一种用于桥梁的活动支座的制作方法

本发明涉及桥梁结构，更具体地，涉及一种用于桥梁的活动支座。

背景技术：

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，其能够将桥梁上部结构的反力和变形可靠的传递给桥梁下部结构，从而使结构的实际受力情况与计算的理论情况相符合，以增强桥梁结构的安全性。

桥梁支座架设于桥墩上，顶面支承桥梁上部结构，以将上部结构固定于桥墩上侧，其承受上部结构的各种力，并将其传递给桥墩。桥梁支座能够适应上部结构的转角和位移，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加力。

如公开号为cn101705722a的中国专利申请，其公开了一种双曲面减震抗拉支座。该支座主体内设有阻尼机构，阻尼机构包括圆形腔体内侧上部的内弧表面，内弧表面覆有第一球面金属板层；第一球面金属板层下方设有一球面滑块，球面滑块上方覆有第一工程塑料滑板；球面滑块下方覆有第二球面金属板层；第二金属板层下方设有一上下两面为球面的双曲球冠板，双曲球冠板的上球面覆有第二工程塑料滑板；双曲球冠板的下球面覆有第三球面金属板层，第三球面金属板层下方设有一球面支座板，球面支座板上方覆有第三工程塑料滑板；球面支座板下方与圆形腔体内侧下部固定连接。

这种支座具有承载力高，在较大拉力和压力下均能实现自由转动和滑动。但是，对于横桥向的外作用力对桥梁的冲击，其对外作用力的耗散效果尚不理想。

目前，对横桥向的外作用力的缓冲结构，通常采用横向双固定的支座体系，这种体系可以在地震作用下多个墩子传递地震力从而保障结构安全。或者，在横桥向使用速度型地震力分散传递装置既速度锁定器或是速度锁定支座。

但是，这些结构不仅结构较复杂，且其由于在作用过程中会产生附加力或对于支座的密封性能要求很高，其使用寿命及安全性都有待提高。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种用于桥梁的活动支座，以解决在应对外作用力对桥梁的冲击时，支座结构复杂、安全性低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于桥梁的活动支座，包括设置于桥梁主体下侧的上支座板，所述上支座板的下端部具有向所述上支座板内部凹陷的滑槽，所述滑槽沿顺桥向贯穿所述上支座板；

所述上支座板的下侧设置有中支座板，所述中支座板包括中支座板上端部，所述中支座板上端部伸入所述滑槽内，所述中支座板上端部与所述上支座板的下端面接触，且所述中支座板上端部的侧壁与所述滑槽的侧壁之间设置有通过连续形变以调节横桥向作用力的拱形滑动块。

进一步地，所述拱形滑动块包括主体和凸台；所述凸台突出于所述主体的第一侧部，所述主体的第二侧部具有向所述主体内部凹陷的拱形通道；所述第一侧部靠近所述滑槽的侧壁，所述第二侧部靠近所述中支座板上端部的侧壁。

进一步地，所述拱形通道的跨度小于所述拱形滑动块沿顺桥向的长度。

进一步地，所述主体的位于所述拱形通道两侧的侧端分别通过固定销固定于所述中支座板上端部；所述拱形滑动块与所述滑槽的侧壁之间间隙配合。

进一步地，所述凸台沿顺桥向的长度为所述拱形滑动块沿顺桥向的长度的10％-20％。

进一步地，所述凸台与所述滑槽的侧壁之间设置有由三层复合板与不锈钢板组成的滑动摩擦副。

进一步地，所述中支座板还包括中支座板下端部，所述中支座板下端部沿横桥向的长度大于所述中支座板上端部沿横桥向的长度。

进一步地，所述中支座板支撑于球冠上方；所述中支座板下端部具有向所述中支座板内部凹陷的第一球形弧面，所述球冠的上端为向上凸起的第二球形弧面，且所述第一球形弧面与所述第二球形弧面相匹配。

进一步地，所述球冠支撑于下支座板上；所述下支座板包括下支座板主体和突出于所述下支座板主体上侧的环形凹陷，所述中支座板下端部与所述球冠位于所述环形凹陷内，且所述中支座板的侧壁与所述环形凹陷的侧壁间隙配合。

进一步地，所述第一球形弧面与所述第二球形弧面之间，以及所述球冠的底面与所述下支座板之间均采用由改性超高分子量聚乙烯板与不锈钢板组成的滑动摩擦副。

本发明有益效果主要体现在如下方面：

(1)滑槽的侧壁与中支座板上端部的侧壁之间设置拱形滑动块，拱形滑动块能够产生连续的形变以应对横桥向的外作用力提供不同刚度的支撑作用；同时，滑槽的设置，使中支座板能够在滑槽内能沿顺桥向发生位移变化，从而增强对顺桥向的外作用力的缓减作用；

(2)拱形滑动块采用凸台与具有拱形通道的主体结构，其结构简单，但能够提供不同刚度的支撑作用，以有效降低横桥向的外作用力对桥梁的冲击；

(3)凸台的长度、拱形通道的跨度均保持在合适的范围内，能够有效传递和耗散横桥向作用力；

(4)上支座板、拱形滑动块、中支座板、球冠和下支座板的各部分相互接触的部分采用滑动摩擦副，能够增强接触面的相互作用效果，并避免对支座结构本身的损坏。

附图说明

图1为根据本发明实施例中一种用于桥梁的活动支座的侧视图；

图2为根据本发明实施例中一种用于桥梁的活动支座的图1中的a-a剖面图；

图3为根据本发明实施例中一种用于桥梁的活动支座的图2中的b位置的细节图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1所示，一种用于桥梁的活动支座，包括上支座板2和中支座板3。上支座板2设置于桥梁主体的下侧，上支座板2通过上锚碇钢棒1与桥梁主体相固定，使桥梁主体支撑于上支座板2上侧。上锚碇钢棒1至少有一对，以两两对称地设置于上支座板2靠近外周的地方，用于对桥梁主体的支撑。

上支座板2的下端部具有滑槽，且滑槽为上支座板2的下端面向上支座板2的内部凹陷的结构，使上支座板2的下端部为具有u型结构的滑槽。并且，滑槽沿顺桥向贯穿上支座板2，使上支座板2的下端部形成具有顺桥向通道的滑槽。

上支座板2的下侧设置有中支座板3。中支座板3包括中支座板上端部，且该中支座板上端部伸入到滑槽内侧。并且，中支座板上端部的上端面与滑槽的顶部接触，也即是，中支座板上端部的上端面与上支座板2的下端面相接触。上支座板2的下端部与中支座板3的中支座板上端部相接触，使中支座板3形成对上支座板2的支撑。

可以理解的是，中支座板上端部沿横桥向的长度小于滑槽沿横桥向的长度；并且，中支座板上端部的中心线与滑槽的轴线平行且位于同一竖向平面上，使中支座板上端部两侧的侧壁与对应的滑槽的侧壁之间存在间隙，且两侧的间隙大小相同。

参见图2所示，在中支座板上端部两侧的侧壁与滑槽对应的侧壁之间均设置有拱形滑动块7。当桥梁受到横桥向的作用力时，位于中支座板上端部的侧壁与滑槽的侧壁之间的拱形滑动块7能够提供连续的形变，以调节桥梁横桥向的受力状态，缓减外作用力对桥梁或桥梁支座的冲击，避免桥梁结构遭到破坏。

在中支座板3的两侧均对称设置拱形滑动块7，使桥梁对横桥向两个方向的外作用力均能够起到调节作用，进一步增强桥梁对外作用力的缓冲效果。并且，拱形滑动块7的设置方式，结构简单，无需额外密封件，也不用担心液体的泄露等情况。

在另一个具体的实施例中，参见图3所示，拱形滑动块7包括主体72和凸台71。凸台71突出于主体72的第一侧部，并且主体72的第二侧部具有向主体72内部凹陷的拱形通道；主体72的第一侧部与第二侧部分别位于主体72的相对两侧。

具体地，拱形通道的横截面为弧形，可以理解的是，该拱形通道可以是沿竖向方向贯穿主体72的结构，也可以不完全贯穿，只要能够实现受挤压时变形的效果即可。

进一步地，第一侧部靠近滑槽的侧壁，第二侧部靠近中支座板上端部的侧壁。也即是，凸台71位于靠近滑槽的侧壁的一侧，拱形通道靠近中支座板上端部的侧壁。

当桥梁受到横桥向作用力时，桥梁主体通过上锚碇钢棒1将作用力传导至上支座板2，上支座板2沿横桥向运动，上支座板2的滑槽的侧壁向凸台71运动并挤压凸台71，凸台71逐渐受力直至挤压主体72，主体72受力从而使主体72向拱形通道的方向变形。由于拱形通道是中空的结构，其在主体72受力时，主体72的实体部分能够向拱形通道的空间内挤压运动，从而缓减桥梁横桥向的外作用力对桥梁的冲击。

并且，由于桥梁受横桥向的外作用力时，滑槽的侧壁首先是与凸台71接触，凸台71对滑槽的侧壁能够提供某一水平的刚度。当桥梁受外作用力而继续沿横桥向运动时，主体72受到挤压而逐渐向拱形通道的方向变形，从而产生连续的形变，同时，拱形滑动块7对上支座板2沿横桥向的支撑作用及力度不同，以提供不同的刚度。

主体72向拱形通道的方向发生形变，直至凸台71向拱形通道的方向沉没，滑槽的侧壁与主体72接触，由主体72直接起到横向的支撑作用，达到形变的最大量，提供极大刚度。

拱形滑动块7本身的结构简单，其能够产生连续的形变以提供不同刚度的支撑作用，能够进一步提高对支座的使用安全性。

在另一个具体的实施例中，拱形通道的跨度小于拱形滑动块7沿顺桥向的长度。也就是，拱形滑动块7的主体72与中支座板上端部的侧壁之间是面接触，而不是线接触，这样既能够增强拱形滑动块7的形变效果，又能够保证力的传导，使拱形滑动块7与中支座板3之间起到良好的支撑作用。

在另一个具体的实施例中，主体72上位于拱形通道两侧的侧端分别通过固定销8与中支座板上端部的侧壁固定；而拱形滑动块7与滑槽的侧壁之间间隙配合。

具体地，主体72通过固定销8从中支座板3的侧面固定于中支座板3上，便于拱形滑动块7的形变过程以及力的传导。拱形滑动块7与上支座板2的滑槽的侧壁之间采用间隙配合，能够便于上支座板2与中支座板3沿顺桥向相互发生位移时，中支座板3以及固定于中支座板3上的拱形滑动块7一起在滑槽内沿顺桥向滑动，以缓减顺桥向作用力对桥梁的冲击，避免桥梁结构受到损坏。

在另一个具体的实施例中，凸台71沿顺桥向的长度为拱形滑动块7沿顺桥向的长度的10％-20％。具体地，凸台71沿顺桥向的长度与拱形滑动块7沿顺桥向的长度的比例保持在合适的范围，当桥梁受到横桥向的外作用力时，先由凸台71提供某一刚度的支撑作用；在继续受到挤压时，能够及时的将外作用里传导至主体72，由主体72向拱形通道的方向发生连续形变以提供不同刚度的支撑作用。

当凸台71的长度过长，可能会导致外作用力直接作用于主体72并由主体72与中支座板上端部的面接触的部位而直接传导至中支座板3上，使主体72的形变作用减弱，对外作用力的缓减作用也大大降低。

在另一个具体的实施例中，凸台71与滑槽的侧壁之间采用由三层复合板与不锈钢板组成的摩擦副。具体地，在凸台71靠近滑槽侧壁的一端面上包覆三层复合板(简称：sf-1)，在对应的滑槽的侧壁上包覆不锈钢板，使sf-1与不锈钢板之间形成滑动摩擦副。

当桥梁受到顺桥向的外作用力时，上支座板2与中支座板3沿顺桥向发生相对滑动，使中支座板3在上支座板2的滑槽内滑动。因此，在凸台71与滑槽的侧壁之间设置滑动摩擦副，避免上支座板2与中支座板3的直接滑动接触，减小滑动过程中对上支座板2与中支座板3本身的摩擦损耗。

同时，当桥梁受到横桥向的外作用力时，凸台71与上支座板2的滑槽的侧壁之间会相互作用，在凸台71与滑槽的侧壁之间设置滑动摩擦副，能够避免凸台71与滑槽的侧壁的直接碰撞，减小加压过程中上支座板2与中支座板3本身结构的损坏。

在另一个具体的实施例中，中支座板上端部的高度、滑槽的侧壁沿竖直方向的高度与拱形滑动块7沿竖直方向的高度相同。具体地，滑槽的侧壁与滑槽的顶部可以是呈相互垂直的关系，也可以是成一定角度或由弧面过渡的关系，只要能够实现中支座板上端部在滑槽内能够发生位移，且滑槽的侧壁与中支座板上端部的侧壁之间设置拱形滑动块以利于外作用力的传导即可。

具体地，中支座板上端部的高度、滑槽的侧壁的高度与拱形滑动块7的高度相同，在受到横桥向的外作用力时，更便于力的传导。

在另一个具体的实施例中，中支座板3还包括中支座板下端部，中支座板下端部沿横桥向的长度大于中支座板上端部沿横桥向的长度。也就是，中支座板3包括呈上下位置关系设置的中支座板上端部和中支座板下端部两部分，两部分可以是一体成型，也可以是通过螺接、焊接等方式固定在一起。

具体地，中支座板下端部的长度长于支座板上端部的长度，使拱形滑动块7部分支撑于中支座板下端部的下侧，更进一步维持中支座板下端部相对于中支座板3的位置稳定性。

在另一个具体的实施例中，参见图1所示，中支座板3的下方设置有球冠4，中支座板3支撑于球冠4上侧。具体地，中支座板3的中支座板下端部具有由中支座板3的下端面向中支座板3内部凹陷的第一球形弧面；球冠4的上端部具有向上凸起的第二球形弧面，且第一球形弧面与第二球形弧面相匹配。当中支座板3支撑于球冠4上侧时，第二球形弧面位于第一球形弧面内，其二者相贴合，以起到对中支座板3的支撑作用。

具体地，中支座板3的中支座板下端部与球冠4相接触的部分采用相契合的第一球形弧面与第二球形弧面，当桥梁受到外作用力而发生扭转/旋转时，中支座板下端部能够相对于球冠4发生旋转，从而缓减桥梁受到的扭力的影响，避免对桥梁结构的损坏。

在另一个具体的实施例中，在球冠4的下方设置有下支座板5，球冠4支撑于下支座板5的上侧。下支座板5包括下支座板主体和突出于所述下支座板主体上侧的环形凹陷。球冠4与中支座板下端部位于环形凹陷的内侧。球冠4的底部与下支座板5的环形凹陷的底部相接触。中支座板下端部的侧壁与环形凹陷的侧壁间隙配合。

设置于下支座板5上端部的环形凹陷与设置于上支座板2的下端部的滑槽相对设置，环形凹陷的开口方向与滑槽的开口方向相对，中支座板3与球冠4即位于滑槽与环形凹陷之间。中支座板3的中支座板上端部与滑槽相接触，中支座板3的中支座板下端部与球冠4的上端部通过第一球形弧面与第二球形弧面相配合，球冠4的下端部与环形凹陷的底面相接触。当桥梁受到外作用力时，球冠4在环形凹陷内滑动，中支座板3相对于球冠4在环形凹陷内转动。可以理解的是，中支座板下端部的外周的形状与环形凹陷的内周的结构相匹配。

具体地，在下支座板5的下侧设置有下锚碇钢棒6。下锚碇钢棒6至少有一对，以两两对称设置于地设置于下支座板5下方靠近下支座板5外周的地方。下锚碇钢棒6与桥墩结构相接触，以用于对桥梁主体的支撑。

在另一个具体的实施例中，中支座板上端部的上端面与滑槽之间、第一球形弧面与第二球形弧面之间，以及球冠4的底面与下支座板5之间均采用由聚乙烯板与不锈钢板组成的滑动摩擦副。采用滑动摩擦副作为会产生相对位移的接触方式，能够增强接触面相互作用的效果，并且，能够避免对桥梁结构本身的损坏。

中支座板上端部的上端面与滑槽之间的滑动摩擦副为例，聚乙烯板可包覆在滑槽的顶面位置，相应地，不锈钢板包覆在中支座板上端部的上端面处。聚乙烯板也可包覆在中支座板上端部的上端面处，相应地，不锈钢板包覆在滑槽的顶面位置。

本发明的一种用于桥梁的活动支座，上支座板2的滑槽的侧壁与中支座板上端部的侧壁之间设置拱形滑动块7，拱形滑动块7通过凸台71以及具有拱形通道的主体72的结构，实现对桥梁提供横桥向的外作用力的变刚度支撑；上支座板2下端的滑槽的设置，以及下支座板5上端的环形凹陷的设置，使支座能够缓减顺桥向的外作用力或者扭力对桥梁的冲击作用；中支座板3与球冠4之间同构球形弧面接触，能够缓减扭力对桥梁的冲击作用。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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。