本实用新型有关于一种球型支座，尤其有关于一种桥梁、高速铁路等建筑领域中的防腐耐候球型支座。
背景技术：
：在铁路桥梁、高速铁路以及其他建筑结构的设计过程中，经常需要考虑所用支座的结构及使用性能对建筑的影响。此外，考虑到球型支座功能的重要性和维修更换的高额成本，高速铁路支座的主体部件设计寿命均按与桥梁等寿命考虑。但是，随着时间的推移，支座的一些劣化现象也出现在京沪等开通运营的高铁线路中，其中占比最大、最普遍的劣化状态是支座的钢件锈蚀，最严重时已达到较重的B级劣化，受运营及作业时间和空间限制，如何快速、有效地处置劣化支座是困扰工务部门的难题；同时，随着高铁建设的推进及国外项目的增多，分布于沿海地区、极寒地区及风沙区的铁路工程对桥梁支座提出了更高的使用要求，即增强的耐腐蚀性、更高的抗严寒能力以及更耐久的密封及外部防护构造。解决上述问题的关键是提高桥梁支座的防腐耐候性，通过试验研究确定更适用的防腐涂装体系和支座主体材料，优化支座的密封构造和防护装置，结合已发现的支座劣化病害，提出切实可行的处理方法。因此，有必要提供一种防腐耐候球型支座，来克服上述缺陷。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种防腐耐候球型支座。为达上述目的，本实用新型提供了一种防腐耐候球型支座，其中，所述防腐耐候球型支座包括：上支座板，其具有下平面，且该下平面设置有限位装置；下支座板，其具有上凹球面，并设置有侧向凸台，该侧向凸台位于下支座板上部的外边缘，且其与所述限位装置相接触；球冠衬板，其设置在所述上支座板与所述下支座板之间，该球冠衬板具有上平面和下凸球面，所述下平面与所述上平面之间通过滑动摩擦副结构滑动配合，所述下凸球面与所述上凹球面之间通过转动摩擦副结构滑动配合；所述上支座板、下支座板及球冠衬板是由耐低温耐大气腐蚀铸钢制成的上支座板、下支座板及球冠衬板；所述上支座板、下支座板及球冠衬板的表面均设置有防腐涂装层，该防腐涂装层包括底漆层、中间漆层及面漆层；且所述底漆层、中间漆层分别为由纳米复合涂料形成的底漆层和中间漆层，所述面漆为氟碳面漆。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，制备上支座板、下支座板及球冠衬板所用的耐低温耐大气腐蚀铸钢(《耐低温耐大气腐蚀铸钢件》，T/CFA02010120.01-2017)为本领域使用的常规材料。目前，本领域常规球型支座的上支座板、球冠衬板、下支座板等主体钢部件的本体材料均采用普通的铸钢ZG270-500或结构钢Q345，这些材料自身较易锈蚀，耐蚀主要依赖涂装体系。但在沿海地区，海洋气候会降低涂装层的防护性能，缩短其工作周期，尤其是支座内部衬板等配合面通常不做防腐处理，而是仅通过涂抹油脂进行防护的部件会加速锈蚀，严重时影响支座的承载能力以及滑移或转动性能。同时普通支座钢材的温度适用范围通常为-40℃至60℃，对于极端温度低于-40℃、且维持时间较长的地区，较低的温度会影响材料的耐冲击性和疲劳特性，增加支座的病害发生概率，缩短支座的服役周期。而本实用新型所提供的防腐耐候球型支座的上支座板、下支座板主体钢部件的本体材料采用耐低温耐大气腐蚀铸钢，该耐低温耐大气腐蚀铸钢的工作原理是：首先，其在锈蚀一段时间后由于钢表面微量元素富集形成一层致密的非晶态锈层组织，并与基体结合的非常牢固，这层稳定化锈层能够在一定程度上抵御大气中水气及有害离子的侵入，防止基体金属进一步腐蚀；其次，其可直接裸露于大气中或简单涂装使用，一般经过一两年时间后锈层逐渐稳定腐蚀不再发展；其可兼顾具有良好的耐低温性和耐冲击性，并保持力学性能不低于同等级的普通钢材。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，所述滑动摩擦副结构包括上不锈钢板和平面滑板，所述上不锈钢板焊接于所述上支座板的所述下平面；所述平面滑板镶嵌于所述球冠衬板的所述上平面。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，所述转动摩擦副结构包括球面滑板及镀铬层或不锈钢板，所述球面滑板镶嵌于下支座板的所述上凹球面内，所述镀铬层或不锈钢板设置于所述球冠衬板的下凸球面。该镀铬层或不锈钢板可根据GT/T17955中规定的方法合理进行设置。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，该防腐耐候球型支座还包括上密封环，所述上密封环套装在所述平面滑板的外侧，且该上密封环的底部嵌固于所述球冠衬板的上平面，顶部略高于所述平面滑板的上表面。并且本领域技术人员知晓如何设置上密封环以使其顶部略高于所述平面滑板的上表面，在本实用新型具体实施方式中，该上密封环的顶部与平面滑板的上表面之间的高度差通常在1mm以内。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，该防腐耐候球型支座还包括下密封环，所述下密封环套装在所述球面滑板的外侧，且该下密封环的底部嵌固于所述下支座板的上凹球面，顶部略高于所述球面滑板的上表面。并且本领域技术人员知晓如何设置下密封环以使其顶部略高于所述球面滑板的上表面，在本实用新型具体实施方式中，该下密封环的顶部与球面滑板的上表面之间的高度差通常在1mm以内。其中，当该防腐耐候球型支座组装后，上密封环可以与上支座板形成密封空间，下密封环可以与球冠衬板的下凸球面形成密封空间，这两个密封空间可分别对平面滑板和球面滑板上的润滑硅脂起到密封保护的作用。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，该防腐耐候球型支座还包括防尘围板，所述防尘围板设置于该球型支座外侧面的四周，且其通过钢板压条和螺栓与上支座板外侧面的螺栓孔固定连接。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，所述防尘围板为具有一定宽度的橡胶带。本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择用作防尘围板的橡胶带的宽度。如上所述的防腐耐候球型支座，在本实用新型具体实施方式中，所述上支座板为长方体形，该上支座板的四个端角设置有锚栓(螺栓、套筒及螺杆)；所述下支座板也为长方体形，所述下支座板的四个端角也设置有锚栓。且本领域技术人员知晓如何具体设置该锚栓中的各个部件。球型支座起着承受荷载和传递荷载的作用，除满足自身承载能力外，本实用新型所提供的支座的结构设计还充分考虑了传力路径，满足既可靠又简洁的传力要求。该防腐耐候球型支座的主要部件均承受竖向载荷，力的传递路径为：竖向荷载通过梁体底面→上支座板→平面摩擦副(滑动摩擦副结构)→球冠衬板→球面摩擦副(转动摩擦副结构)→下支座板→墩台垫石→墩台。在该过程中，每一个部件均是关键部件，均需进行设计竖向载荷作用下的强度检算，因此竖向荷载大小决定了各部件的平面尺寸和结构高度，是支座的主荷载。固定、单向活动支座除竖向载荷外还承受和传递水平荷载，力的传递路径为：水平荷载通过梁体底面→上支座板→上支座板侧向限位装置(挡块或限位环)→下支座板侧向凸台→下支座板→墩台垫石→墩台。在该过程中，上支座板侧向限位装置及螺栓是传力的关键部位，挡块(或限位环)根部受拉力、剪力和弯矩的作用，易引起应力集中，因此，挡块或限位环与上支座板采用整体铸钢件或整块钢板加工而成，并进行消除应力集中的构造设计(该消除应力集中的构造设计为本领域常规技术手段，在本实用新型具体实施方式中，其为在部件直角处进行倒角处理)。所述侧向凸台可按图纸要求在下支座板的上部外边缘机加工形成，其与下支座板为一个整体，该侧向凸台与限位装置形成接触面，可以起到传递水平力及限位的作用；螺栓则采用高强度钢材40Cr，并进行调质处理(本领域常规技术手段)，并对螺栓直径进行容许剪应力检算，保证其安全、可靠。其中，需要说明的是：对于单向活动型支座，所述限位装置为挡块，挡块为对称布置在上支座板下平面的两侧，与上支座板的平面不锈钢板一起构成U槽结构；对于固定型支座，其为限位环；限位环为1个，与上支座板的平面不锈钢板一起构成盆状结构。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，所述底漆层的厚度为40-80μm，中间漆层的厚度为40-60μm，面漆的厚度为40-80μm。如上所述的防腐耐候球型支座，其中，所述纳米复合涂料及氟碳面漆均为本领域使用的常规物质，任何市售的纳米复合涂料及氟碳面漆均可以用于本实用新型。所述纳米复合涂料即是指在有机涂料中增加尺寸在1-100nm的组份，其可以有效提升涂层的耐腐蚀性和附着力。纳米复合涂料的工作原理是提升涂层致密性，有效阻止外界“腐蚀因子”渗入导致的基材腐蚀；同时纳米组份具有强大的夺电子作用，能够将基材铁的电子夺走使铁变为高价稳定铁离子，形成一层致密铁离子膜起到防腐作用；由于纳米材料的导电子作用，在涂层破损时，破损边缘会形成电子转移作用使腐蚀得到有效控制而不能漫延。普通桥梁支座钢部件的防腐涂装层犹如人类的皮肤一样是一道必不可少的防护屏障，它保护支座钢件本体免受大气中有害成分的破坏，对延长病害发生的时间、减缓病害的发展速度起着决定性的作用。如果这道屏障出现破损，钢部件将会锈蚀、剥落乃至失效，因此，为了保证桥梁支座的整体性能、提高产品的服役周期、减少日常的养护维修费用、降低支座失效所引发的灾害风险，增强防腐涂装层的防护能力是一项必做的功课。在现有的技术文件及产品设计规范中，无针对桥梁支座的专用涂装技术要求，普通球型支座钢部件的防腐涂装均借鉴采用《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》(TB/T1527-2011)标准中适用于腐蚀环境较严重地区的第六套涂装体系，见表4所示，该体系由底漆、中漆、面漆组成，底漆与经过表面处理的基层钢件结合，主要提供涂层的附着力和防腐蚀功能，该层厚度不是越厚越好，一般为1-2道；中间漆主要用于增加漆膜的厚度，因为看似致密的漆膜并不是密封的结构，有许多小孔，只有保证一定的厚度才能阻止腐蚀物的侵入，减缓腐蚀的发生；面漆比较平滑细腻美观，基料多填料少，成膜性好，主要发挥装饰、保护的作用。第六套涂装体系的底漆采用特制环氧富锌防锈底漆或水性无机富锌防锈底漆，干膜厚度不小于80μm，云铁环氧中间漆的干膜厚度不小于40μm，丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆的干膜厚度不小于80μm，即漆膜总厚度不小于200μm即可。该标准对上述产品的技术要求见表5所示，其中涂料的弯曲性能、耐冲击性、附着力、漆膜硬度、耐盐雾性、断裂伸长率、耐碱性、耐酸性、耐人工加速老化性均是影响防腐涂层总体性能的关键要素，其中，耐盐雾性是底漆的必备供货条件，也是防止基体钢材锈蚀的关键控制指标。一般认为，耐盐雾100小时等同于自然环境1年，技术指标中1000h的试验要求相当于支座10年的服役期，即在涂装完成后的10年内涂层不应出现严重的锈蚀，而这相对于高速铁路桥梁主体结构及支座主体钢部件100年的设计使用年限是远远满足不了使用要求的，相当于在整个设计使用年限内要进行至少5次的涂层维护作业，面对数万公里的桥梁里程数十万的桥梁支座数量，这将是一项艰巨到难以完成的任务。表4TB/T1527-2011第6套涂装体系表5第六套涂装体系用涂料技术要求本实用新型所提供的防腐耐候球型支座传力明确，构造紧凑，部件受力均匀，整体性好，能满足桥梁、高速铁路等建筑的使用要求；此外，该防腐耐候球型支座的主体钢部件的本体材料采用耐低温耐大气腐蚀铸钢制成，因此本实用新型所提供的该防腐耐候球型支座可以适应极寒地区的使用要求并可以应对乡村、城市、工业大气、海洋等各类大气环境；同时，该防腐耐候球型支座采用特殊的防腐涂装层(底漆层、中间漆层分别为由纳米复合涂料形成的底漆层和中间漆层，面漆为氟碳面漆)使得其具有更加优异的防腐耐候性。附图说明图1-图2为本实用新型实施例1提供的防腐耐候球型支座的结构示意图；图3为本实用新型实施例1提供的防腐耐候球型支座的摩擦副结构示意图。主要附图标号说明：1、上支座板；2、球冠衬板；3、下支座板；4、上不锈钢板；5、平面滑板；6、镀铬层或不锈钢板；7、球面滑板；8、上密封环及下密封环；9、锚栓(螺栓、套筒及螺杆)；10、防尘围板。具体实施方式以下通过具体实施例及说明书附图详细说明本实用新型的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种防腐耐候球型支座，所述防腐耐候球型支座的结构示意图如图1-图2所示，从图中可以看出包括：上支座板1，其具有下平面，且该下平面设置有侧向挡块(其与上支座板为一个整体)；下支座板3，其具有上凹球面，并设置有侧向凸台(其与下支座板为一个整体)；所述侧向凸台位于下支座板上部的外边缘，且其与所述侧向挡块相接触；球冠衬板2，其设置在所述上支座板1与所述下支座板3之间，该球冠衬板2具有上平面和下凸球面，所述下平面与所述上平面之间通过滑动摩擦副结构滑动配合，所述下凸球面与所述上凹球面之间通过转动摩擦副结构滑动配合；该防腐耐候球型支座的摩擦副结构示意图如图3所示；所述上支座板1、下支座板3及球冠衬板2是由耐低温耐大气腐蚀铸钢制成的上支座板、下支座板及球冠衬板；所述上支座板1、下支座板3及球冠衬板2的表面均设置有防腐涂装层，该防腐涂装层包括底漆层、中间漆层及面漆层；所述底漆层、中间漆层分别为由纳米复合涂料形成的底漆层和中间漆层，所述面漆为氟碳面漆；且所述底漆层的厚度为40-80μm，中间漆层的厚度为40-60μm，面漆的厚度为40-80μm；所述滑动摩擦副结构包括上不锈钢板4和平面滑板5，所述上不锈钢板4焊接于所述上支座板1的所述下平面；所述平面滑板5镶嵌于所述球冠衬板2的所述上平面；所述转动摩擦副结构包括球面滑板7及镀铬层或不锈钢板6，所述球面滑板7镶嵌于下支座板3的所述上凹球面内，所述镀铬层或不锈钢板6设置于所述球冠衬板2的下凸球面；所述防腐耐候球型支座还包括上密封环8，所述上密封环8套装在所述平面滑板5的外侧，且该上密封环8的底部嵌固于所述球冠衬板2的上平面，顶部略高于所述平面滑板5的上表面；所述防腐耐候球型支座还包括下密封环8，所述下密封环8套装在所述球面滑板7的外侧，且该下密封环8的底部嵌固于所述下支座板3的上凹球面，顶部略高于所述球面滑板7的上表面；所述防腐耐候球型支座还包括防尘围板10，所述防尘围板10设置于该球型支座外侧面的四周，且其通过钢板压条和螺栓与上支座板1外侧面的螺栓孔固定连接；所述防尘围板10为具有一定宽度的橡胶带；所述上支座板1为长方体形，该上支座板1的四个端角设置有锚栓(螺栓、套筒及螺杆)9；所述下支座板3也为长方体形，该下支座板3的四个端角同样设置有锚栓9。如下表1给出了本实用新型所用耐低温耐大气腐蚀铸钢与本领域所用普通铸钢的力学性能对比情况，表2给出了该耐低温耐大气腐蚀铸钢的耐腐蚀性能，表3给出了该耐低温耐大气腐蚀铸钢的使用环境及与防腐涂装层的配合应用要求。表1耐低温耐大气腐蚀铸钢与普通铸钢的力学性能对比表表2耐低温耐大气腐蚀铸钢的耐腐蚀性能表3耐低温耐大气腐蚀铸钢的应用模式其中，所述ZGS10CrNiCu、ZGS10Cr3NiCu及ZGS10Cr5NiCu均为本领域市售的常规材料。由表1可见，耐低温耐大气腐蚀铸钢在保持强度不低于ZG270-500的同时，其低温冲击特性得到了极大的提升，能适应极寒地区的使用要求；表2和表3中的数据也显示，耐低温耐大气腐蚀铸钢的腐蚀率随着镍含量的递增而逐步降低，当采用ZGS10Cr5NiCu时，完全不需要防腐涂装体系的保护，即可应对乡村、城市、工业大气、海洋大气等各类大气环境。表6为本实用新型所用纳米复合涂料与本领域常规的第六套涂装体系底漆的性能实测值对比表。表6纳米复合底涂与TB/T1527第六套涂装体系底涂的实测性能对比表项目单位纳米复合底涂TB/T1527-2011体系底漆弯曲性能mm≤2≤2耐冲击性cm≥50≥50附着力(拉开法)MPa≥25≥5耐盐雾性h≥7000≥1000耐10％硫酸d≥200无技术要求耐10％盐酸d≥200无技术要求耐10％烧碱d≥200无技术要求耐磨性(落砂法)L/um3.14无技术要求耐磨性(磨轮法)g0.021无技术要求耐人工加速老化性h≥2000无技术要求从表6中可以看出，通过与现有涂层的比对可见性能提升明显。其中，附着力指标是衡量底漆与支座基层钢材结合能力的关键参数，该指标越大，则底漆与基层钢材的结合越紧密，涂层越不容易受到外界因素的影响而脱落，相反，则会较易出现涂层起泡、开裂和脱落现象。耐盐雾性、耐酸碱、耐碱性、耐人工加速老化是衡量涂层对复杂气候环境的适应和防护能力，上述指标越高表明涂层可适应的环境越恶劣、应用的区域范围越广泛、对我国铁路桥梁工程的覆盖率越高，实际应用效果越好。耐磨性则反应了涂层对风沙环境的适应能力，该指标越低说明在风沙区使用中涂层磨损脱落的越少，涂层的防护时间越长，对抗风沙的能力越强。与本领域常规的丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆相比，本实用新型所用氟碳面漆在断裂伸长率、耐人工加速老化性等方面比丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆具有较大的优势；氟碳面漆与丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆的指标对比显示，丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆对断裂伸长率无技术要求，而氟碳面漆的断裂伸长率可达到50％以上。断裂伸长率反应了面漆对温差较大地区的环境适应能力，例如在我国西北地区，早晚温差可达到30℃，如果选择普通的丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆，由于面漆与支座基层钢材的线膨胀系数不一致，基材在一天中会发生明显的热胀冷缩现象，面漆无法适应该变化时就会与支座基层钢材脱离，产生掉漆现象，同样，对于耐人工加速老化性，丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆的技术指标仅为1000h，而氟碳面漆的指标要求为3000h。耐人工加速老化性反应了面漆对复杂环境的适应能力，比如污染严重的城市环境和工业化境，腐蚀严重的海洋环境以及紫外线强烈的高原环境，因此与第六套涂装体系相比，采用氟碳面漆后的桥梁支座具有更优异的防腐耐候特性。当前第1页1 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