一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰及转体方法技术

一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，包括与梁体连接的上球铰、与墩台连接的下球铰、销轴和永久支座，上球铰与下球铰的中心设有用于销轴穿过的通孔，销轴的下部与下球铰固定连接，下球铰的通孔为中心圆通孔，该中心圆通孔与销轴的外圆相匹配，上球铰的通孔为内方孔，在上球铰的内方孔内的销轴上套设有滑块，滑块可随上球铰以销轴为轴心转动，滑块的外表面具有四个与上球铰的内方孔的四个面分别相平齐的平面，滑块的四个平面与上球铰的内方孔的对应面之间均设有移动间隙，在转体之前，滑块顶面通过调整垫板与梁体底面相接触，在转体之后，滑块的顶面不与梁体底面相接触，解决了桥梁墩顶转体承台设计问题，有效减小墩台结构尺寸，降低桥梁转体成本。

A pier top rotation spherical hinge and rotation method with function of preventing falling beam

A ball hinge with the function of preventing the falling beam, including the upper ball hinge connected with the beam body, the lower ball hinge, the pin shaft and the permanent support connected with the pier and the pier. The center of the ball hinge and the lower ball hinge is provided with the through hole for the pin shaft, the lower part of the pin shaft is fixed to the lower ball hinge, the hole of the lower ball hinge is the center round hole, and the center of the center is the center round hole. The circular hole is matched with the outer circle of the pin shaft. The through hole of the upper ball hinge is an inner square hole. The pin on the pin shaft in the inner square hole of the upper ball hinge is set with a slider. The slider can rotate with the pin shaft on the pin axis. The outer surface of the slide block has four flat planes with the four surfaces of the inner hole of the ball hinge, and the four planes and upper planes of the slider. There is a moving gap between the corresponding surfaces of the inner hole of the ball hinge. Before the turning, the top surface of the slide block is contacted with the bottom of the beam body by adjusting the cushion plate. After the turning, the top surface of the slider is not in contact with the bottom of the beam. It solves the design problem of the pier top body of the bridge pier, reduces the size of the pier and the structure of the pier and reduces the transfer of the bridge body. Cost.

【技术实现步骤摘要】
一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰及转体方法
本专利技术属于桥梁及建筑结构领域，具体说的是一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰及转体方法。
技术介绍
近年来，随着桥梁转体施工技术及施工工艺的不断创新与发展，桥梁转体施工被广泛应用于跨越交通繁忙的铁路既有线、高速公路、高山峡谷等场合的桥梁工程施工。桥梁转体施工可以将桥梁轴线空间施工转化为沿岸线或条件较好的地面施工，为特殊条件下桥梁施工的安全、质量、进度提供可靠保证。转体施工技术以其经济、方便、可靠的特点愈来愈受到桥梁建设者的青睐。目前桥梁转体方式主要分为墩底转体、墩顶转体两种，墩底转体施工使用较为广泛，转体完成后直接将转体球铰浇注于承台中，从而装墩与承台固结。墩顶转体又分为两种型式，一种是将转体球铰置于近墩顶端，上部通过上承台或上部墩台及支座与梁体相连，转体后与墩底转体一样直接将转体球铰浇注于承台中进行固结；另一种是将球铰安装于墩顶与梁体之间，转体后需要对梁体进行体系转换，将转体球铰上下部分分离，同时将梁体支撑由转体球铰转移到永久支座上，这种转体方案适用于转体重量较小的桥梁结构。桥梁转体的核心是转体球铰，在转体球铰的周围还需设置撑脚、牵引反力座等装置，通常情况下转体桥梁的上、下承台尺寸较大，对于小结构梁体墩顶转体结构，由于梁体宽度尺寸有限，采用转体球铰设置于墩顶与梁底的墩顶转体方案时，转体下承台结构要求较小且承台上需布置撑脚、牵引装置等转体装置以及支座与防落梁装置，采用传统的转体球铰装置无法设置防落梁装置。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，通过对球铰进行结构优化并在球铰中部设置限位装置以满足桥梁建设时期的转体作用，在转体完成之后通过梁体体系转换，梁体支承转移到永久支座上，此后转体球铰起到桥梁限位作用同时满足桥梁正常滑动作用。这样转体球铰可以实现转体功能同时又能实现桥梁限位功能，解决了桥梁墩顶转体承台设计问题，有效减小墩台结构尺寸，降低桥梁转体成本。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，包括与梁体连接的上球铰、与墩台连接的下球铰、销轴和永久支座，上球铰与下球铰呈上下设置，上球铰的底面为凸球面，下球铰的顶面与上球铰的底面相匹配的凹球面，在下球铰与上球铰之间设有球面转动摩擦副，上球铰与下球铰的中心设有用于销轴穿过的通孔，销轴的下部与下球铰固定连接，下球铰的通孔为中心圆通孔，该中心圆通孔与销轴的外圆相匹配，上球铰的通孔为内方孔，在上球铰的内方孔内的销轴上套设有滑块，滑块可随上球铰以销轴为轴心转动，滑块的外表面具有四个与上球铰的内方孔的四个面分别相平齐的平面，滑块的四个平面与上球铰的内方孔的对应面之间均设有移动间隙，在转体之前，滑块顶面通过调整垫板与梁体底面相接触，在转体之后，滑块的顶面不与梁体底面相接触。进一步，所述的滑块的底面与下球铰的顶面之间设置有转动摩擦副。进一步，所述的滑块的下方设有用于支撑滑块的支承板，支承板固定在上球铰上，在支承板和滑块的底面之间设有平面转动摩擦副。进一步，在横向方向的滑块两侧与上球铰的内方孔之间的移动间隙小于纵向方向的滑块两侧与上球铰的内方孔之间的移动间隙。进一步，所述的滑块的四个平面与上球铰的内方孔的对应面之间设有导向滑动摩擦副。进一步，所述的上球铰和下球铰的外圆柱面之间设有将整个外圆进行包裹的防尘装置。一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰进行转体的方法，包括以下步骤：步骤一、将转体球铰整体安装在梁体与墩台之间，滑块顶面通过调整垫板与梁体底面相接触，桥梁转体时，以固定不动的销轴为转动圆心，通过滑块随上球铰与下球铰相对平面转动，实现桥梁转体；步骤二、在转体到位后进行桥梁体系转换，松开上球铰与梁体底面的连接，使用液压千斤顶将体顶升5~10mm后拆除上球铰与梁底间的调整垫板，使滑块的顶面不与梁体底面相接触，再将上球铰与梁体底面固定连接，安装永久支座，降落液压千斤顶将梁体落至永久支座之上，将永久支座与梁体和墩台上下固定连接，使转体球铰的上球铰和下球铰之间脱离换触。本专利技术有益效果是：1）本专利技术提出的转体球铰，在转体到位、体系转换前梁体竖向载荷由上球铰传到下球铰，经下球铰传到墩台，桥梁转体时通过上下球铰间的球面摩擦副实现上、下球铰之间的相对平面转动，实现桥梁转体功能，同时在桥梁姿态调整过程中可通过上、下球铰之间的相对竖向转动实现桥梁姿态调整，保证桥梁转体安全可靠。2）本专利技术提出的转体球铰，在转体到位后进行桥梁体系转换，松开上球铰与梁底连接螺栓，使用液压千斤顶将体顶升5~10mm后拆除上球铰与梁底间的调整垫板，并重新拧紧上球铰与梁底连接螺栓，同时安装永久支座，缓慢降落液压千斤顶将梁体落至永久支座之上，拧紧永久支座上下连接螺栓，完成桥梁体系转换。此时转体球铰的上、下球铰之间脱离换触，上、下球铰可以通过上球铰与滑块之间的纵横向位移间距，在纵横桥向发生相对平面移动。3）在正常运营时，由于混凝土徐变、载荷作用或温升作用产生梁体伸缩，上球铰与滑块之间发生滑移，满足桥梁正常滑移功能。4）当桥梁受地震载荷或意外载荷时，永久支座出现破坏或永久支座连接螺栓剪断，桥梁失去限位功能时，桥梁发生纵、横桥向滑动，当滑动量超过桥梁滑动设计量时，滑块与上球铰内方孔平面接触，阻止桥梁出现过度滑移，从面保护桥梁结构正常运营。附图说明图1为本专利技术转体球铰转体前的安装结构示意图；图2为本专利技术转体球铰转体后的安装结构示意图；图3为本专利技术转体球铰的结构示意图；图4为本专利技术转体球铰的俯视结构示意图；图5为本专利技术转体球铰的局部放大图；图6为本专利技术转体球铰正常转体后的结构示意图；图中，1、下球铰，2、非金属滑板，3、球面不锈钢滑板，4、上球铰，5、纵向导向不锈钢滑板，6、导向滑板，7、滑块，8、销轴，9、盖板，10、支承滑板，11、支承不锈钢滑板，12、支承板，13、锚固件，14、防尘装置，15、紧定螺钉，16、横导向不锈钢滑板，17、梁体，18、墩台，19、永久支座，20、调整垫板，21、预埋钢板，22、滑道，23、撑脚，24、转体球铰。具体实施方式下面结合附图对本专利技术加以说明：如图1～图6所示，一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，包括与梁体17连接的上球铰4、与墩台18连接的下球铰1、销轴8和永久支座19，上球铰4与下球铰1外表面均为圆柱形，两者呈上下设置，上球铰4的底面为凸球面，下球铰1的顶面与上球铰4的底面相匹配的凹球面，在下球铰1与上球铰4之间设有球面转动摩擦副，上球铰4与下球铰1的中心设有用于销轴8穿过的通孔，销轴8的下部与下球铰1固定连接，下球铰1的通孔为中心圆通孔，该中心圆通孔与销轴8的外圆相匹配，上球铰4的通孔为内方孔，在上球铰4的内方孔内的销轴8上套设有滑块7，滑块7可随上球铰4以销轴8为轴心转动，滑块7的外表面具有四个与上球铰4的内方孔的四个面分别相平齐的平面，滑块7的四个平面与上球铰4的内方孔的对应面之间均设有移动间隙，在转体之前，滑块7顶面通过调整垫板20与梁体底面相接触，在转体之后，滑块7的顶面不与梁体底面相接触。本专利技术的下球铰1的凹球面与上球铰4的下凸球面形成转体球铰的转动机构，下球铰1的凹球面的凹坑内镶嵌的非金属滑板2与上球铰4凸球面上包覆的球面不锈钢滑板3组成平面及竖向转动摩擦副，适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，包括与梁体（17）连接的上球铰（4）、与墩台（18）连接的下球铰（1）、销轴（8）和永久支座（19），上球铰（4）与下球铰（1）呈上下设置，上球铰（4）的底面为凸球面，下球铰（1）的顶面与上球铰（4）的底面相匹配的凹球面，在下球铰（1）与上球铰（4）之间设有球面转动摩擦副，上球铰（4）与下球铰（1）的中心设有用于销轴（8）穿过的通孔，销轴（8）的下部与下球铰（1）固定连接，其特征在于：下球铰（1）的通孔为中心圆通孔，该中心圆通孔与销轴（8）的外圆相匹配，上球铰（4）的通孔为内方孔，在上球铰（4）的内方孔内的销轴（8）上套设有滑块（7），滑块（7）随上球铰（4）以销轴（8）为轴心转动，滑块（7）的外表面具有四个与上球铰（4）的内方孔的四个面分别相平齐的平面，滑块（7）的四个平面与上球铰（4）的内方孔的对应面之间均设有移动间隙，在转体之前，滑块（7）顶面通过调整垫板（20）与梁体底面相接触，在转体之后，滑块（7）的顶面不与梁体底面相接触。

【技术特征摘要】
1.一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，包括与梁体（17）连接的上球铰（4）、与墩台（18）连接的下球铰（1）、销轴（8）和永久支座（19），上球铰（4）与下球铰（1）呈上下设置，上球铰（4）的底面为凸球面，下球铰（1）的顶面与上球铰（4）的底面相匹配的凹球面，在下球铰（1）与上球铰（4）之间设有球面转动摩擦副，上球铰（4）与下球铰（1）的中心设有用于销轴（8）穿过的通孔，销轴（8）的下部与下球铰（1）固定连接，其特征在于：下球铰（1）的通孔为中心圆通孔，该中心圆通孔与销轴（8）的外圆相匹配，上球铰（4）的通孔为内方孔，在上球铰（4）的内方孔内的销轴（8）上套设有滑块（7），滑块（7）随上球铰（4）以销轴（8）为轴心转动，滑块（7）的外表面具有四个与上球铰（4）的内方孔的四个面分别相平齐的平面，滑块（7）的四个平面与上球铰（4）的内方孔的对应面之间均设有移动间隙，在转体之前，滑块（7）顶面通过调整垫板（20）与梁体底面相接触，在转体之后，滑块（7）的顶面不与梁体底面相接触。2.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，其特征在于：所述的滑块（7）的底面与下球铰（1）的顶面之间设置有转动摩擦副。3.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的墩顶转体球铰，其特征在于：所述的滑块（7）的下方设有用于支撑滑块（7）的支承板（12），支承板（12）固定在上球铰（4）上，在支承板（12）和滑块（7）的底面之间设有平面转动摩擦副。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何平根，郑娜，李新，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41