分体式球铰的制作方法

本发明涉及桥梁转体施工，特别涉及一种分体式球铰。

背景技术：

1、桥梁转体施工技术是一种将桥梁结构在非设计位置完成预制后，再通过旋转就位的施工方法。该技术最早应用于跨越既有铁路、公路等繁忙交通线路的桥梁建设中，以避免长时间中断交通。随着工程实践的不断积累与技术的持续演进，桥梁转体施工技术经历了从简单平转到竖转、再到平转与竖转相结合的发展历程，转体重量和跨度不断突破极限，施工精度要求也日益提高。球铰作为转体施工的核心承力与导向构件，其设计与制造工艺亦随之从分体式结构逐步向整体式结构演进，以期提升承载能力和转动性能。

2、目前，桥梁转体施工技术通常采用以下方式实施：在桥墩承台上预埋下球铰，并在其上方依次安装上球铰、滑道及转盘结构，通过上下球铰之间的球面接触实现转体过程中的荷载传递与转动导向；转体前，利用千斤顶对转体结构进行称重试验，以确定配重方案；转体时，由连续千斤顶牵引转体结构绕竖向轴线水平旋转，直至转体结构就位；就位后，通过合龙段浇筑完成结构体系转换。其中，整体式球铰因其整体刚度好、承载能力强，在大吨位转体施工中得到广泛应用。

3、然而，现有整体式球铰在实际施工中，由于整体式球铰构件尺寸大、自重高，安装过程中各层构件的竖向同心度和水平定位精度难以保证，一旦上下球铰的球心偏差超出允许范围，将直接导致转体过程中受力不均、转动阻力增大，严重时甚至引发结构损伤或转体失控等安全事故，与转体施工高精度、高可靠性的技术预期之间存在较大差距。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种分体式球铰，旨在解决现有技术在实际施工中，由于整体式球铰构件尺寸大、自重高，安装过程中各层构件的竖向同心度和水平定位精度难以保证，一旦上下球铰的球心偏差超出允许范围，将直接导致转体过程中受力不均、转动阻力增大，严重时甚至引发结构损伤或转体失控等安全事故，与转体施工高精度、高可靠性的技术预期之间存在较大差距的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提出的一种分体式球铰，包括：

3、基座，所述基座内填充有混凝土填充块，所述混凝土填充块的中心位置设置有沿竖向延伸的第一定位孔，且所述混凝土填充块阵列分布有多个第一定位螺栓；

4、两块预埋钢板，两块所述预埋钢板均与所述第一定位螺栓固定，两块所述预埋钢板相对设置并拼接形成承载座，两块所述预埋钢板之间形成第一拼接缝，所述第一拼接缝沿第一方向延伸，两块所述预埋钢板的中心区域形成有沿竖向贯穿设置的第二定位孔，所述第二定位孔与所述第一定位孔同心设置；

5、多根第一定位杆，所有所述第一定位杆沿周向间隔分布于所述承载座的顶部，且至少一根所述第一定位杆的两端分别连接两块所述预埋钢板；

6、两块拼接座，两块所述拼接座相对设置并拼接形成球铰座，两块所述拼接座之间形成第二拼接缝，所述第二拼接缝沿第二方向延伸，所述球铰座的底部形成有与所述第一定位杆数量一致且一一对应的第一定位槽，所述球铰座的顶部形成有球铰容纳槽，所述球铰容纳槽的槽底形成有第三定位孔，所述第三定位孔与所述第二定位孔同心设置；以及，

7、两块球铰块，两块球铰块相对设置并拼接形成球铰体，两个所述球铰体之间形成第三拼接缝，所述第三拼接缝沿第三方向延伸，所述球铰体的顶部与外置桥墩的顶部连接，所述球铰体的底部容纳于所述球铰容纳槽并能相对于所述球铰容纳槽旋转，所述球铰体的底部形成有沿竖向一侧贯穿所述第三定位孔、所述第二定位孔以及所述第一定位孔的导向凸起，所述球铰体能带动所述外置桥墩绕所述球铰座旋转至预设方向。

8、在一实施例中，各所述预埋钢板的顶部均设置至少两块第一连接耳板，所有所述第一连接耳板有沿第一方向间隔分布，两块所述预埋钢板上的所述第一连接耳板相对设置并通过螺栓紧固。

9、在一实施例中，所述球铰座的底部形成有用于容纳所述第一连接耳板的第二定位槽，所述第二定位槽的数量与所述第一连接耳板的数量一致。

10、在一实施例中，所述第一拼接缝的间距为a，a≤2mm。

11、在一实施例中，各所述拼接座的侧壁上均安装有第二连接耳板，两个所述拼接座沿所述第二方向相对分布于所述第二拼接缝的两侧并通过螺栓紧固。

12、在一实施例中，所述第二拼接缝的间距为b，b≤2mm。

13、在一实施例中，所述第一拼接缝与所述第二拼接缝的夹角为c，30°≤c≤90°。

14、在一实施例中，各所述球铰块的侧壁上均安装有第三连接耳板，两个所述球铰块沿所述第三方向相对分布于所述第三拼接缝的两侧并通过螺栓紧固。

15、在一实施例中，所述第三拼接缝的间距为d，d≤2mm。

16、在一实施例中，所述球铰体的底部的粗糙度不高于0.1μm。

17、本发明的技术方案通过设置基座、两块预埋钢板、多根第一定位杆、两块拼接座以及两块球铰块，在使用时，在混凝土填充块内预埋的第一定位螺栓与两块可拼接的预埋钢板配合，形成可分块运输、现场精确拼装的承载座结构，避免了整体式球铰因单件过重而难以吊装定位的难题。两块预埋钢板拼接形成的第一拼接缝沿第一方向延伸，而后续球铰座的第二拼接缝沿第二方向延伸，球铰体的第三拼接缝沿第三方向延伸，三者拼接缝方向各不相同，使各层分体构件在拼接后能够相互约束，有效抵抗不同方向的剪切和弯矩，提高了整体结构的抗扭刚度。

18、在实际安装过程中，首先将基座内的混凝土填充块养护至设计强度后，通过第一定位螺栓将两块预埋钢板精确拼接并固定在基座顶部，形成承载座。此时，第二定位孔与第一定位孔已形成同心通孔。随后，将多根第一定位杆沿周向间隔固定在承载座顶部，再将两块拼接座吊装至承载座上方，使每根第一定位杆精确插入对应的第一定位槽内，实现球铰座与承载座之间高精度的周向和水平定位。此时，球铰座的第三定位孔、承载座的第二定位孔以及基座的第一定位孔三者同心度可通过第一定位杆和第一定位槽得到严格保证。

19、之后，将两块球铰块在地面拼接形成球铰体，并将球铰体底部带有导向凸起的一端吊装至球铰容纳槽内，使导向凸起依次穿过第三定位孔、第二定位孔直至伸入第一定位孔。通过导向凸起与三级同心定位孔的精密配合，进一步锁定了球铰体相对于球铰座的旋转中心，确保上下球面接触的球心偏差控制在极小范围内。在转体施工时，外置桥墩通过球铰体带动，能够围绕该精确限定的旋转中心平稳旋转，避免了因球心偏差导致的受力不均和转动阻力骤增的问题。

1.一种分体式球铰，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的分体式球铰，其特征在于，各所述预埋钢板的顶部均设置至少两块第一连接耳板，所有所述第一连接耳板有沿第一方向间隔分布，两块所述预埋钢板上的所述第一连接耳板相对设置并通过螺栓紧固。

3.如权利要求2所述的分体式球铰，其特征在于，所述球铰座的底部形成有用于容纳所述第一连接耳板的第二定位槽，所述第二定位槽的数量与所述第一连接耳板的数量一致。

4.如权利要求3所述的分体式球铰，其特征在于，所述第一拼接缝的间距为a，a≤2mm。

5.如权利要求4所述的分体式球铰，其特征在于，各所述拼接座的侧壁上均安装有第二连接耳板，两个所述拼接座沿所述第二方向相对分布于所述第二拼接缝的两侧并通过螺栓紧固。

6.如权利要求5所述的分体式球铰，其特征在于，所述第二拼接缝的间距为b，b≤2mm。

7.如权利要求4所述的分体式球铰，其特征在于，所述第一拼接缝与所述第二拼接缝的夹角为c，30°≤c≤90°。

8.如权利要求1至7中任一项所述的分体式球铰，其特征在于，各所述球铰块的侧壁上均安装有第三连接耳板，两个所述球铰块沿所述第三方向相对分布于所述第三拼接缝的两侧并通过螺栓紧固。

9.如权利要求8所述的分体式球铰，其特征在于，所述第三拼接缝的间距为d，d≤2mm。

10.如权利要求1至7中任一项所述的分体式球铰，其特征在于，所述球铰体的底部的粗糙度不高于0.1μm。