一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座

1.本发明属于桥梁支座领域，具体涉及一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座。


背景技术：

2.目前，装配式混凝土梁是我国公路桥梁施工中应用最广、所占比例最大的结构。常见的预制结构形式主要有空心板梁（含实心板，下同）、小箱梁、t梁三大类，因其具有构造简单，受力明确，施工方便，工艺成熟的优点，在公路工程建设项目中得到广泛使用，对公路交通事业做出了重要贡献，但是近年来也产生了很多病害，尤其在坡道桥、弯桥、斜桥病害更加突出，通过分析很多病害的产生都与支座不均匀受力有关。
3.桥梁支座起着将上部结构受力传递到下部结构的作用，支座不仅会受到水平推力和竖向压力，还会受梁体转动的影响，特别是在偏压情况下，即使外力没有超过支座的设计承载力，支座也可能会产生损伤，公告号为cn210621451u的实用新型公开了一种耐老化板式橡胶支座，在本体侧边缘弹性包覆有宽度与本体侧边缘适配且以硅橡胶为制作材质的防护圈，解决了现有板式支座耐老化性差等技术问题，具有耐老化性能好，安装使用方便等优点。但其在安装和桥梁运行过程中，不能自适应梁体安装时的倾角误差和运行过程中梁体形变而发生的倾角变化，使用过程中一直处于偏压状态，使用3～5年以后，依然存在着不同程度的损伤与形变，支座使用寿命大大降低，更换频繁，致使桥梁使用寿命与支座的使用年限不匹配，这首先会影响到桥梁的使用性能，其次梁板的反复变形将会加速连接梁板的铰缝破坏，形成单板受力状态，从而引发桥梁的桥面或梁板病害，病害整治费用高昂。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座，自适应梁体安装时的倾角误差和运行过程中梁体形变而发生的倾角变化，保证橡胶支座下部受力均匀，提高支座使用寿命，降低支座更换频率，减少上部结构次生病害，降低病害整治的频次和费用。
5.为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座，其包括下支座和上支座，所述下支座包括橡胶基体、均匀嵌入在橡胶基体下部的多个钢板以及设置在橡胶基体上部的凹形钢球铰座，所述凹形钢球铰座顶面中部设有凹球面；所述上支座为凸形钢球铰座，其底面设有与所述凹球面相适配的凸球面。
6.作为本发明的一种实施方式，所述橡胶基体、钢板和凹形钢球铰座采用热硫化工艺粘结为一体。
7.作为本发明的一种实施方式，所述凹球面和凸球面之间涂有石墨烯润滑剂。
8.作为本发明的一种实施方式，所述凹球面中部开设有螺纹孔，所述凸球面中部开设有对应的插孔，所述螺纹孔内螺接有螺栓，所述螺栓上部位于所述插孔内。
9.作为本发明的一种实施方式，所述螺栓为内六角螺栓。
10.作为本发明的一种实施方式，所述钢板采用q355材质，厚度为2-3mm。
11.作为本发明的一种实施方式，所述橡胶基体采用天然橡胶，钢板之间以及钢板与凹形钢球铰座之间的橡胶层厚度为4-6mm。
12.作为本发明的一种实施方式，所述凸球面可在凹球面内万向转动，凸形钢球铰座上平面相对凹形钢球铰座3上平面最大转角为8
°
。
13.作为本发明的一种实施方式，所述凸形钢球铰座边缘设有环状的锥形面，当凸形钢球铰座上平面相对凹形钢球铰座上平面达到最大转角时进行限位。
14.作为本发明的一种实施方式，所述凹形钢球铰座和凸形钢球铰座均采用不锈钢材质。
15.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座，自适应梁体安装时的倾角误差和运行过程中梁体形变而发生的倾角变化，保证橡胶支座下部受力均匀，提高支座使用寿命，降低支座更换频率，减少上部结构次生病害，降低病害整治的频次和费用。所述万向球铰橡胶支座适用于弯桥、斜桥、折线形桥和带纵横坡的桥梁；一般板式橡胶支座的倾角正切值仅0.0073～0.0107，但此支座转角可达8
°
，保证支座垂直受压，克服了弯坡斜装配式公路梁普通板式橡胶支座偏压受力使用寿命不足，更换频繁的问题。
16.所述凹形钢球铰座顶面中部设有凹球面，所述凸形钢球铰座底面设有与所述凹球面相适配的凸球面，可以保障凸形钢球铰座跟随梁体自由转动，与凹形钢球铰座始终保持密切接触，保证下支座下部受力均匀，并且凸形钢球铰座上平面相对凹形钢球铰座上平面最大转角可达到8
°
。所述橡胶基体、钢板和凹形钢球铰座采用热硫化工艺粘结为一体，下支座整体结构强度高，设置的钢板使下支座承重能力大大提高且有利于受力的均匀分布。所述螺栓仅在运输过程中使用，由于凹形钢球铰座和凸形钢球铰座配套加工，为了防止错装，提前通过螺栓将凹形钢球铰座和凸形钢球铰座连接在一起，施工安装前，需将螺栓拆除。
附图说明
17.图1是本发明的主视结构示意图。
18.图2是图1的分解结构示意图。
19.图3是本发明的俯视结构示意图。
20.图4是本发明的使用状态示意图。
21.其中：1橡胶基体、2钢板、3凹形钢球铰座、301凹球面、4螺纹孔、5螺栓、6凸形钢球铰座、601凸球面、602锥形面、7插孔、8石墨烯润滑剂。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
23.如图1-图3所示的一种应用于装配式弯坡斜公路梁桥的万向球铰橡胶支座，其包括下支座和上支座，所述下支座包括橡胶基体1、均匀嵌入在橡胶基体1下部的多个处于水平的钢板2以及设置在橡胶基体1上部的凹形钢球铰座3，所述凹形钢球铰座3顶面中部设有
凹球面301；所述上支座为凸形钢球铰座6，其底面设有与所述凹球面301相适配的凸球面601。所述万向球铰橡胶支座能够自适应梁体安装时的倾角误差和运行过程中梁体形变而发生的倾角变化，保证橡胶支座下部受力均匀，提高支座使用寿命，降低支座更换频率，减少上部结构次生病害，降低病害整治的频次和费用。所述凹球面301与凸球面601相配合，可以保障凸形钢球铰座6跟随梁体自由转动，与凹形钢球铰座3始终保持密切接触，保证下支座下部受力均匀，并且凸形钢球铰座6上平面相对凹形钢球铰座3上平面最大转角可达到8
°
。所述万向球铰橡胶支座克服了弯坡斜装配式公路梁普通板式橡胶支座偏压受力使用寿命不足，更换频繁的问题。
24.本实施例中，所述橡胶基体1、钢板2和凹形钢球铰座3采用热硫化工艺粘结为一体，下支座整体结构强度高，设置的钢板2使下支座承重能力大大提高且有利于受力的均匀分布。
25.所述凹球面301和凸球面601之间涂有石墨烯润滑剂8，降低凹球面301和凸球面601相对转动时的摩擦阻力。
26.所述凹球面301中部开设有螺纹孔4，所述凸球面601中部开设有对应的插孔7，所述螺纹孔4内螺接有螺栓5，所述螺栓5上部位于所述插孔7内，所述螺栓5为内六角螺栓。所述螺栓5仅在运输过程中使用，由于凹形钢球铰座3和凸形钢球铰座6配套加工，为了防止错装，提前通过螺栓5将凹形钢球铰座3和凸形钢球铰座6连接在一起，施工安装前，需将螺栓5拆除。
27.如图4所示，所述凸球面601可在凹球面301内万向转动，凸形钢球铰座6上平面相对凹形钢球铰座3上平面最大转角为8
°
。所述凸形钢球铰座6边缘设有环状的锥形面602，当凸形钢球铰座6上平面相对凹形钢球铰座3上平面达到最大转角时进行限位。
28.所述钢板2采用q355材质，厚度为2-3mm。所述橡胶基体1采用天然橡胶，钢板2之间以及钢板2与凹形钢球铰座3之间的橡胶层厚度为4-6mm。其中钢板2以及橡胶层的数量根据所述万向球铰橡胶支座的设计高度来确定。所述凹形钢球铰座3和凸形钢球铰座6均采用不锈钢材质。
29.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。