一种具有抗倾覆功能的转体施工用球铰装置的制作方法

本发明属于桥梁及建筑结构领域，涉及一种具有抗倾覆功能的转体施工用球铰装置。

背景技术：

近年来，随着桥梁施工技术及施工工艺的不断创新与发展，桥梁转体施工被广泛应用于跨越交通繁忙的铁路既有线、高速公路、高山峡谷、水深流急、航道通航频繁等的桥梁工程施工。桥梁转体施工可以将桥梁轴线空间施工转化为沿岸线或条件较好的地面施工，为特殊条件下桥梁施工的安全、质量、进度提供可靠保证。转体施工技术以其经济、方便、可靠的特点愈来愈受到桥梁建设者的青睐。

转体球铰装置是桥梁转体施工的核心部件，是保证转体施工安全及转动精度的关键所在。目前工程中常用的转体球铰装置由转体施工用球铰、滑道、撑脚三部分组成，转体球铰为转体的核心构件，承受上部结构荷载及进行转动；滑道为撑脚和沙箱支撑提供滑动面；撑脚与上转盘固结，作为辅助支撑和保险支腿，防止上部结构荷载偏心造成倾覆，为转体启动时辅助顶推的持力面，如图1所示。现有转体球铰装置结构庞大，安装施工需分部安装进行，安装程序较为复杂，施工精度不易控制，且安装周期较长。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有抗倾覆功能的转体施工用球铰装置，通过在现有转体施工用球铰的外缘增加抗拉装置，在桥梁转体时防止由于上部桥梁结构重心不平衡及其它因素造成的桥梁结构倾覆，以有效防护桥梁结构转体时的安全及转体的顺利进行。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种具有抗倾覆功能的转体施工用球铰装置，由呈上下设置的上球铰和下球铰，以及设置在上球铰和下球铰中心的定位销轴组成，上球铰的下表面上设有为凸球状的上球铰环形板，下球铰的上表面上设有与上球铰环形板相匹配的凹球状的下球铰环形板，在下球铰环形板内设置的球面非金属滑板与上球铰环形板组成转动摩擦副，所述的上球铰环形板和下球铰环形板的直径大于上球铰或下球铰的直径，抗拉环通过多个抗拉螺栓固定在伸出下球铰的下球铰环形板的上表面上，抗拉环和下球铰环形板之间围成开口方向朝向球铰中心的环形空腔，在抗拉环和下球铰环形板之间的环形空腔内设置有上球铰环形板，设置于环形空腔内的上球铰环形板的上表面和侧面与抗拉环的内壁之间设有间隙，设置于环形空腔内的上球铰环形板的下表面与和下球铰环形板的上表面之间设有间隙。本发明伸出下球铰的下球铰环形板上表面均布有防倾环形滑板，防倾环形滑板对应上球铰环形板下表面设置。

本发明所述的下球铰环形板的下表面上焊接有设置于下球铰内部的下球铰环形筋和下球铰放射筋。

本发明所述的上球铰环形板的上表面上焊接有设置于上球铰内部的上球铰环形筋和上球铰放射筋。

本发明所述的上球铰环形板的侧面为平面，其对应的抗拉环的内侧面为平面。

本发明有益效果是：通过本发明实现了桥梁转体施工用球铰装置在桥梁转体时具备抗倾覆的功能，兼具有滑道及撑脚的功能，在转体系统中无需单独设置滑道及撑脚结构，减小了承台及墩身（或梁底）的结构，节省工程材料，安装施工方便，降低了现场施工的难度，提高了施工的便利性及效率。

在桥梁转体施工用球铰装置安装施工时，采用整体吊装一次安装到位，大大提高了现场安装施工的效率及安装精度。

在进行桥梁转体牵引施工时，当由于不平衡引起桥梁结构发生竖向大的倾转时，可以及时发挥防倾覆功能，保证桥梁转体的安全顺利进行。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明的局部放大图；

图中：1、下球铰，2、下球铰定位筒，3、下球铰面板，4、球面非金属滑板，5、下球铰环形筋，6、下球铰放射筋，7、下球铰环形板，8、防倾环形滑板，9、抗拉螺栓，10、抗拉环，11、上球铰环形板，12、上球铰放射筋，13、上球铰环形筋，14、上球铰面板，15、上球铰定位筒，16、定位销轴，17、上球铰，18、球铰，19、滑道，20、撑脚。

具体实施方式

如图2所示，一种具有抗倾覆功能的转体施工用球铰装置，所述装置主要由下球铰1、球面非金属滑板4、抗拉螺栓9、抗拉环10、定位销轴16、上球铰17等部件组成。

所述装置的下球铰定位筒2、上球铰定位筒15与定位销轴16共同组成定位机构，以满足桥梁转体结构转体时的定位需求，定位销轴16设置在上球铰定位筒15和下球铰定位筒2内，位于上球铰17和下球铰1的中心位置，并垂直设置。

所述装置的下球铰1的凹球面与上球铰17的凸球面构成装置的转动机构，上球铰17的凸球面与镶嵌于下球铰1凹球面上的球面非金属滑板4组成转动摩擦副，适应桥梁转体的水平与竖向适度转动需求。

所述装置的下球铰环形板7与上球铰环形板11形成装置的防倾机构，上球铰环形板11的下平面与固定于下球铰环形板7上平面的平面非金属滑板8组成防倾摩擦副，抵抗上部桥梁转体结构在不平衡力作用下的倾覆力矩。所述装置的转动摩擦副，在上部桥梁结构荷载作用下，上球铰17的凸球面与镶嵌于下球铰1凹球面上球面非金属滑板4进行紧密接触，承受上部结构荷载并适应水平转动及竖向转动。球面非金属滑板4分片成规律地布置于下球铰1的凹球面上，可以显著降低桥梁转体时的水平牵引力。

所述装置下球铰1及上球铰17分别布置有下球铰环形筋5、下球铰放射筋6及上球铰环形筋13、上球铰放射筋12，以增强下球铰及上球铰的抗变形能力，环形筋及放射筋采用整体铸造方式与下球铰及上球铰进行联接，环形筋及放射筋也可采用焊接方式与下球铰及上球铰整体进行联接。

所述装置的下球铰环形板7、抗拉螺栓9、抗拉环10、上球铰环形板11构成装置的抗拉机构，当上部桥梁转体结构在不平衡力作用下产大的倾转时，能够发挥抗拉拔的作用，近而防止桥梁上部转体结构的进一步倾覆。下球铰环形板7从下球铰的侧面伸出的部分为一环形面板，在这环形面板上置有呈环形的抗拉环，抗拉环通过抗拉螺栓9固定在此上方，抗拉环10与下球铰环形板7围成开口方向朝向球铰中心的环形空腔，在此环形空腔内置有伸出上球铰17的上球铰环形板11，抗拉机构与下球铰1及上球铰17共同作用使球面摩擦副及防倾摩擦副处于封闭的空间内，避免摩擦副处受到污染。

所述的下球铰环形板7和上球铰环形板11为一体铸造而成，节省工艺及安装。

所述装置防倾摩擦副的防倾环形滑板8镶嵌并均布于下球铰环形板7上，并对应上球铰环形板11下表面设置固定牢靠。所述的防倾环形滑板8与上球铰环形板11之间设置适当间隙，当不设置防倾环形滑板时，上球铰环形板11下表面与和下球铰环形板7的上表面之间设有间隙，以满足球铰装置在竖向适度转动的需求。

如图3、4所示，所述装置抗拉机构的抗拉环10通过抗拉螺栓9与下球铰环形板7固定。抗拉环10呈弯折状，其截面为z字型，其中两段相互平行，中间段与另外两段相垂直，与下球铰环形板7相贴合的一段通过抗拉螺栓9固定在伸出下球铰的下球铰环形板7上。所述的抗拉环10与上球铰环形板11上表面之间及抗拉环10与上球铰环形板11侧面之间设置适当间隙，以满足球铰装置在竖向适度转动的需求。当桥梁结构的倾转超过要求时抗拉环10与上球铰环形板11共同作用，限制转体桥梁结构的进一步倾转，进而达到防止转体桥梁倾覆的目的。

所述的上球铰环形板11的侧面与抗拉环10对应的内侧面均为平面，两者之间的间隙在球铰运动时不接触，不会产生摩擦损耗，同时还具有一定的密封作用。

新型转体装置取消了滑道、撑脚结构，减小了承台及墩身（或梁底）的结构，节省工程材料，降低了现场施工的难度，提高了施工的便利性及效率；主体结构采用铸造成形结构减少了拼焊、旋压、焊接加工工序，可以有效降低加工成本。