可控式防倾覆转体球铰的制作方法

本实用新型涉及桥梁建设技术领域，特别是涉及一种可控式防倾覆转体球铰。

背景技术：

转体桥即采用转体法施工的桥梁，具体是指将跨越江河或公路、铁路的桥梁部分，整跨一分为二，分别在两岸或道路两侧施工，在施工位点完成桥梁上部结构的建设，再使两岸或道路两侧上的梁体转动至桥梁工作位点，并在工作位点使两部分合拢成整体桥梁。桥梁转体技术可将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面作业，不仅可以保证工程施工安全，还可以减少对交通的影响，缩短封闭时间并降低施工成本。随着近年来交通建设工程的蓬勃发展，越来越多的新建桥梁工程与既有公路、铁路线路及江河出现交叉跨线的情况，鉴于转体法施工的安全性高且对交通影响小，目前绝大多数的新建跨线桥梁采用转体法施工。

目前常见的桥梁转体装置主要是由滑道、撑脚、中心球铰或转体支座组成。既有的转体桥工程是通过中心球铰或转体支座的转动带动桥梁从施工位点转至工作位点，并在转体作业完成后将承台间隙进行混凝土回填封固。球铰或转体支座位于转体结构承台的转动中心，承受主要的结构荷载，支座中心设置的转轴起到限制竖向转角过大和一定的抗倾覆的功能。由于转体法施工技术出现较晚，针对转体法施工技术的相关标准规范仍不健全，例如交通部标准《公路桥涵施工技术规范》(jtg/tf50-2011)仅对转体法施工的主要技术指标进行要求。然而除标准规范要求之外，转体装置安装和使用时仍存在一些常见的缺陷：采用球铰时，下承台混凝土浇筑时需以下球铰球面为模板，浇筑过程极易出现憋气浇筑不实的情况；采用转体支座时，大吨位支座的平面直径较大，灌注其底部找平层时很难保证完全密实；采用球铰或转体支座，转体作业完成后混凝土仅能回填至球铰或转体支座以外的区域，核心部位无法灌入。球铰或转体支座在结构中心设置转轴，用以抵抗转体结构的不平衡力矩，然而由于转轴作用力臂较小，当结构倾覆力矩较大时转轴并不能起到实际作用。这些都给桥梁的转体作业和服役使用留下一定的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可控式防倾覆转体球铰，用以解决转体装置出现的浇筑不实、回填封固不彻底以及抗倾覆能力弱等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型公开了一种可控式防倾覆转体球铰，包括球铰支架、下球铰、限位销轴和上球铰，所述下球铰固定于所述球铰支架上，所述上球铰同轴纵向叠置于所述下球铰上方，所述上球铰与所述下球铰呈球面转动装配，所述限位销轴固定于所述下球铰的中心位置，所述上球铰上设有供所述限位销轴插入的限位孔，所述限位销轴为钢管混凝土结构，所述上球铰呈圆环形凸球面结构，所述下球铰呈与所述上球铰适配的圆环形凹球面结构。

优选地，还包括环形滑板，所述环形滑板位于所述下球铰与所述上球铰之间且嵌入所述下球铰，所述下球铰上设有用于安装所述环形滑板的滑板槽，所述上球铰与所述下球铰通过所述环形滑板实现转动装配。

优选地，还包括密封圈，所述密封圈位于所述下球铰与所述上球铰之间且嵌入所述下球铰，所述下球铰上设有用于安装所述密封圈的密封圈槽，所述密封圈槽呈环形套设于所述滑板槽的内侧和/或外侧。

优选地，还包括顶板，所述顶板安装于所述上球铰上，所述顶板上预留有通向所述可控式防倾覆转体球铰中心的灌浆孔，用于转体完成后向中心部位回填封固。

优选地，所述球铰支架与所述下球铰通过螺栓和螺母固定连接，所述球铰支架上设有下连接架，所述下球铰上设有上连接架，所述螺栓的螺杆端依次向上穿过所述下连接架和所述上连接架，每个所述螺栓与三个所述螺母螺纹连接，其中一个所述螺母锁紧于所述下连接架的上侧，另外两个螺母分别锁紧于所述上连接架的上下两侧。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型的上球铰和下球铰整体呈中空的圆环形设置，同等承载力情况下可以实现横断面更窄，更利于保证其底部混凝土浇筑的密实程度；可控式防倾覆转体球铰整体平面结构为环形，有利于转体作业完成后通过顶板上的预留灌浆孔向中心部位回填封固，确保后期桥梁安全使用；通过设置密封圈，有效避免了外界杂物进入球面转动副，保证了球面转动副的运转灵活及稳定工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例可控式防倾覆转体球铰的结构示意图；

图2为本实施例可控式防倾覆转体球铰去除顶板后的俯视图；

图3为顶板的仰视图；

附图标记说明：1.上球铰；2.下球铰；3.限位销轴；4.环形滑板；5.密封圈；6.球铰支架；7.顶板；8.压浆管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种可控式防倾覆转体球铰，用以解决转体装置出现的浇筑不实、回填封固不彻底以及抗倾覆能力弱等技术问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种可控式防倾覆转体球铰，包括球铰支架6、下球铰2、限位销轴3和上球铰1。

其中，下球铰2固定于球铰支架6上，上球铰1同轴纵向叠置于下球铰2上方，上球铰1与下球铰2呈球面转动装配，限位销轴3固定于下球铰2的中心位置，上球铰1上设有供限位销轴3插入的限位孔，限位销轴3为钢管混凝土结构，上球铰1呈圆环形凸球面结构，下球铰2呈与所述上球铰适配的圆环形凹球面结构。本实施例中，限位销轴3为钢管混凝土结构。

使用时，由于上球铰1与下球铰2呈球面转动装配，能够承受较大的倾覆力矩；由于限位孔对限位销轴3的位置限制，使上球铰1的竖向转角在设定值范围内。

为了减小上球铰1与下球铰2之间的转动摩擦，本实施例还包括环形滑板4。环形滑板4位于下球铰2与上球铰1之间且嵌入下球铰2，下球铰2上设有用于安装环形滑板4的滑板槽，上球铰1与下球铰2通过环形滑板4实现转动装配。环形滑板4的具体结构为本领域公知常识，此处不再赘述。

为了避免因雨水或沙尘等外界杂物进入球面转动副影响转动配合效果，本实施例还包括密封圈5。密封圈5位于下球铰2与上球铰1之间且嵌入下球铰2，下球铰2上设有用于安装密封圈5的密封圈槽，密封圈槽呈环形套设于滑板槽的内侧和外侧，本领域技术人员也可将其套设于滑板槽的一侧。

为了保证在承载状态下具有较好的稳定支承和向心自复位效果，本实施例中上球铰1呈圆环形凸球面结构，下球铰2呈与上球铰1适配的圆环形凹球面结构。

为了保证可控式防倾覆转体球铰的安装精度，本实施例中通过螺栓和螺母组件调整下球铰2的安装高度。具体的，球铰支架6与下球铰2通过螺栓和螺母固定连接，球铰支架6上设有下连接架，下球铰2上设有上连接架。螺栓的螺杆端依次向上穿过下连接架和上连接架，每个螺栓与三个螺母螺纹连接，其中一个螺母锁紧于下连接架的上侧，另外两个螺母分别锁紧于上连接架的上下两侧。通过调整螺母在螺栓上的轴向安装位置，即可改变下球铰2的安装高度。

为了便于进行后续施工，本实施例还包括顶板7，顶板7安装于上球铰1上，顶板7上预留有通向所述可控式防倾覆转体球铰中心的灌浆孔8，用于转体完成后向中心部位回填封固。

本实施例的可控式防倾覆转体球铰的施工过程如下：首先安装球铰支架6，调整球铰支架6的高度及位置至符合要求后进行固定，而后吊装下球铰2就位并通过螺栓和螺母组件精确调整，浇筑完成下承台混凝土以及限位销轴3中心的混凝土，形成钢管混凝土结构的限位销轴3，继而依次安装环形滑板4、密封圈5、上球铰1以及顶板7，至此完成转体支座的安装，搭建模板浇筑上部结构。上部结构浇筑时需预留通向可控式防倾覆转体球铰中心的压浆管道，压浆管道与顶板7上的预制孔相连，待上部结构施工完成后进行桥梁转体作业。转体作业完成后通过预留的压浆管道将回填用混凝土压入可控式防倾覆转体球铰的中心区域以及可控式防倾覆转体球铰以外的承台间隙，确保浇筑密实，形成稳固支撑，保证桥梁服役安全。

考虑到同等承载力的可控式防倾覆转体球铰以及相同的上部转体结构，支承位置由中心支点调整为环形支承，后者的支承稳定性应较前者有改善，且对于控制转体结构上承台的沉降值更为有效。为简单验证环形支承结构对承台沉降值的影响，特选取350mn和165mn两个吨位的模型进行模拟分析，主要步骤为：solidworks建模→选取材料配置→向模型添加约束和竖向力→划分网格→有限元分析得出模型位移量。在相同上承台尺寸和结构的情况下，通过改变支座的结构得到的模型位移量如表1和表2所示，由表1和表2可见本实施例的可控式防倾覆转体球铰对于承台沉降值的控制是有利的。

表1

表2

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

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