纵向位移的示意图。
具体实施方式
下面参照附图详述本发明。
参照图1，纵向活动球型支座的下支座板1的上表面与钢梁5的梁上纵坡平行，下支座板设计为楔形，桥梁在楔形块表面能纵向自由移动。下支座板1与支座垫石2水平密贴并用锚固螺栓连接。球型支座的上支座板6和球冠衬板7均按照梁上纵坡斜置，上下支座板形成一对纵向滑动摩擦副，使纵向活动球型支座滑动面始终与钢梁5设计纵坡保持平行。
下支座板1的上表面与梁上纵坡平行，下座板与支座垫石保持水平并用锚固螺栓连接，纵向活动球型支座发生纵向位移时，纵向活动球型支座滑动面始终与钢梁保持平行，桥梁通过支座实现纵向移动，避免纵向活动球型支座脱空及桥面或轨道抬升等现象出现，提高桥面行车稳定性和安全性。
本发明的工作原理为：
纵向活动球型支座的纵向位移功能是由球冠衬板和下座板之间的滑动来实现的。
纵向活动球型支座在纵向发生位移或转动后并不影响主结构受力，当纵向活动球型支座受外力纵向滑动时，滑动面始终与梁上纵坡保持平行。避免产生额外的附加力对钢梁梁体及轨道产生不利影响。
纵向活动球型支座的转动功能由上支座板和球冠衬板之间球形接触面的相对 滑动来实现。
本发明的施工的具体步骤如下：
(1)支座垫石顶面清凿及复测，根据施工设计图纸，确定纵向活动球型支座的摆放方向，尤其是纵向活动球型支座的主位移方向，保证各纵向活动球型支座安装方向正确无误；
(2)纵向活动球型支座锚栓对位，在纵向活动球形支座垫石上按设计图纸预留锚栓孔位置，并设置定位钢筋以保证孔道在浇注混凝土振捣时不偏位，确保其垂直度；
(3)纵向活动球型支座吊装就位；
(4)纵向活动球型支座锚栓孔压浆；
(5)纵向活动球型支座周边封堵；
(6)纵向活动球形球型支座下座板压浆。
本发明在运营期间的更换维护：
桥梁纵向活动球型支座更换总体方案是:做好各方面的施工准备，封锁线路后，采用大吨位油压千斤顶将墩顶的梁体同时顶起，将旧纵向活动球型支座拉出桥梁外，凿出灌浆料后重新安装新纵向活动球型支座就位，梁体下落，灌注灌浆料，达到强度后退出千斤顶，恢复线路通行。
本发明设计使用寿命不少于60年，运营期间应定期对纵向活动球型支座结构和锚栓进行涂装防护。检查纵向活动球型支座锚栓有无剪断,纵向活动球型支座防尘密封裙有无破损；校核并定点检查纵向活动球型支座高度变化,以便校核支座内四氟乙烯板的磨损情况,当纵向活动球型支座高度变化超过3mm时,应考虑是否更换四氟乙烯板。
本发明具有结构受力合理、施工简洁，使用功能完善，行车平稳舒适，耐久性好及维护工作量小，便于养护更换等优点，为桥梁设计领域开辟了新的途径，具有广泛的推广应用前景。本发明经简单调整，可用于纵向活动支座，多向活动支座的设计和制造，避免铁路梁端桥面或轨道抬升对行车影响。本发明已应用于沪通长江大桥工程，目前大桥已完成施工图设计。