咪唑类球型桥梁支座的制作方法

本发明涉及一种球型桥梁支座。

背景技术：

球型桥梁支座是在盆式橡胶支座的基础上发展起来的桥梁支座，较早的球型桥梁支座可参见中国专利文献cn2515232y，其在下支座板上具有一个球窝，球窝内装有一球冠衬板，球冠衬板与球窝间形成下摩擦结构。球冠衬板的上表面为平面，用于通过上摩擦结构承接上支座板。上摩擦结构通常由装设在球冠衬板上表面的聚四氟乙烯板和位于上支座板下表面的不锈钢板构成。其中聚四氟乙烯板相对容易失效。

为了减小上摩擦结构的摩擦系数，在一些实现中，在上摩擦结构的摩擦面上填入润滑剂，以减小上摩擦结构的摩擦系数，不过藉此结构仍然无法克服聚四氟乙烯板易于失效的问题，在于聚四氟乙烯板除了要承载摩擦力，还要承载上支座板传来的重压。

在中国专利文献cn101492906a则使用填充聚四氟乙烯板取代聚四氟乙烯板以延长球型桥梁支座的使用寿命，填充聚四氟乙烯板具有相对较高的承载能力，只不过，其复合夹层滑板的表面仍然是纯聚四氟乙烯层，仍然相对容易失效，其仍然需要承载相应的摩擦和重载。

中国专利文献cn101705722a则采用多滑移面以减轻单个滑移面的摩擦损耗，但多滑移面会增加桥梁支座的高度，使整体的稳定性减弱，为了使桥梁支座具有相对比较高的稳定性，需要附加其他结构，是整体结构相对比较复杂。

中国专利文献cn101545291a则公开了一种磁悬浮结构，通过磁悬浮结构可以使上下结构摩擦面间的正压力，从而可以使例如聚四氟乙烯板的磨损速度减慢。但磁悬浮往往需要上下磁体间正对，当产生滑移时，无法保证上下磁体间正对，会使桥梁支座产生倾覆力矩，而使桥梁支座稳定性变差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在保证较高承载能力的条件下，可维护性更好的咪唑类球型桥梁支座。

依据本发明的实施例，提供一种咪唑类球型桥梁支座，包括上支座板和下支座板，以及安装在上下支座板之间的用以提供桥梁支座移动或转动工作面的摩擦结构，该摩擦结构包括球型摩擦结构和平面摩擦结构；所述球型摩擦结构构造为：在下支座板上形成有球窝，进而提供一球冠衬板，该球冠衬板的球面与球窝配合，球冠衬板的底面在上，在底面开有具有沉孔的凹坑，记凹坑除沉孔外的部分为基坑；

平面摩擦结构构造为：上支座板的下表面装设有一不锈钢板，该不锈钢板与所述沉孔的孔底配合，并基于不锈钢板与沉孔孔底的配合封闭基坑；

其中，基坑内填满咪唑类盐液体。

上述咪唑类球型桥梁支座，可选地，咪唑类盐液体还部分地填充不锈钢板与沉孔间的间隙。

可选地，在上支座板上开有一用于补充咪唑类盐液体的通道，该通道的进口配有堵头。

可选地，所述咪唑类盐液体是1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基钴盐溶液。

可选地，平面摩擦结构围绕沉孔，设有上密封圈。

可选地，所述不锈钢板包括装设在上支座板下表面的基板和与基板一体并向下延伸到沉孔孔底的凸部。

可选地，围绕摩擦结构还设有防尘围板；

防尘围板的上部固定安装在上支座板上。

可选地，所述基坑为球窝，球窝深度与球窝底面直径正相关。

可选地，沉孔深度不小于1.5mm，且不大于5.0mm。

可选地，球冠衬板的底面与上支座板的下表面间留有间隙。

依据本发明的实施例，区别于常规的桥梁支座的移动滑移面采用不锈钢板与聚四氟乙烯板的摩擦接合面，而采用了摩擦接合面的主要部分为不锈钢板与咪唑类盐液体接合的结构，变固-固摩擦为复合摩擦结构，该复合摩擦结构包含固-固摩擦和固-液摩擦，大幅降低了摩擦系数，而使得球冠衬板不易损坏，减少了维护次数，而提高了可维护性。

附图说明

图1为一实施例中顺桥向纵向活动桥梁支座半剖结构示意图。

图2为图1的a部放大图。

图3为一实施例中横桥向纵向活动桥梁支座半剖结构示意图。

图4为一实施例中横桥向横向活动桥梁支座半剖结构示意图。

图5为一实施例中顺桥向横向活动桥梁支座半剖结构示意图。

图6为一实施例中多向活动桥梁支座半剖结构示意图。

图中：1.防尘围板，2.下密封圈，3.上密封圈，4.上支座板螺栓，5.上支座板，6.不锈钢板，7.咪唑类离子液体，8.球冠衬板，9.球面不锈钢板，10.通道，11.球冠超高分子聚四氟乙烯板，12.下支座板，13.下支座板螺栓。

具体实施方式

本发明目的的实现，有赖于液体自身的物理属性，本领域的技术人员应当理解，液体的压缩比非常小，甚至比许多固体都小，在有效密封下，液体原则上可以作为固体使用，而具有非常强的面承载能力。

典型地，液压缸即为上述原理的主要应用，不同于气缸，气缸的精度非常低，而液压缸则具有相对较高的精度，就在于气体与液体的压缩比相差极大。

在桥梁支座技术领域，甚至在整个技术领域，普遍地，对于低摩擦系数面，尤其是板面，其具有非常高的平面度，而如图2所示的不锈钢板6，其摩擦面同样应当具有良好的平面度，不锈钢板6与图2中球冠衬板8上沉孔孔底间的配合具有非常高的契合度，而桥梁支座往往需要承载例如桥梁梁体，从而可以提供摩擦接合面非常大的接合力，可以保证咪唑类盐液体能够被有效的密封在基坑内。

说明书附图1是顺桥向纵向活动桥梁支座半剖结构示意图，除图2外的其余附图是当前常用的集中桥梁支座结构，图中可见，其基于咪唑类液体所实现的摩擦结构重构，原理上是一样的，下面仅以说明书附图1所示的顺桥向纵向活动桥梁支座半剖结构示意图，并结合附图2进行说明，对于其他类型的桥梁支座，本领域的技术人员基于本实施例，是易于理解和实现的。

对于桥梁支座，如图1所示，下支座板12通过下支座板螺栓13与例如桥梁墩柱固定连接，上支座板5通过上支座板螺栓4与例如桥梁梁体固定连接，那么当桥梁梁体变形、移动时，上下支座板间会产生相对运动，如果上支座板5与下支座板12间固定连接，则有可能会导致桥梁支座被损坏。因此，在上支座板5与下支座板12间会设置摩擦结构，用于平衡上述的相对运动。

上下支座板间的摩擦结构一般包括两个部分，对于球型桥梁支座来说，其至少包含两个部分，其中一个部分是球型摩擦结构，一般位于下面，另一个部分是平面摩擦结构，一般位于上面。

其中球型摩擦结构是球型支座之所以称之为球型桥梁支座的主要因素，其基本构造是：一般而言，在下支座板12上设有一个凸台，从凸台的上表面进行加工，加工出球窝，然后提供一个与该球窝配合的球冠衬板，球冠衬板进而提供一球冠衬板，该球冠衬板8的球面与球窝配合，球冠衬板8的球面部分与球窝配合，用以提供转动摩擦。

球冠衬板8的上表面即球冠衬板8的底面则用于提供移动摩擦。

此外，球冠衬板8的底面加工出凹坑，凹孔包括沉孔和基坑两个部分，其中沉孔除了提供不锈钢板6的支撑面外，其壁面还用于约束不锈钢板6的最大行程，因此，本领域的技术人员基于移动摩擦的最大行程来设计沉孔的大小。

在本实施例中，记凹坑除沉孔外的部分为基坑，更准确滴，在图2中，用于容纳咪唑类粒子液体7的部分为基坑。

对于平面摩擦结构，其构造为：上支座板5的下表面装设有一不锈钢板6，该不锈钢板6与所述沉孔的孔底配合，并基于不锈钢板6与沉孔孔底的配合封闭基坑，封闭方式主要依靠前述的上支座板5及所负载载荷产生的正压力。

不锈钢板6位于沉孔内的部分，在水平方向上为沉孔所约束的范围内应具有一定的活动空间，该活动空间确定了不锈钢板6的滑移范围，或者说确定了上支座板5在下支座板12上的滑移范围。

此外，还应当理解，以球冠衬板8底面的径向为基准，当不锈钢板6向一个方向滑移到最大值时，与该方向相反的方向上，不锈钢板6不能与沉孔的孔底脱开，否则无法封闭基坑。

其中，基坑内填满咪唑类盐液体。

对咪唑类盐液体，在机械领域已经有比较多的研究，由于本发明并未涉及该材料的研究，只是对用于摩擦界面的咪唑类盐液体的应用，可以不对此做出说明，可以参见的，如“两种离子液体的摩擦学行为研究”（《润滑与密封》2006年，张晟卯，李建，代闯）所公开的两种咪唑类盐液体，如1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及1羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

应当理解，这里的液体是指咪唑类盐的溶液，在溶液中，化合物以离子方式存在，因此又称此类摩擦学方面的液体为粒子液体。

同样地，再如“离子液体润滑剂的摩擦学研究”（《合成润滑材料》-2008，朱立业，陈立功），均涉及离子液体的摩擦学应用。

在本发明优选的实施例中优选1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基钴盐溶液，发明人提供该盐的制备方法如下：

通过两步法合成，第一步先通过ｎ-甲基咪唑与氯乙酸乙酯的亲核取代反应，制备出含1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑阳离子的卤盐；第二步再进行离子交换反应，用四羰基钴钠中的[ｃｏ(ｃｏ)4]^—阴离子取代ｃｌ^—离子，最终得到1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基钴盐液体。

对合成的1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基钴盐液体做了摩擦磨损试验，摩擦系数为下表所示，下表所显示的摩擦系数远低于不锈钢板与聚四氟乙烯板间0.07~0.15的摩擦系数。

再进行桥梁支座装配时，要求咪唑类盐液体能够完全充满基坑，因此，在填入咪唑类盐液体时，可以填入体积大于基坑容积的咪唑类盐溶液，在于咪唑类盐溶液相对比较粘稠，或者说流动性比较差，如果填充量较小，容易导致填充不实，或者说填充不充分，填充较多的咪唑类盐溶液，然后通过装配后所产生的压力，能够把气泡等挤压出来，余量的咪唑类盐溶液会进入或者溢出到不锈钢板6与沉孔间的间隙。

填充充分的基坑内，如果没有气泡，则可以有效的提高其承载能力，在这种技术条件下，所产生的现象还有就是咪唑类盐溶液会部分的填充到不锈钢板6与沉孔间的间隙。

不锈钢板6与沉孔间的间隙被相对粘稠的咪唑类盐溶液填充后，还能起到一定的密封作用，换言之，如图2所示，能够产生一定的密封能力。

相应地，基于扩散、挥发等原因，甚至是因在季节变换，环境变换等条件下，可能会造成少量咪唑类盐溶液损耗，为了提供持续稳定的承载能力，在上支座板4上开有一用于补充咪唑类盐液体的通道10，该通道10的进口配有堵头。

堵头优选丝堵。

基于前述的内容可知，所使用的咪唑类盐液体毕竟是溶液，溶质可能会挥发，溶质挥发后，会使的液体更加黏稠，并且总量也会减少，为了减少咪唑类盐液体的损耗，平面摩擦结构围绕沉孔，设有上密封圈3。

一般而言，装配在上支座板5下表面的不锈钢板6往往是平面板结构，为适配于本发明的实施例，所采用的不锈钢板6需要具有适配于前述沉孔的结构，有鉴于此，所述不锈钢板6尽管也可以采用平面板，但不可避免的由于此时的不锈钢板6会比较厚，其在上支座板5上的装配相对比较困难，有鉴于此，在优选的实施例，如图2所示，不锈钢板6包括装设在上支座板下表面的基板和与基板一体并向下延伸到沉孔孔底的凸部。

基板在平行于球冠衬板8底面的平面上的投影面积大于凸部的在同一平面上的投影面积，换言之，基板具有装配空间，而基板可以相对比较薄，容易装配。

作为进一步的防护，围绕摩擦结构还设有防尘围板1，以减少灰尘进入摩擦结构的量，使摩擦结构的摩擦面保持相对洁净。

优选地，防尘围板1的上部固定安装在上支座板5上，位于上支座板5上的防尘围板1比位于下支座板12上的防尘围板更加容易构造，且所约束的范围比较小，不影响桥梁支座的动作。

在优选的实施例，所述基坑为球窝，一方面加工难度比较低，另一方面，也能够产生一定得的边界摩擦效应，使所形成的摩擦结构更稳定。

此外，需要考虑的相关因素是球窝深度与球窝底面直径正相关。

原则上，沉孔越小，越有利于装配，并且所使用的材料量也越小，但如前所述，沉孔还需要进行行程控制和容纳部分咪唑类盐液体，因此，其深度也不宜过小，有鉴于此，经过实验确定，沉孔深度不小于1.5mm，且不大于5.0mm。

为了减少干涉，球冠衬板8的底面与上支座板5的下表面间留有间隙。