一种曲面转动支座.pdf

本发明属于桥梁工程技术领域，公开了一种曲面转动支座。构成该曲面转动支座的技术方案包括有分别与梁体和桥墩通过连接机构固定连接的上支座板和下支座板，下支座板顶面为凸状曲面，上支座板的底面为和下支座板凸状曲面对应的凹状曲面；在下支座板凸状曲面或上支座板凹状曲面上镶嵌有四氟滑板；通过镶嵌在上述上支座板或下支座板曲面上的四氟滑板与对应的下支座板或上支座板之间的滑动来实现支座转角的需要。该技术方案解决了目前曲面转动支座结构不合理的缺陷。

1、  一种曲面转动支座，包括分别与梁体和桥墩通过连接机构固定连接的上支座板和下支座板，其特征在于：所述的下支座板顶面为凸状曲面，所述的上支座板的底面为和下支座板凸状曲面对应的凹状曲面；在所述下支座板凸状曲面或所述上支座板凹状曲面上镶嵌有四氟滑板；通过镶嵌在上述上支座板或下支座板曲面上的四氟滑板与对应的下支座板或上支座板之间的滑动来实现支座转角的需要。

2、  根据权利要求1所述的一种曲面转动支座，其特征在于：在所述的上支座板和下支座板间的侧部设置有第一防尘密封圈。

3、  根据权利要求1所述的一种曲面转动支座，其特征在于：在所述的上支座板凹状曲面上或下支座板凸状曲面设置有对应的凹状曲面或凸状曲面形状的不锈钢板。

4、  根据权利要求1或3所述的一种曲面转动支座，其特征在于：在所述的凹状曲面或凸状曲面为柱状曲面。

5、  根据权利要求1或3所述的一种曲面转动支座，其特征在于：在所述的凹状曲面或凸状曲面为球冠状曲面。

6、  根据权利要求1或3所述的一种曲面转动支座，其特征在于：所述的上支座板分为上支座平板和支座板上、下两部分；其中所述的上支座平板与梁体间通过连接机构固定连接，在所述的上支座平板和支座板间分别固定有平面不锈钢板和平面四氟滑板。

7、  根据权利要求6所述的一种曲面转动支座，其特征在于：在所述的上支座平板和支座板的侧部设置有第二防尘密封圈。

8、  根据权利要求6所述的一种曲面转动支座，其特征在于：所述的上支座平板的周边侧为弯曲结构，并在其内侧部与支座板间设置有单向滑动控制机构。

一种曲面转动支座
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种具有超高承载性能的曲面转动支座。
背景技术
支座是位于桥梁上部结构和下部结构之间的传力装置。按《桥梁工程》(人民交通出版社范立础主编)第六章梁式桥的支座中介绍，其的作用是：①传递上部结构的支承反力(包括恒载和活载引起的竖向力和水平力)；②保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下发生一定的变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力计算图示(如图1所示即《桥梁工程》第167页图2—6—1)。梁式桥的支座按其功能一般分成固定支座和活动支座两种。如图1左端所示的固定支座A，允许主梁截面自由转动一定的角度θA，但不能移动；如图1右端所示的活动支座B，不仅允许主梁在支承处能够自由转动一定的角度θB，又能水平移动一定的距离⊿I。图1中支座简化为支撑点，梁体绕支撑点自由转动，在实际应用中支座是一种装置，有一定的空间尺寸，梁体是绕支座的转动中心转动的，也就是说梁体绕支座转动中心来转动是最符合结构的静力计算图式，是最合理的支座结构。
目前桥梁工程领域广泛应用的一种球型支座如图2所示，由与梁体27固定的上支座板21、不锈钢滑板26、平面四氟滑板25、球冠衬板22、球面四氟滑板24和与桥墩28固定的下支座板23构成。这种球型支座通过球冠衬板22与球面四氟滑板24之间的滑动来满足支座转角的需要，因此相比盆式橡胶支座来讲具有转动阻力小、设计转角大、转动灵活等优点。但这种支座最大的缺点首先是设计上不符合图1所示的静力图式的规定，支座不能对梁体进行有效的约束，先天不足；其次为弥补设计缺陷满足梁体转角的需要必须设置第二滑动面，即图2中的上支座板21、不锈钢滑板26、平面四氟滑板25三大部分，这就使得支座结构复杂过于笨重，既增加成本浪费钢材又给施工安装带来不便。下面作具体的分析：
如图3所示为将图2球型支座安装到桥梁后的力学结构分析图式，是根据支座实际功能情况按下述方式简化的，将图2中支座球冠衬板22以上部分与桥梁梁体组合成梁体体系C，将附图2中球面四氟滑板24以下部分与桥梁墩台组合为墩台体系D。由图3可以看出梁体体系的形态为转轴，墩台体系的形态为轴座，梁体作为转轴在空间承自由状态，转轴位置不能由轴座来完全固定，梁体转角θ是靠自转形成的，显然不符合附图1中静力图式的要求，也就是说不符合对桥梁进行力学计算的假定。同时由于梁体的结构、形状等因素的影响，梁体自转的转轴中心也不一定与支座的转动中心重合，为此必须设置第二滑动面，以防止支座局部位置应力过大对支座造成破坏，进而影响桥梁的安全。
对于设置第二滑动面，上述球形支座的产品介绍中是这样解释的，当球型支座的转动中心与上部结构(梁体)的转动中心重台时.只需要球冠衬板与球面四氟滑板之间发生滑动就可使支座转动。但当球型支座与上部结构(梁体)两者的转动中心不重合时，支座的转动就要受到粱体的约束.此时就必须在上支座板与平面四氟板之间设置第二滑动面。可见上述球形支座生产厂家已在实践中发现了自身的缺陷，并设法弥补，只是没有从根本上认识问题的根源。
综合以上分析上述球形支座由于设计上的缺陷无法按图1的静力图式对桥梁上部结构进行有效的约束，由此是否对桥梁上部结构造成影响也无从知晓，由于必须设置第二滑动面又增加了支座得成本。
发明内容
本发明的目的就是提供一种完全符合图1的静力图式的要求并能对桥梁上部结构进行有效的约束、具有转动阻力小、设计转角大、转动灵活的曲面转动支座，
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种曲面转动支座，包括分别与梁体和桥墩通过连接机构固定连接的上支座板和下支座板，所述的下支座板顶面为凸状曲面，所述的上支座板的底面为和下支座板凸状曲面对应的凹状曲面；在所述下支座板凸状曲面或所述上支座板凹状曲面上镶嵌有四氟滑板；通过镶嵌在上述上支座板或下支座板曲面上的四氟滑板与对应的下支座板或上支座板之间的滑动来实现支座转角的需要。
另外，其附加技术特征包括：
——在所述的上支座板和下支座板间的侧部设置有第一防尘密封圈；
——在所述的上支座板凹状曲面上或下支座板凸状曲面设置有对应的凹状曲面或凸状曲面形状的不锈钢板；
——在所述的凹状曲面或凸状曲面为柱状曲面；
——在所述的凹状曲面或凸状曲面为球冠状曲面；
——所述的上支座板分为上支座平板和支座板上、下两部分；其中所述的上支座平板与梁体间通过连接机构固定连接，在所述的上支座平板和支座板间分别固定有平面不锈钢板和平面四氟滑板；
——在所述的上支座平板和支座板的侧部设置有第二防尘密封圈；
——所述的上支座平板的周边侧为弯曲结构，并在其内侧部与支座板间设置有单向滑动控制机构。
本发明所提供的一种曲面转动支座的功能实现可由图4和图5来说明：即图5为图4所使的曲面转动支座与上部结构(梁体)的力学结构分析图式，是根据支座实际功能情况按下述方式简化的，其中上支座板41、球面四氟滑板43与桥梁梁体44一起转动组成梁体体系E，下支座板42与桥梁墩台45作为支撑点组成墩台体系F。由图5可以看出梁体体系的形态为转子，墩台体系的形态为定子，梁体转角θ是靠梁体体系(转子)绕墩台体系(定子)旋转而成，符合附图1中静力图式的规定。由于下支座板与墩台固结为一体，支座的转动中心被牢固的控制在一固定位置上，没有游动，本发明的支座对桥梁上部结构可以进行有效的控制。由于梁体沿上述转动中心控制的球面滑动阻力将会最小，梁体转动中心自动与本发明的支座转动中心重合，也就不需要设置第二滑动面；另外，本发明与现有技术相比还具有以下优点：
其二，由于该曲面转动支座主要由上支座板、曲面四氟滑板、下支座板组成，通过镶嵌在上支座板上的球面四氟滑板与下支座板之间的滑动来满足支座转角的需要。无需设置第二滑动面，因此具有结构紧凑简单和适用的特点；其三，支座设计完全符合桥梁静力计算图式，支座即可以对梁体进行有效控制，又能适应梁体的变形，而且不会对梁体运动产生影响；其四，简化了支座的结构、减轻了支座的重量、降低了成本、方便了施工，这也是本发明最直观的优点；其五，实际应用中，同一承载力级别固定支座、单向支座、多向支座下支座板可设计成一种尺寸，便于工厂加工，更方便施工安装，不会产生安装错误的现象发生。
附图说明
图1：为简支梁静力图式示意图；
图2：为目前所应用的球形支座结构示意图；
图3：为图2所示球形支座的转动分析示意图；
图4：为本发明所提供的使用中的球面转动支座的结构示意图；
图5：为图4所示曲面转动支座结构转动分析示意图；
图6：为本发明所提供的第一种球面转动支座的结构示意图；
图7：为本发明所提供的第二种球面转动支座的结构示意图；
图8：为本发明所提供的第三种球面转动支座的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所提供的曲面转动支座的结构做进一步的详细说明。
如图6所示为本发明提供的第一种球面转动支座的结构示意图。该球面转动支座的结构包括可以通过锚固螺栓6与桥梁梁体固定的上支座板1和能够通过锚固螺栓6与桥墩固定的下支座板5，其中下支座板顶面为凸状球冠面，上支座板的底面为和下支座板凸状球冠面对应的凹状球缺面；在下支座板凸状球冠面上设置有球面不锈钢滑板3，在上支座板凹状球缺面上镶嵌有与球面不锈钢滑板对应的球面四氟滑板2。上述四氟滑板与对应的球面不锈钢滑板之间的滑动来实现支座转角的需要；为防止球面四氟滑板2和球面不锈钢滑板3组成的滑动面受到灰尘的影响，在上支座板和下支座板间的侧部设置有第一防尘密封圈4。上述结构中，上支座板1和下支座板5材料可以采用钢板、铸钢或锻钢；球面四氟滑板2材料采用四氟板或同等功能的高分子滑动材料；球面不锈钢滑板3材料采用不锈钢板或者基面上镀硬铬；第一防尘密封圈4采用橡胶材料；锚固螺栓6采用标准件。
如图7所示为本发明提供的第二种球面转动支座的结构示意图。该球面转动支座为双向活动型球面转动支座，其结构是在图6所示第一种球面转动支座的基础上增加一个滑动面而构成，以适应桥梁由于温度等变化而产生的平面位移。该滑动面的功能和作用是完全区别于图2中的第二滑动面的功能和作用。其结构组成如下：将图6所示的第一种球面转动支座的上支座板分为上支座平板9和支座板13上、下两部分；其中所述的上支座平板9与梁体间通过连接机构锚固螺栓6固定连接，在上支座平板9和支座板13分别固定有平面不锈钢滑板7和平面四氟滑板8组成位移滑动面，同时在上支座平板和支座板的侧部设置有第二防尘密封圈10，以防止平面四氟滑板8和平面不锈钢滑板7组成的滑动面受到灰尘的影响。上支座平板9材料可以采用钢板、铸钢或锻钢；平面四氟滑板8材料采用四氟板或同等功能的高分子滑动材料；平面不锈钢滑板7材料采用不锈钢板，防尘密封圈10采用橡胶。
如图8所示为本发明提供的第三种球面转动支座的结构示意图。该球面转动支座为单向活动型球面转动支座。
单向活动型球面转动支座在如图7所示双向活动支座的基础上设置了单方向导向装置而成，如图8所示，使支座只能沿一个方向发生位移，另一个方向不能有位移。它的实现方式如下：上支座平板9的周边侧为弯曲结构，并在其内侧部设置有滑块11，该导向滑块卡在设置于上支座板侧部的导向滑槽12中，这样上支座板1就限制了上支座平板9在横方向的位移，使支座只能沿导向滑槽方向位移。其他零部件的功能作用及材料等同于双向活动型曲面转动支座。
在上述图4、图6、图7和图8所示的球面转动支座的结构中，凹状曲面和凸状曲面不仅可以是球冠/缺状曲面，而且环可以是柱状曲面。上述三个实施例中凹状曲面和凸状曲面是球冠/缺状曲面，当凹状曲面和凸状曲面是柱状曲面时，即对应的四氟滑板和不锈钢板同样为柱状曲面结构。即该结构的转动支座同样能够达到本发明的目的。
在上述图4、图6、图7和图8所示的球面转动支座的结构中，四氟滑板既可以固定于上支座板的凹状球缺面上，与下支座板凸状球冠面上设置的球面不锈钢滑板3用于实现支座转角功能的滑动面，同时上述不锈钢滑板对应的球面四氟滑板倒换位置——将不锈钢滑板设置在上支座板的凹状球缺面上，与镶嵌在下支座板凸状球冠面上的四氟滑板构成的滑动面同样能够实现支座转角功能。