高摩阻球形桥梁支座的制作方法

1.本发明涉及桥梁构件领域，具体而言，涉及一种高摩阻球形桥梁支座。


背景技术：

2.桥梁支座是桥梁的重要部件，其主要作用是传递竖向或水平力，释放桥梁的各种变形。同时，在有需要的时候起减振或隔震作用。
3.桥梁支座目前有两大类型，分别为剪切变形类支座和滑动型支座。剪切变形类支座主要有桥梁隔震橡胶支座（gb20688）、公路桥梁板式橡胶支座（jt/t4）、桥梁高承载力板式隔震支座 （tcecs 10155）等。滑动型支座主要有桥梁球形支座（gb17955）、公路桥梁盆式支座（jt/t 391）。这两种类型的支座都有各自的优缺点。
4.剪切变形类支座一般由橡胶类高分子材料和钢板复合形成一个整体，能较好地传递力和释放变形；另外，剪切变形类支座所用材料经过各种处理，在变形过程中还可以耗散部分能量，即阻尼作用，对部分有需要的场景例如地震区的桥梁有很好的减震作用。但是这种支座采用橡胶类高分子材料做承载主体材料，其承载能力有限、适用范围有限、使用寿命都较短。
5.滑动型支座一般由钢为承载主体材料，采用高分子材料做滑动副。这种支座能很好地释放变形，同时钢材料承载能力大，使得其适用范围大大提升，使用寿命也较高。是很多大跨径桥梁的主要选择。但滑动型支座与剪切变形类支座相比，滑动型支座在水平方向上没有分散水平力的作用；同时普通滑动型支座也不具备减震的作用。
6.滑动型支座的滑动摩擦副是支座的关键构造，一方面要求摩擦系数不能太大，另一方面还要求耐磨性能良好。目前应用最广泛的是纯聚四氟乙烯材料和超高分子量聚乙烯材料。对于摩擦系数，纯聚四氟乙烯材料和超高分子量聚乙烯材料都能达到≤0.03。但对于一些特殊的用途，例如地震区桥梁用减、隔震支座要求，这个数字略大，甚至最好控制在0.05～0.1范围且稳定，以上两种材料都不能达到。对于耐磨性，根据实际使用情况，这两种材料也还不能很好地达到要求。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种高摩阻球形桥梁支座，能够兼顾剪切变形类支座和滑动型支座的优势，具有较好的减隔震作用、能够分散桥梁水平方向的力、具备较强的承载能力且摩擦系数能够满足地震区桥梁用减、隔震支座的稳定要求。解决了现有技术的桥梁支座无法满足地震区桥梁支座对减、隔震以及摩擦系数稳定要求的问题。
8.为了实现上述目的，本发明提供了一种高摩阻球形桥梁支座，包括：底座板，底座板用于与桥梁的桥墩上表面固定连接；水平滑动板，沿预设水平直线方向可滑动地安装在底座板上；摩擦组件，设置在底座板的上表面和水平滑动板的下表面之间；摩擦组件用于使水平滑动板与底座板之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动；球形滑动座，球形滑动座固定安装在水平滑动板上，球形滑动座的上表面用于与桥梁的梁体固定连接；其中，
球形滑动座能够绕其轴向自行旋转以缓冲梁体的旋转剪切变形；球形滑动座随水平滑动板沿预设水平直线方向移动以缓冲梁体的直线剪切变形。
9.进一步地，底座板的上表面开设有沿预设水平直线方向延伸的限位滑槽，水平滑动板的下表面设置有与限位滑槽相匹配的限位滑块；其中，限位滑块可滑动地安装在限位滑槽内以使水平滑动板能够沿预设水平直线方向滑动。
10.进一步地，限位滑槽为条状矩形贯通槽以将底座板的两端相互连通，限位滑块为条状矩形滑块；其中，限位滑块的长度小于限位滑槽的长度。
11.进一步地，摩擦组件包括：不锈钢板，不锈钢板固定贴附在底座板的上表面；纤维织布层，纤维织布层贴附设置在水平滑动板的下表面；其中，纤维织布层与不锈钢板相互滑动抵接以使水平滑动板与底座板之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动。
12.进一步地，不锈钢板和纤维织布层均为两块，两块不锈钢板相对设置在限位滑槽的两侧，两块纤维织布层相对设置在限位滑块的两侧。
13.进一步地，底座板和水平滑动板均为方形结构，两块不锈钢板和两块纤维织布层均为矩形结构，两块不锈钢板的内侧边分别与限位滑槽的两个侧边相互平齐，两块不锈钢板的外侧边分别与底座板的两个侧边相互平行并间隔预设距离；两块纤维织布层的内侧边分别与限位滑块的两个侧壁平齐并抵接，两块纤维织布层的外侧边分别与水平滑动板的两个侧边平齐；其中，纤维织布层的宽度与不锈钢板的宽度相等，纤维织布层的长度小于不锈钢板的长度。
14.进一步地，纤维织布层采用ptfe（poly tetra fluoroethylen，聚四氟乙烯）纤维织布材料制成。
15.进一步地，球形滑动座包括：凹球板，凹球板固定安装在水平滑动板的上表面，凹球板的上表面为内凹的第一球面结构；球面滑板，球面滑板固定安装第一球面结构内，球面滑板的上表面为内凹的第二球面结构；凸球板，凸球板的下表面为外凸的并与第二球面结构相匹配的第三球面结构，凸球板安装在球面滑板上以使第三球面结构与第二球面结构相互滑动抵接；其中，凸球板的上表面与桥梁的梁体固定连接以缓冲梁体的旋转剪切变形。
16.进一步地，球形滑动座还包括：定位销，沿竖直方向固定设置在凹球板的中心部位；其中，凸球板下表面的中心部位开设有沿其轴线方向向内延伸并与定位销匹配的定位孔，球面滑板的中心部位开设有与定位销匹配的通孔；定位销穿过通孔并插入定位孔内以限定凸球板的移动位置。
17.进一步地，定位销的上端具有圆台形的销头部，定位孔为匹配的圆台形定位孔。
18.进一步地，定位销的销头部的外侧壁与定位孔的内侧壁之间具有预设大小的间隙。
19.本发明技术方案的高摩阻球形桥梁支座，包括底座板、水平滑动板、摩擦组件和球形滑动座，底座板用于与桥梁的桥墩上表面固定连接；水平滑动板沿预设水平直线方向可滑动地安装在底座板上；摩擦组件设置在底座板的上表面和水平滑动板的下表面之间；摩擦组件用于使水平滑动板与底座板之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动；球形滑动座固定安装在水平滑动板上，球形滑动座的上表面用于与桥梁的梁体固定连接；球形滑动座能够绕其轴向自行旋转以缓冲梁体的旋转剪切变形；球形滑动座随水平滑动板沿预设水平直线方向移动以缓冲梁体的直线剪切变形。通过设置水平滑动板与球形滑动座相互
配合使桥梁支座能够同时缓冲梁体的旋转剪切变形和直线剪切变形；在水平滑动板与底座板之间设置摩擦组件，不仅具有更好的抗震性能和抗压能力，满足地震区桥梁支座的减、隔震需要；同时具有更好的耐磨性，可以大大地减小产品自身体积，节约用钢量，增加支座产品的经济性。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明实施例可选的一种高摩阻球形桥梁支座的立体爆炸结构示意图；图2是根据本发明实施例可选的一种高摩阻球形桥梁支座的一个方向的纵向剖面结构示意图；图3是根据本发明实施例可选的一种高摩阻球形桥梁支座的另一个方向的纵向剖面结构示意图；图4是图2中a处的放大结构示意图。
21.其中，上述附图包括以下附图标记：10、底座板；11、限位滑槽；20、水平滑动板；21、限位滑块；30、摩擦组件；31、不锈钢板；32、纤维织布层；40、球形滑动座；41、凹球板；42、球面滑板；43、凸球板；44、定位销。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
23.本发明实施例的高摩阻球形桥梁支座，如图1至图3所示，包括底座板10、水平滑动板20、摩擦组件30和球形滑动座40，底座板10用于与桥梁的桥墩上表面固定连接；水平滑动板20沿预设水平直线方向可滑动地安装在底座板10上；摩擦组件30设置在底座板10的上表面和水平滑动板20的下表面之间；摩擦组件30用于使水平滑动板20与底座板10之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动；球形滑动座40固定安装在水平滑动板20上，球形滑动座40的上表面用于与桥梁的梁体固定连接；球形滑动座40能够绕其轴向在一定角度范围旋转或者相对于中轴线在一定角度范围内倾斜以缓冲梁体的旋转剪切变形以及适应梁体底面不平整以及坡度形成的与水平方向的角度；球形滑动座40随水平滑动板20沿预设水平直线方向移动以缓冲梁体的直线剪切变形。通过设置水平滑动板20与球形滑动座40相互配合使桥梁支座能够同时缓冲梁体的旋转剪切变形和直线剪切变形；在水平滑动板20与底座板10之间设置摩擦组件30，不仅具有更好的抗震性能和抗压能力，满足地震区桥梁支座的减、隔震需要；同时具有更好的耐磨性，可以大大地减小产品自身体积，节约用钢量，增加支座产品的经济性。
24.具体实施时，底座板10和水平滑动板20均为正方形结构，底座板10的边长大于水平滑动板20的边长，底座板10的上表面开设有沿预设水平直线方向延伸的限位滑槽11，水平滑动板20的下表面设置有与限位滑槽11相匹配的限位滑块21，可选地，限位滑块21与水平滑动板20为一体式成型或分体式结构，采用分体式结构时通过焊接或螺栓固定成一体；
限位滑块21可滑动地安装在限位滑槽11内以使水平滑动板20能够沿预设水平直线方向滑动。可选地，限位滑槽11沿底座板10上表面的中线方向开设，限位滑槽11为条状矩形贯通槽以将底座板10相对的两个侧壁相互连通，限位滑块21为条状矩形滑块，限位滑块21的长度小于限位滑槽11的长度，限位滑块21能够在限位滑槽11内自由滑动且不会超出限位滑槽11的长度范围，从而使水平滑动板20通过上方的球形滑动座能够缓冲梁体的直线剪切变形。可选地，限位滑槽11的延伸方向与纵桥向一致从而最大程度缓冲梁体沿纵桥向的直线剪切变形，而限位滑槽11的宽度略大于限位滑块21的宽度，从而在横桥向也能一定程度上缓冲梁体沿横桥向的直线剪切变形，且对横桥向的直线剪切变形进行限位。
25.进一步地，如图1至图4所示，摩擦组件30包括不锈钢板31和纤维织布层32，不锈钢板31固定贴附在底座板10的上表面；纤维织布层32贴附设置在水平滑动板20的下表面；纤维织布层32与不锈钢板31相互滑动抵接以使水平滑动板20与底座板10之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动。
26.具体地，不锈钢板31和纤维织布层32均为两块，两块不锈钢板31和两块纤维织布层32均为矩形结构，两块不锈钢板31相对设置在限位滑槽11的两侧，两块不锈钢板31的内侧边分别与限位滑槽11的两个侧边相互平齐，两块不锈钢板31的外侧边分别与底座板10的两个侧边相互平行并间隔预设距离；两块纤维织布层32相对设置在限位滑块21的两侧；两块纤维织布层32的内侧边分别与限位滑块21的两个侧壁平齐并抵接，两块纤维织布层32的外侧边分别与水平滑动板20的两个侧边平齐；纤维织布层32的宽度与不锈钢板31的宽度相等，纤维织布层32的长度小于不锈钢板31的长度，从而保证纤维织布层32与不锈钢板31具有最大的接触面积且在相对滑动过程中不会超出不锈钢板31的范围。
27.可选地，纤维织布层32采用ptfe纤维织布材料制成，纤维织布层32采用粘接的方式设置在水平滑动板20的下表面，不锈钢板31采用焊接或铆钉连接的方式与底座板10的上表面固定连接。根据试验，采用ptfe纤维织布材料制成的纤维织布层32与不锈钢板31表面对偶，摩擦系数可控制在0.05～0.06，对于地震区桥梁用减、隔震支座，这是一个比较优秀的数据。另外，由于ptfe纤维织布的抗压能力高于纯聚四氟乙烯材料和超高分子量聚乙烯材料，利用ptfe纤维织布做成的支座体积可以大大地减小产品自身体积，节约用钢量，增加支座产品的经济性。
28.进一步地，球形滑动座40包括凹球板41、球面滑板42和凸球板43，凹球板41、球面滑板42和凸球板43的外形均为圆形，凹球板41固定安装在水平滑动板20的上表面，凹球板41的下表面为平面结构并与水平滑动板20的上表面固定连接，凹球板41的上表面为内凹的第一球面结构；球面滑板42片状球形结构，球面滑板42整体固定安装第一球面结构内，可选地，球面滑板42采用粘接或圈置的方式安装在凹球板41的上表面，球面滑板42的上表面为内凹的第二球面结构；凸球板43的下表面为外凸的并与第二球面结构相匹配的第三球面结构，凸球板43安装在球面滑板42上以使第三球面结构与第二球面结构相互滑动抵接从而能够在一定范围内绕中轴线转动以及相对于中轴线在一定角度范围内倾斜；凸球板43的上表面为平面结构并与桥梁的梁体固定连接从而缓冲梁体的旋转剪切变形，同时凸球板43能够在球面滑板42上相对于中轴线在一定角度范围内倾斜从而适应梁体底面不平整以及坡度形成的与水平方向的角度。
29.进一步地，为了对凸球板43与凹球板41之间的径向移动进行限位，防止梁体过大
的变形，球形滑动座40还包括定位销44，定位销44沿竖直方向固定设置在凹球板41的中心部位，可选地，凹球板41的中心部位开设有沿竖直方向的安装孔，定位销44的下端采用过盈连接的方式固定在安装孔内；凸球板43下表面的中心部位开设有沿其轴线方向向内延伸并与定位销44匹配的定位孔，球面滑板42的中心部位开设有与定位销44匹配的通孔；定位销44穿过通孔并插入定位孔内从而限定凸球板43的径向位移。
30.可选地，定位销44的上端具有圆台形的销头部，定位孔为与销头部形状相匹配的圆台形定位孔，定位销44的销头部的外侧壁与定位孔的内侧壁之间具有预设大小的间隙，从而使凸球板43与凹球板41之间不仅能够绕轴线相对转动以缓冲梁体的旋转剪切变形；同时使凸球板43能够在球面滑板42上相对于中轴线在一定角度范围内倾斜从而适应梁体底面不平整以及坡度形成的与水平方向的角度。
31.与现有技术相比，本发明所产生的有益效果：1）本发明的高摩阻球形桥梁支座使用了耐磨性能良好，且摩擦系数适合减震耗能的ptfe纤维织布和不锈钢做为滑动副用材，使球形支座的减震性能得到了较大的提升；2）本发明的高摩阻球形桥梁支座充分利用ptfe纤维织布的抗压能力高的特性，并将ptfe纤维织布粘接在凹球板的平面侧，提高了ptfe纤维织布的利用面积，使结构更紧凑，经济性更好；3）本发明的高摩阻球形桥梁支座通过在水平滑动板20与底座板10之间设置水平滑动机构，能够适应桥梁的直线剪切变形。
32.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，包括：底座板（10），所述底座板（10）用于与桥梁的桥墩上表面固定连接；水平滑动板（20），沿预设水平直线方向可滑动地安装在所述底座板（10）上；摩擦组件（30），设置在所述底座板（10）的上表面和所述水平滑动板（20）的下表面之间；所述摩擦组件（30）用于使所述水平滑动板（20）与所述底座板（10）之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动；球形滑动座（40），所述球形滑动座（40）固定安装在所述水平滑动板（20）上，所述球形滑动座（40）的上表面用于与桥梁的梁体固定连接；其中，所述球形滑动座（40）能够绕其轴向自行旋转以缓冲所述梁体的旋转剪切变形；所述球形滑动座（40）随所述水平滑动板（20）沿所述预设水平直线方向移动以缓冲所述梁体的直线剪切变形。2.根据权利要求1所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述底座板（10）的上表面开设有沿所述预设水平直线方向延伸的限位滑槽（11），所述水平滑动板（20）的下表面设置有与所述限位滑槽（11）相匹配的限位滑块（21）；其中，所述限位滑块（21）可滑动地安装在所述限位滑槽（11）内以使所述水平滑动板（20）能够沿所述预设水平直线方向滑动。3.根据权利要求2所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述限位滑槽（11）为条状矩形贯通槽以将所述底座板（10）的两端相互连通，所述限位滑块（21）为条状矩形滑块；其中，所述限位滑块（21）的长度小于所述限位滑槽（11）的长度。4.根据权利要求2所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述摩擦组件（30）包括：不锈钢板（31），所述不锈钢板（31）固定贴附在所述底座板（10）的上表面；纤维织布层（32），所述纤维织布层（32）贴附设置在所述水平滑动板（20）的下表面；其中，所述纤维织布层（32）与所述不锈钢板（31）相互滑动抵接以使所述水平滑动板（20）与所述底座板（10）之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动。5.根据权利要求4所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述不锈钢板（31）和所述纤维织布层（32）均为两块，两块所述不锈钢板（31）相对设置在所述限位滑槽（11）的两侧，两块所述纤维织布层（32）相对设置在所述限位滑块（21）的两侧。6.根据权利要求5所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述底座板（10）和所述水平滑动板（20）均为方形结构，两块所述不锈钢板（31）和两块所述纤维织布层（32）均为矩形结构，两块所述不锈钢板（31）的内侧边分别与所述限位滑槽（11）的两个侧边相互平齐，两块所述不锈钢板（31）的外侧边分别与所述底座板（10）的两个侧边相互平行并间隔预设距离；两块所述纤维织布层（32）的内侧边分别与所述限位滑块（21）的两个侧壁平齐并抵接，两块所述纤维织布层（32）的外侧边分别与所述水平滑动板（20）的两个侧边平齐；其中，所述纤维织布层（32）的宽度与所述不锈钢板（31）的宽度相等，所述纤维织布层（32）的长度小于所述不锈钢板（31）的长度。7.根据权利要求4所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述纤维织布层（32）采用ptfe纤维织布材料制成。8.根据权利要求1所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述球形滑动座（40）包括：
凹球板（41），所述凹球板（41）固定安装在所述水平滑动板（20）的上表面，所述凹球板（41）的上表面为内凹的第一球面结构；球面滑板（42），所述球面滑板（42）固定安装所述第一球面结构内，所述球面滑板（42）的上表面为内凹的第二球面结构；凸球板（43），所述凸球板（43）的下表面为外凸的并与所述第二球面结构相匹配的第三球面结构，所述凸球板（43）安装在所述球面滑板（42）上以使所述第三球面结构与所述第二球面结构相互滑动抵接；其中，所述凸球板（43）的上表面与所述桥梁的梁体固定连接以缓冲所述梁体的旋转剪切变形。9.根据权利要求8所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述球形滑动座（40）还包括：定位销（44），沿竖直方向固定设置在所述凹球板（41）的中心部位；其中，所述凸球板（43）下表面的中心部位开设有沿其轴线方向向内延伸并与所述定位销（44）匹配的定位孔，所述球面滑板（42）的中心部位开设有与所述定位销（44）匹配的通孔；所述定位销（44）穿过所述通孔并插入所述定位孔内以限定所述凸球板（43）的移动位置。10.根据权利要求9所述的高摩阻球形桥梁支座，其特征在于，所述定位销（44）的上端具有圆台形的销头部，所述定位孔为匹配的圆台形定位孔；其中，所述定位销（44）的所述销头部的外侧壁与所述定位孔的内侧壁之间具有预设大小的间隙。

技术总结
本发明提供了一种高摩阻球形桥梁支座，包括底座板、水平滑动板、摩擦组件和球形滑动座，水平滑动板可滑动地安装在底座板上；摩擦组件设置在底座板和水平滑动板之间；摩擦组件用于使水平滑动板与底座板之间的摩擦系数处于预设范围内并能够相对滑动；球形滑动座固定安装在水平滑动板上；球形滑动座绕其轴向自行旋转以缓冲梁体的旋转剪切变形；球形滑动座随水平滑动板沿预设水平直线方向移动以缓冲梁体的直线剪切变形。在水平滑动板与底座板之间设置摩擦组件，不仅具有更好的抗震性能和抗压能力，满足地震区桥梁支座的减、隔震需要；同时具有更好的耐磨性，可以大大地减小产品自身体积，节约用钢量，增加支座产品的经济性。增加支座产品的经济性。增加支座产品的经济性。


技术研发人员：罗启 罗静科 叶宇 邵诗颖 龚远 申丹阳 翟兴泽 程娟娟
受保护的技术使用者：成都市大通路桥机械有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/9/9