一种具有高承载力转体球铰装置的制作方法

本发明属于桥梁工程技术领域，涉及一种转体施工部件，特别是一种使用新型复合材料的具有高承载力转体球铰装置。

背景技术：

随着我国公路交通行业的发展，越来越多的新建桥梁需要跨越既有铁路或高速公路，为了减少桥梁施工对交通运营的影响，桥梁转体施工技术得到了广泛的应用。

转体施工中的核心部件是转体球铰，其转体过程中的稳定性是施工成败的关键，现有转体球铰存在如下不足:

1.球铰转动装置上、下球铰一般用纯钢制成，由于转体施工的转体重量一般较大，有些达几万吨，为满足强度设计需求，保证转体的稳定性与安全性，转动球铰一般直径较大，导致用钢量大，成本高；而转体球铰作为临时使用装置在转体完成后需要封固在混凝土中，造成资源的浪费；

2.转体上下球铰之间的摩擦面采用聚四氟乙烯滑板，需要将聚四氟乙烯滑板镶嵌在下球铰钢板的凹槽内，加工难度大，增加加工和制造成本；

3.聚四氟乙烯滑板在高压应力下蠕变变形大，影响球铰转动的稳定性，若使用改性聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯代替聚四氟乙烯滑板，虽可改善上述性能，但随着抗压性能的提高、蠕变量的减小，则会增大摩擦面的摩擦系数。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种新型的具有高承载力的转体球铰装置，以克服已有技术所存在的上述不足。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种具有高承载力转体球铰装置，包括上球铰和下球铰，所述下球铰中心安装销轴，上球铰安装在下球铰上部的销轴上从而构成可绕销轴转动的转体；

所述的上球铰包括上球铰面板和上腔加固围板，所述上腔加固围板为向上喇叭状，所述上球铰面板为向下突出的凸球面，上球铰面板连接在上腔加固围板底面与上腔加固围板围成向上喇叭状的上球铰浇注腔，上球铰浇注腔内浇注混凝土；

所述的下球铰包括下球铰面板和下腔加固围板，所述下腔加固围板为向下喇叭状，所述下球铰面板为向下凹进的、与上球铰面板之凸球面配合的凹球面，下球铰面板连接在下腔加固围板顶面与下腔加固围板围成向下喇叭状下球铰浇注腔，下球铰浇注腔内浇注混凝土；

所述下球铰面板中心设有竖向的下套环，所述上球铰面板设有与下套环同轴心的上套环，所述下套环和上套环内安装销轴；

所述下球铰面板的凹球面上粘接复合材料滑板，所述的复合材料滑板整块或分块粘接在下球铰凹球面上，与上球铰面板的凸球面的金属面形成摩擦副；所述上腔加固围板和下腔加固围板圆弧面上开有注浆孔和振捣孔。

其进一步的技术方案是：

所述上球铰面板连接有向上布置的上环形辐射筋板，所述下球铰面板连接有向下布置的下环形辐射筋板；所述上球铰面板与上环形辐射筋板以及下球铰面板与下环形辐射筋板为整体铸造而成。

更进一步：

所述销轴外圆周上设有复合材料滑套，所述复合材料滑套与下套环和上套环内腔内壁形成滑动摩擦副。

所述复合材料滑板和复合材料滑套由复合纤维材料制成，所述复合纤维材料由聚四氟乙烯长丝纤维和芳纶纤维混合编织而成，编织结构为双面斜纹，编织后采用合成树脂固化成复合材料，并采用萘钠进行表面处理。

由于采用上述结构，与现有技术相比，本发明之一种具有高承载力转体球铰装置具有以下有益效果：

1．本发明之一种具有高承载力转体球铰装置上、下球铰使用喇叭状加固围板与球铰面板构成上下球铰浇注腔，球铰浇注腔内浇注混凝土，取代原有技术的纯钢板上下球铰，转动球铰直径可足够大，能满足强度设计需求，保证转体的稳定性与安全性，大大减少了用钢量，降低球铰的制造成本；

2．本发明之一种具有高承载力转体球铰装置之上、下球铰面板上设置上、下环形辐射筋板，可有效增强混凝土与上、下球铰面板的粘接强度；

3．本发明之一种具有高承载力转体球铰装置其上下球铰之间使用的复合材料滑板为复合纤维材料，所述复合材料滑板和复合材料滑套由复合纤维材料制成，所述复合纤维材料由聚四氟乙烯长丝纤维和芳纶纤维混合编织而成，编织结构为双面斜纹，编织后采用合成树脂固化成复合材料，具有承载能力强、蠕变变形小的特点，可提高转体施工的稳定性，且其在摩擦过程中形成氟的转移膜，具有自润滑功能，有效降低转体球铰装置的摩擦系数；销轴外圆周上设有复合材料滑套，与下套环和上内腔内壁形成滑动摩擦副，可进一步降低转体球铰装置的摩擦系数；

4．本发明之一种具有高承载力转体球铰装置所使用的复合材料滑板经萘钠进行表面处理，粘接性能强，可直接粘接在下球铰面板的凹球面上，无需加工镶嵌凹槽，既可减少结构尺寸，又简化了加工工艺，降低制造的成本。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种具有高承载力转体球铰装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图2为本发明之一种具有高承载力转体球铰装置的结构示意图：

图1为主视图，图2为俯视图；

图中：

1—上球铰，10—上球铰浇注腔，11—上球铰面板，12—上腔加固围板，121—注浆孔，13—上环形辐射筋板，14—上套环，2—复合材料滑板，3—下球铰，30—下球铰浇注腔，31—下球铰面板，32—下腔加固围板，321—注浆孔，33—下环形辐射筋板，34—下套环，4—销轴，41—复合材料滑套，5—螺栓，6—振捣孔。

具体实施方式

一种具有高承载力转体球铰装置，包括上球铰1和下球铰3，所述下球铰3中心安装销轴4，上球铰1安装在下球铰上部的销轴上从而构成可绕销轴转动的转体；

所述的上球铰1包括上球铰面板11和上腔加固围板12，所述上腔加固围板为向上喇叭状，所述上球铰面板为向下突出的凸球面，上球铰面板连接在上腔加固围板底面与上腔加固围板围成向上喇叭状的上球铰浇注腔，上球铰浇注腔内浇注混凝土；

所述的下球铰3包括下球铰面板31和下腔加固围板32，所述下腔加固围板为向下喇叭状，所述下球铰面板为向下凹进的、与上球铰面板之凸球面配合的凹球面，下球铰面板连接在下腔加固围板顶面与下腔加固围板围成向下喇叭状下球铰浇注腔，下球铰浇注腔内浇注混凝土；

所述下球铰面板31中心设有竖向的下套环34，所述上球铰面板11设有与下套环同轴心的上套环14，所述下套环和上套环内安装销轴4；

所述下球铰面板31的凹球面上粘接复合材料滑板2，所述的复合材料滑板整块或分块粘接在下球铰凹球面上，与上球铰面板的凸球面的金属面形成摩擦副；所述上腔加固围板和下腔加固围板圆弧面上开有注浆孔和振捣孔。

所述上球铰面板连接有向上布置的上环形辐射筋板13，所述下球铰面板连接有向下布置的下环形辐射筋板33；所述上球铰面板与上环形辐射筋板为整体铸造而成，下球铰面板与下环形辐射筋板亦为整体铸造而成。

所述销轴4外圆周上设有复合材料滑套41，所述复合材料滑套与下套环和上套环内腔内壁形成滑动摩擦副。

所述复合材料滑板和复合材料滑套由复合纤维材料制成，所述复合纤维材料由聚四氟乙烯长丝纤维和芳纶纤维混合编织而成，编织结构为双面斜纹，编织后采用合成树脂固化成复合材料，并经过萘钠进行表面处理。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步说明，不能认定本发明的具体实施只局限于此，对于本发明所属技术领域，在不脱离本发明构思的前提下，做出简单推演或替换，上述机构都应当视为本发明的保护范围。