鐵路簡支梁橋用球型支座

《鐵路簡支梁橋用球型支座》屬于橋梁及建筑結構的技術領域，主要涉及一種鐵路簡支梁橋用球型支座。

截至2009年7月，中國國內鐵路簡支梁橋多采用盆式橡膠支座、柱面鋼支座。盆式橡膠支座是國外50年代末開發(fā)的一種橋梁支座。它采用封閉在鋼盆內的橡膠板來承受上部荷載和適應梁體的轉動，采用聚四氟乙烯和不銹鋼板組成的平面摩擦副來適應梁體的位移。盆式橡膠支座構造簡單、結構緊湊，但是由于其內部采用橡膠制品，產品壽命會受到橡膠老化壽命的影響。此外，盆式支座內部的黃銅密封環(huán)經過長期運行易與鋼盆內壁產生磨損，造成橡膠板密封不嚴而從鋼盆中擠出，從而導致支座的失效。

球型支座作為一種新型支座產品，具有承載力大、轉角大、使用范圍廣、耐久性好、壽命長等優(yōu)點，現(xiàn)已用于公路橋梁和鐵路連續(xù)梁橋上，因其結構和尺寸與簡支梁橋要求存在差異，2009年7月前在簡支梁橋上尚未有應用。

圖1是《鐵路簡支梁橋用球型支座》實施例1結構示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是該實用新型實施例2結構示意圖。

圖4是圖3的左視圖。

圖5是該實用新型實施例3結構示意圖。

圖6是圖5的左視圖。

圖7是球形支座密封結構的示意圖。

圖中，1、上座板，2、平面不銹鋼滑板，3、平面改性超高分子量聚乙烯滑板，4、中座板，5、球面不銹鋼滑板，6、球面改性超高分子量聚乙烯滑板，7、下座板，8、梁底預埋鋼板，9、梁部預埋套筒，10、梁部連接螺栓，11、地腳螺栓，12、套筒，13、錨固螺桿，14、導向改性超高分子量聚乙烯滑板，15、導向不銹鋼滑板，16、平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，17、球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)。

2016年12月7日，《鐵路簡支梁橋用球型支座》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。

實施例1 給出多向活動球型支座，如圖1、圖2所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構成平面滑動摩擦副，實現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板4為凸球面結構，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結構，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下座板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構成球面滑動摩擦副，與平面滑動摩擦副共同實現(xiàn)支座的轉動位移。梁底預埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開，便于將來進行支座高度調整。上座板1通過梁部預埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實施例的密封結構參見圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護。

該實施例的球型支座可同時實現(xiàn)支座水平縱橋向及橫橋向的位移。

實施例2 給出單向活動球型支座結構，如圖3、圖4所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構成平面滑動摩擦副，實現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板4為凸球面結構，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結構，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下座板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構成球面滑動摩擦副，與平面滑動摩擦副共同實現(xiàn)支座的轉動位移。上座板1兩端具有向下伸出的臺階，在上座板1與下座板7之間的間隙內設置有由導向改性超高分子量聚乙烯滑板14與導向不銹鋼滑板15構成的導向摩擦副，其中，所述的導向不銹鋼滑板與上座板連為一體，所述的導向改性超高分子量聚乙烯滑板鑲嵌在下座板上，實現(xiàn)支座在承受約束方向的水平荷載的同時還能夠沿非約束方向自由滑動。梁底預埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開，便于將來進行支座高度調整。上座板1通過梁部預埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實施例的密封結構參見圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護。

該實施例的球型支座可實現(xiàn)約束方向的限位和非約束方向的水平位移。

實施例3 給出固定球型支座結構，如圖5、圖6所示，其主要由上座板1、中座板4和下座板7等部件組成。上座板1底部的限位盆環(huán)與下座板7的外圓柱面凸臺配合，限制支座在任何水平方向上的位移；焊接在上座板1上的平面不銹鋼滑板2與鑲嵌在中座板4上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板3構成平面滑動摩擦副，所述中座板4為凸球面結構，所述下座板7為與中座板4凸球面相配的凹球面結構，包覆在中座板4上的球面不銹鋼滑板5與鑲嵌在下底板7凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板6構成球面滑動摩擦副，兩者共同實現(xiàn)支座的轉動位移。梁底預埋鋼板8可使支座上座板1與梁底混凝土隔開，便于將來進行支座高度調整。上座板1通過梁部預埋套筒9和梁部連接螺栓10錨固于梁體上；支座下座板7通過地腳螺栓11、套筒12和錨固螺桿13錨固于支墩上。支座更換時，將梁體略微頂起，使支座卸載，將梁部連接螺栓10和地腳螺栓11擰松去除，即可將支座取出更換。

該實施例的密封結構參見圖7，平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)16鑲嵌于中座板4上平面的凹槽中，球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)17鑲嵌于下座板7凹球面上的凹槽中，分別環(huán)圍平面摩擦副、球面摩擦副，為平面摩擦副、球面摩擦副提供密封保護。

該實施例的球型支座可實現(xiàn)支座任何水平方向的約束限位。

鐵路簡支梁橋用球型支座專利目的

《鐵路簡支梁橋用球型支座》提出一種鐵路簡支梁橋用球型支座，用以提高橋梁的運行壽命，減少因更換支座帶來的運輸中斷、維護成本增加等問題。

鐵路簡支梁橋用球型支座技術方案

《鐵路簡支梁橋用球型支座》主要包括上座板、中座板和下座板，所述上座板底部平面上設置的不銹鋼滑板與鑲嵌在中座板上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板構成平面滑動摩擦副，實現(xiàn)支座的水平方向位移；所述中座板為凸球面結構，所述下座板為與中座板凸球面相配的凹球面結構，中座板底部球面上設置的球面不銹鋼滑板與鑲嵌在下座板凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板構成球面滑動摩擦副，與平面滑動摩擦副共同實現(xiàn)支座的轉動位移；在上座板與中座板之間設置有平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，環(huán)圍平面滑動摩擦副；在中座板與下座板之間設置有球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)，環(huán)圍球面滑動摩擦副。

所述的上座板兩端具有向下的臺階，在上座板與下座板之間的間隙內設置有由導向不銹鋼滑板與導向改性超高分子量聚乙烯滑板構成的導向摩擦副，其中，所述的導向不銹鋼滑板與上座板連為一體，所述的導向改性超高分子量聚乙烯滑板鑲嵌在下座板上，構成單向活動球型支座結構。

所述的上座板底部具有限位盆環(huán)，限位盆環(huán)與下座板的外圓柱面凸臺配合，構成固定球型支座結構。

所述的上座板通過梁部預埋套筒、梁部連接螺栓與梁部預埋鋼板連接，將上座板錨固于梁體上。

所述的下座板通過地腳螺栓、套筒和錨固螺桿錨固于支墩上。

鐵路簡支梁橋用球型支座有益效果

（1）采用承載能力較高的改性超高分子量聚乙烯作為摩擦副的滑板材料，并通過整板鑲嵌結構，可縮小支座結構尺寸。同時，改性超高分子量聚乙烯在較高滑移速度下的磨損率較小，更適合于鐵路簡支梁橋滑移速度較快時對支座使用壽命的要求。

（2）環(huán)圍平面摩擦副及球面摩擦副的密封環(huán)采用改性超高分子量聚乙烯材質，密封效果較好，同時保證材料使用壽命與摩擦副相同。

（3）支座上座板采用梁部預埋鋼板、梁部預埋套筒和梁部連接螺栓錨固的結構、支座下座板采用地腳螺栓 套筒 錨固螺桿結構，使鐵路簡支橋梁用球型支座易于調高、更換、方便施工。

（4）通過結構設計優(yōu)化，使鐵路簡支梁橋用球型支座的梁部安裝尺寸滿足鐵路簡支橋梁梁部安裝尺寸的要求。

1.一種鐵路簡支梁橋用球型支座，主要包括上座板（1）、中座板（4）和下座板（7），其特征在于：所述的上座板（1）底部平面上設置的不銹鋼滑板（2）與鑲嵌在中座板（4）上表面的平面改性超高分子量聚乙烯滑板（3）構成平面滑動摩擦副；所述中座板（4）為凸球面結構，所述下座板（7）為與中座板（4）凸球面相配的凹球面結構，所述中座板（4）底部球面上設置的球面不銹鋼滑板（5）與鑲嵌在下座板（7）凹球面上的球面改性超高分子量聚乙烯滑板（6）構成球面滑動摩擦副；在上座板（1）與中座板（4）之間設置有平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（16），環(huán)圍平面滑動摩擦副，在中座板（4）與下座板（7）之間設置有球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（17），環(huán)圍球面滑動摩擦副。

2.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的上座板（1）兩端具有向下的臺階，在上座板（1）與下座板（7）之間的間隙內設置有由導向改性超高分子量聚乙烯滑板（14）與導向不銹鋼滑板（15）構成的導向摩擦副，其中，所述的導向不銹鋼滑板（15）與上座板連為一體，所述的導向改性超高分子量聚乙烯滑板（14）鑲嵌在下座板（7）上，構成單向活動球型座結構。

3.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述上座板（1）端部具有限位盆環(huán)，所述限位盆環(huán)與下座板（7）的外圓柱面凸臺配合，構成固定球型支座結構。

4.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的上座板（1）通過梁部預埋套筒（9）、梁部連接螺栓（10）與梁部預埋鋼件（8）連接，將上座板（1）錨固于梁體上。

5.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述的下座板（7）通過地腳螺栓（11）、套筒（12）和錨固螺桿（13）錨固于支墩上。

6.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述上座板（1）與中座板（4）之間設置的平面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（16）鑲嵌于中座板（4）上平面的凹槽中。

7.根據(jù)權利要求1所述的鐵路簡支梁橋用球型支座，其特征在于：所述中座板（4）與下座板（7）之間設置的球面改性超高分子量聚乙烯密封環(huán)（17）鑲嵌于下座板（7）凹球面上的凹槽中。

橡膠支座結構特點

QZ系列球型支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板（F4、球面四氟板）及橡膠擋圈組成的一種特殊盆式橡膠支座產品。它將盆式支座中的橡膠板改為球面四氟板因而得名,由于QZ球型支座中間鋼板及底盆亦相應地改成球面，減小了摩擦系數(shù)。其位移由上支座板與平面四氟板之間的滑動來實現(xiàn)。在上支座板上設置導向槽或導向環(huán)來約束支座的單向或多向位移，可以制成球形單向活動支座和固定支座。通過球形板和球面四氟板之間的滑動來滿足支座轉角的需要。

橡膠支座優(yōu)點

QZ球型支座以傳力可靠，轉動靈活的特點，不但具有GPZ盆式橡膠支座承載能力大的特點，座位移大等特點，而且能更好地適應大轉角的需要，與普通盆式支座相比具有下列優(yōu)點：

1、球形橡膠支座通過球面?zhèn)髁Γ粫霈F(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象，作用在混凝土上的反力比較均勻；

2、球形支座通過球面聚四氟乙烯板的滑動來實現(xiàn)支座的轉動過程，動力矩小，而且轉動力矩只與支座球面半徑及聚四氟乙烯板的摩擦系數(shù)有關，與支座轉角大小無關，特別適用于大轉角的要求，設計轉角可達0.05rad.

3、QZ球型支座各向轉動性能一致，適用于寬橋、曲線橋；

4、這種支座產品不用橡膠承壓，不存在橡膠老化對支座轉動性能的影響，特別適用于低溫地區(qū)。

橡膠支座安裝細則

1)：用本系列支座時，橋梁梁體及橋墩、臺支承部位混凝土標號不得低于300級。特殊情況須征得設計單位同意。

2)：支座與梁體及墩、臺采用預埋螺栓連接，必要時也可采用預埋鋼板焊接連接，但將支座與梁體及墩臺預埋鋼板焊接時，要防止支座鋼體過熱，以免燒壞硅脂及聚四氟乙烯板。

3)：支座安裝標高應符合設計要求，要保證支座支承面的水平及平整，支座支承面四角高差不得大于2mm。

4)：支座進場后，應檢查裝箱清單，包括配件清單，支座產品合格證，支座安裝養(yǎng)護細則等。

5)：支座安裝時應注意如下事項：

A：支座中心線應與主梁中心線平行。

B：活動支座上、下支座板順橋方向的中心線應重合，其交角不得大于5′rad。

C：支座安裝時不得松動上、下支座連接板，以防止支座發(fā)生過大轉角而傾覆。該連接板在梁體安裝完成后予以拆除，以防約束梁體的正常轉動。

D：拆除上、下支座連接板后，應及時安裝SX及DX活動支座的橡膠防塵罩。

E：現(xiàn)澆混凝土梁在梁體注成整體后，在施工梁體預應力前拆除連接板。

F：支座在安裝圍板前，應用棉絲將不銹鋼滑動表面仔細擦凈，以防止灰塵侵入聚四氟乙烯板表面。

G：對支座鋼件油漆碰掉部分，應補充油漆一道。

6)：支座使用期間應每年定期進行一次檢查及養(yǎng)護，內容包括：

A：檢查支座錨栓有無剪斷，支座橡膠密封圈有無龜裂、老化。

B：檢查支座相對位移值是否均勻，逐個記錄支座位移值。

C：清除支座附近的雜物及灰塵，并用棉絲仔細的擦凈不銹鋼表面的灰塵。

D：松動錨栓螺母一次清洗上油，以免螺母銹死，然后緊固。

E：校核并定點檢查支座高度變化，以便校核支座內聚四氟乙烯板的摩耗的情況。當支座變化超過3mm時，應拆除橡膠密封圈，檢查聚四氟乙烯板的狀況。

F：定期對支座鋼件進行油漆防銹（不銹鋼滑動面除外）。