一种可重复调节高低的桥梁支座及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种桥梁结构件，具体涉及一种高度可重复调节的桥梁减震支座。


背景技术：

2.（1）随着我国公路交通行业的发展，对桥梁的建设及运营过程有了更全面的要求，在发生沉降的结构构造中，可能是墩台梁体发生沉降，也可能是在桥台处发生沉降，通常在施工中，台后填土较高，随着时间也会产生不可避免的自然沉降，桥梁运营后，恒载和车辆载荷对基底产生附加压力，也会使桥台向后倾斜，产生不均匀下沉，危及行车安全。
3.（2）新建的铁路桥梁总长度所占比例比较大，许多线路软土地基区较长，难免发生沉降，如果沉降区段的桥梁为连续梁桥或刚构桥，则会对梁体的受力产生不利影响；（3）无渣轨道桥面新技术的使用，对桥梁沉降的要求更为严格，不均匀沉降对轨道结构和运行速度影响更为严重；为了克服以上沉降对梁体的受力产生不利影响，一般采取墩台的调高或支座结构的调高，对于无渣轨道桥梁，在轨道垫板和扣件上设置调高措施，以保证地基沉降后轨道的平顺；对于连续梁和刚构桥，应在支座上设计调高构造，使出现的基础不均匀沉降可以得到调整；对于梁体高度调整，因索力或梁内预应力等因素的影响，往往需要在通车前就需要进行一次高度调节，后期发生各类梁体或墩台沉降则至少需要调节1～2次，以及额外不确定因素影响的1次调节，在调节次数上又有多次调节的需求，并且一旦用完，则面临着新情况无法解决的难题；而现有桥梁减震支座又存在如下不足：（1）支座的高程是固定不能调节的，如需要调节高程，只能在支座底面或顶面加垫板或垫片，需要使用大型的顶升装置将梁体顶起，不仅工作量大、工期长、成本高，而且调节的精度差；（2）现有支座高程的调节只能调高，不能逆转降低；实际调平工程中，一片梁支点往往同时有一部分沉降有一部分翘起，只能调高不能满足将梁体调平的要求；（3）现有支座高程的调节在调节次数上也有限制，还需要在设计前提前确定调节次数，在有限的空间内设置有限的抬升次数，无法满足梁体沉降需调高梁体标高或者墩台沉降要降低梁体标高的工况需求。
4.因此，设计一种既能满足高度能增高调节，又能降矮调节，并且不受调节次数限制的可重复高低调节支座则显得尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可重复调节高低的桥梁支座及其操作方法，以克服已有技术所存在的上述不足。
6.为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种可重复调节高低的桥梁支座，包括支座顶板、支座底板以及安装在支座顶板与支座底板之间的钢衬板，所述钢衬板承托支座顶板，钢衬板底部落在支座底板的圆形盆腔内；所述钢衬板底部设有顶升机构，包括顶升组件、加注系统和加热系统，所述顶升组件安装在圆形盆腔内，包括密封构件和易熔合金板，承托钢衬板的密封构件与圆形盆腔壁过盈配合，位于密封构件底部的易熔合金板座在支座底板圆形盆腔的底面上并与圆形盆腔壁间隙配合；所述加注系统设在支座底板的底座上，包括开在圆形盆腔底面上的环形凹槽、设在底座一侧的加注通道和阀门接口，位于底座盆腔外侧的阀门接口通过加注通道与所述环形凹槽相通；所述加热系统设在加注系统下部的底座上，包括多条用于充灌导热液体和插入加热棒的加热孔道，所述加热孔道从支座底板底座两侧向内倾斜，左侧加热孔道的内端与右侧加热孔道的内端贯通。
7.其进一步的技术方案是：所述密封构件为一扁圆形复合构件，密封构件承托钢衬板的一面为橡胶板，与易熔合金板接触的底面为金属支撑板，所述金属支撑板镶嵌在橡胶板底面的凹槽内并与橡胶板硫化成一整体，橡胶板上部的突圆台上套装有一黄铜紧箍圈，黄铜紧箍圈的外径与橡胶板的外径相同，黄铜紧箍圈的上端面与橡胶板上端面平齐并紧贴钢衬板的底面，橡胶板外圆侧面上设有多条环槽并安装有o型密封圈，所述密封构件通过所述o型密封圈与支座底板的圆形盆腔壁过盈配合；所述钢衬板包括连成一体的方形板和圆柱体，所述钢衬板通过方形板顶面的平面滑动副与支座顶板滑动配合，所述钢衬板通过圆柱体底端的突缘与支座底板的圆形盆腔壁间隙配合。
8.进一步：所述平面滑动副包括滑板和不锈钢板，所述滑板镶嵌在钢衬板方形板顶面的方形凹槽内，所述不锈钢板设置在支座顶板的底面。
9.进一步：所述支座顶板两侧设有防止钢衬板脱离的侧挡板；所述支座底板两侧的盆腔壁上设有限制高程过量抬升的限位机构，包括均布开在盆腔壁上的限位螺纹通孔以及安装在孔内的限位螺栓，所述限位螺纹通孔位于钢衬板之圆柱体的突缘的上部，所述限位螺栓从外向内穿过限位螺纹通孔并凸出端头、从而使支座过量抬升时其突缘受到限制；所述限位螺纹通孔为4～8个。
10.更进一步：所述易熔合金板为熔点为70℃～95℃的金属，所述导热液体为沸点为70℃～110℃的液体。
11.其另一技术方案是：一种可重复调节高低的桥梁支座的操作方法，包括支座高程抬升的操作方法和支座高程降低的操作方法，具体步骤为：s1支座高程抬升的操作方法包括下述步骤：s11安装限位螺栓；s12将外部阀门组安装到支座的阀门接口，并确认各阀门保持关闭；s13连接高压加注系统，将高压加注系统的泵料管接至温控料罐，温控料罐的输送管路与阀门组的阀口对接；s14加热温控料罐，使罐内准备好的易熔合金材料熔化为液态；s15在支座加热孔道内插入加热棒，并加注导热液体至满且不外溢；
s16接通加热棒电源，直至支座内易熔合金板熔化；s17启动高压加注系统通过阀门接口和加注通道持续注入熔化为液态的易熔合金材料，并与支座内已熔化的易熔合金板熔在一起，缓慢将支座高程抬升；s18观察事先安装的千分表，支座抬升达到需要的高程后，高压加注系统停止加注；s19观察支座情况，支座盆腔内易熔合金自然冷却至固态金属状，高程抬升完成；s20关闭和拆除加注系统及加热棒相关设备，清除加热孔道内的导热液，拆除限位螺栓9；s2支座高程降低的操作方法包括下述步骤：s21将外部阀门组安装到支座的阀门接口，并确认各阀门保持关闭；s22在阀门组的泄压阀处接上管道，将管道另一端口置于温控料罐内，并加以固定，避免窜动；s23在加热孔道内放入加热棒、并注入导热液体至满且不外溢；s24接通加热棒电源，直至支座内易熔合金板熔化；s25缓慢打开阀门组的出口球阀开关，直至有熔化的易熔合金材料流出并保持材料缓慢流出状态，支座高程逐渐降低；s26观察事先安装的千分表，支座降低到需要的高程后，关闭阀门组的出口球阀；s27观察支座情况，支座盆腔内易熔合金自然冷却至固态金属状，高程降低完成；s28关闭和拆除加热棒相关设备，清除加热孔道内的导热液。
12.进一步：在进行支座高程降低的方法之步骤s25时，如高程降低超出预期或者出现其他情况需要进行抬升，则可按步骤s13、s14、s15和s17的操作，将支座高程抬升到需要的高程。
13.由于采用上述结构，与现有技术相比，本发明之一种可重复调节高低的桥梁支座及其操作方法具有以下有益效果：1.本发明通过向支座内部密封腔注入或排出易熔合金材料，来实现支座的无级高低调节，结构简单，可反复调高、方法便捷、安全可靠；（1）采用的易熔合金材料，易熔合金主要是由熔点较低的铅和铋组成，一般熔化区域温度介于70℃-95℃间，经过加热和冷却的操作，易熔合金材料可方便的在固态-液体-固态之间转换，材料各状态温度既满足于自然使用状态，又方便于需调节时的操作；（2）易熔合金材料冷却凝结成固态后，具有强度高的特性，满足产品设计要求，熔化、冷却凝结均是物理状态的变化，密闭状态下的液体-固态过程中，体积基本不收缩，无需预拱，高程调节值可保证准确稳定；（3）支座设置有加热孔道，通过外接入加热棒，可方便的进行加热，通过加入导热液体，能保证传热均匀，并能通过液体沸点控制加热温度上限，保证支座各部件的安全；（4）采用的易熔合金材料，在整个产品生命周期过程中，均可通过加热-冷却的操作，可使支座在可调节状态-正常运营状态转换，实现可多次调节的功能，基本无调节次数限制；调节时也可持续加热保持合金呈液态，以满足整联或整座大桥复杂耗时的总体调节高程工作；2.支座上预设连接阀门组的接口，通过阀门组再与高压加注系统连接，在需要调
节之前，无需接入阀门组，可极大的节约产品成本；（1）阀门组安装上后，可快速与高压加注设备快速连接与拆卸，通过将支座的密封腔体的合金材料加注或排出，即可在梁体仍然承压的情况下实现支座的调高或降低：（2）密封橡胶板通过高压，实现挤压密封，性能简单可靠，并且为整体式结构，降低了生产成本；3. 所述密封构件5为一扁圆形复合构件，密封构件5承托钢衬板2的一面为橡胶板51，与易熔合金板接触的底面为金属支撑板54，从而具有如下好处：（1）本支座的密封构件5置于钢衬板2之下，当其受上部压力后，密封板上部的橡胶板51呈现弹性特性，向上下面及四周各方向膨胀，而在密封构件下部，由于金属支撑板的支撑限制作用，弹性作用则集中在圆形凹槽外周的环状橡胶圈处，边缘应力使得环状橡胶圈处向盆壁挤压，再通过o型密封圈52与盆腔壁的配合，从而使密封构件与盆腔形成密闭；（2）而在橡胶板上部套有黄铜紧箍圈53，其上端面与橡胶板上端面平齐，钢衬板2外圆边缘处与黄铜紧箍圈接触，通过黄黄铜紧箍圈的过渡，可防止因钢衬板圆形端较盆腔直径较小、而形成的接触边缘应力过大、橡胶可能从缝隙被挤压出来的问题发生；4.所述支座顶板两侧设置有限制钢衬板水平滑移的侧挡块11，起到了防落梁作用；其支座顶板1底面焊接有不锈钢板与滑板3形成平面滑动副，能在载荷的情况下发生水平滑动，满足梁体结构的温度位移。
14.下面，结合附图和实施例对本发明之种可重复调节高低的桥梁支座及其操作方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
15.图1～图4为本发明之一种可重复调节高低的桥梁支座结构示意图：图1为主视图(半剖视)，图2为左视图（与外部加注设备连接状态、半剖视),图3为高程降低至最低状态，图4为高程调升至最高状态；图5为钢衬板结构示意图(半剖视)；图6～图7为支座底板结构示意图(半剖视)；图6为主视图(半剖视)，图7为俯视图；图8～图10为密封构件结构示意图：图8为图9之a-a视图，图9为俯视图，图10为图8之b部放大图；图中：1—支座顶板，11—侧挡板，12—不锈钢板，2—钢衬板，21—方形板，211—方形凹槽，22—圆柱体，221—突缘，3—滑板，4—支座底板，41—圆形盆腔，42—盆腔壁，421—限位螺纹通孔，43—底座，431—环形凹槽，44—加注通道，45—阀门接口，46—加热孔道，5—密封构件，51—橡胶板，511—突圆台，52—o型密封圈，53—黄铜紧箍圈，54—金属支撑板，6—易熔合金板，7—导热液体，8—加热棒，9—限位螺栓，101—阀门组，102—高压加注系统，103—温控料罐，104—导热液体加注及加热棒加热系统。
具体实施方式
16.实施例一
一种可重复调节高低的桥梁支座，包括支座顶板1、支座底板4以及安装在支座顶板与支座底板之间的钢衬板2，所述钢衬板承托支座顶板，钢衬板底部落在支座底板4的圆形盆腔41内；所述钢衬板2底部的圆形盆腔41内设有顶升机构，包括顶升组件、加注系统和加热系统，安装在圆形盆腔内的顶升组件包括密封构件5和易熔合金板6，承托钢衬板的密封构件5与圆形盆腔壁过盈配合，位于密封构件底部的易熔合金板座在支座底板圆形盆腔41的底面上并与圆形盆腔壁间隙配合；所述加注系统设在支座底板的底座43上，包括开在圆形盆腔41底面上的环形凹槽431以及设在底座43一侧的加注通道44和阀门接口45，位于底座盆腔外侧的阀门接口45通过加注通道44与所述环形凹槽431相通；所述加热系统设在加注系统下部的底座上，包括多条用于充灌导热液体和插入与外部加热设备连接的加热棒8的加热孔道46，所述加热孔道从支座底板底座两侧向内倾斜，左侧加热孔道的内端与右侧加热孔道的内端贯通。
17.所述密封构件5为一扁圆形复合构件，密封构件5承托钢衬板2的一面为橡胶板51，与易熔合金板接触的底面为金属支撑板54，橡胶板51上部设有突圆台511，橡胶板51底面设有凹槽，所述金属支撑板54镶嵌在橡胶板51底面的凹槽内并与橡胶板51硫化成一整体，橡胶板51上部的突圆台511上套装有一黄铜紧箍圈53，黄铜紧箍圈的外径与橡胶板的外径相同，黄铜紧箍圈的上端面与橡胶板上端面平齐并紧贴钢衬板2的底面，橡胶板外圆侧面上设有多条环槽并安装有o型密封圈52，所述密封构件5通过所述o型密封圈52与支座底板的圆形盆腔壁过盈配合；所述钢衬板2包括连成一体的方形板21和圆柱体22，方形板顶面开有方形凹槽211，圆柱体下部有一圆形突缘221，所述钢衬板通过方形板顶面的平面滑动副与支座顶板滑动配合，所述钢衬板通过圆柱体底端的突缘221与支座底板的圆形盆腔壁间隙配合。
18.所述平面滑动副包括滑板3和不锈钢板12，所述滑板镶嵌在钢衬板方形板顶面的方形凹槽211内，所述不锈钢板设置在支座顶板的底面。
19.所述支座顶板两侧设有防止钢衬板脱离的侧挡板11，钢衬板沿水平方向滑出时侧挡板的内侧面与钢衬板方形板相干涉从而限制钢衬板的继续滑出；所述支座底板两侧的盆腔壁上设有限制高程过量抬升的限位机构，包括均布开在盆腔壁上的限位螺纹通孔421以及安装在孔内的限位螺栓9，所述限位螺纹通孔位于钢衬板2之圆柱体22的突缘221的上部（其高度位置根据设计抬升量决定），所述限位螺栓从外向内穿过限位螺纹通孔并凸出端头、从而限制了突缘221的抬升，即限制了钢衬板抬升导致支座过量抬升；所述限位螺纹通孔为4～8个。
20.所述易熔合金板为熔点为70℃～95℃的金属（所采用的易熔合金主要是由熔点较低的铅和铋组成，一般熔化区域温度介于70℃-95℃间），所述导热液体为沸点为70℃～110℃的液体。
21.实施例二 一种可重复调节高低的桥梁支座的操作方法，为上述实施例所述一种可重复调节高低的桥梁支座的操作方法，包括支座高程抬升的操作方法和支座高程降低的操作方法，具体步骤为：s1支座高程抬升的操作方法包括下述步骤：
s11安装限位螺栓9；s12将外部阀门组安装到支座的阀门接口45，并确认各阀门保持关闭；s13连接高压加注系统，将高压加注系统的泵料管接至温控料罐，温控料罐的输送管路与阀门组的阀口对接；s14加热温控料罐，使罐内准备好的易熔合金材料熔化为液态；s15在支座加热孔道46内插入加热棒，并加注导热液体至满且不外溢；s16接通加热棒电源，直至支座内易熔合金板熔化（可根据实验数据和经验判断，如加热的时间，或通过测温设备检测钢衬板温度以判断支座内易熔合金板是否熔化）；s17启动高压加注系统，通过阀门接口45和加注通道44持续注入熔化为液态的易熔合金材料，并与支座内已熔化的易熔合金板熔在一起，缓慢将支座高程抬升；s18观察事先安装的千分表，支座抬升达到需要的高程后，高压加注系统停止加注；s19观察支座情况，支座盆腔易熔合金自然冷却至固态金属状，高程抬升完成（可根据实验数据和经验判断，如冷却的时间，或通过测温设备检测钢衬板温度以判断支座内易熔合金板是否冷却至固态金属状）；s20关闭和拆除加注系统及加热棒相关设备，清除加热孔道内的导热液，拆除限位螺栓9；（阀门组可以不拆卸）s2支座高程降低的操作方法包括下述步骤：s21将外部阀门组安装到支座的阀门接口45，并确认各阀门保持关闭；s22在阀门组的泄压阀处接上管道，将管道另一端口置于温控料罐内，并加以固定，避免窜动；s23在加热孔道内放入加热棒、并注入导热液体至满且不外溢；s24接通加热棒电源，直至支座内易熔合金板熔化（可根据实验数据和经验判断，如加热的时间，或通过测温设备检测钢衬板温度）；s25缓慢打开阀门组的出口球阀开关，直至有熔化的易熔合金材料流出，保持材料缓慢流出状态，支座高程逐渐降低；s26观察事先安装的千分表，支座降低到需要的高程后，关闭阀门组的出口球阀；s27观察支座情况，支座盆腔易熔合金自然冷却至固态金属状，高程降低完成（可根据实验数据和经验判断，如冷却的时间，或通过测温设备检测钢衬板温度判断）；s28关闭和拆除加热棒相关设备，清除加热孔道内的导热液。
22.在进行支座高程降低的方法之步骤s25时，如高程降低超出预期或者出现其他情况需要进行抬升，则可按步骤s13、s14、s15和s17的操作，将支座高程抬升到需要的高程。