一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰

1.本实用新型涉及桥梁建设技术领域，特别是涉及一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰。


背景技术：

2.随着现代化快速交通体系的迅猛发展，我国公路、铁路的建设进程也大幅度加快、建设量巨大。随之而来的，跨越既有线路的桥梁将越来越多，跨越既有线路桥梁的设计与施工也受到了桥梁工程中的广泛关注。转体法大部分的浇筑及准备工作都在既有线路之外完成，跨线作业时间短，对既有线路运营影响小，因此，转体法在跨越既有线路的施工中被广泛采用。
3.对于绝大多数的中小型跨线桥梁而言，其上部结构为t构桥梁。而在传统施工中，施工完成后转体球铰即会通过混凝土固封，使得转体桥梁成为t型刚构桥梁，在地震发生后，其桥墩部分会产生塑性铰，不方便后期的加固维修；另外，采用混凝土对施工球铰进行固封，会使转体球铰不能重复使用，在造成了极大的浪费的同时，也会给后期跨线桥梁的加固维修带来不便。因此亟需一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰来解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰，以解决上述问题，达到提高转体桥梁的减隔震效果并使转体桥梁可重复转动的目的。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰，包括球铰结构，所述球铰结构底部固接有下转盘，所述球铰结构顶部固接有承托部，所述承托部底部固接有支撑部，所述支撑部套设在所述球铰结构外侧，所述支撑部底部与所述下转盘之间间隙填充有填充部；所述球铰结构外套设有封闭钢壳，所述封闭钢壳顶部与所述承托部底部固接，所述封闭钢壳底部与所述下转盘顶部固接，所述封闭钢壳侧壁与所述球铰结构侧壁之间留有间隙，所述封闭钢壳位于所述支撑部与所述球铰结构之间；所述承托部周向等间隔设置有若干预应力筋预留管道，所述预应力筋预留管道内设有耗能部，所述耗能部一端与所述承托部固接，所述耗能部另一端与所述下转盘固接；所述球铰结构和所述下转盘中心均设有开孔，两所述开孔同轴设置，两所述开孔贯穿设置有同一球铰定位销轴，所述球铰定位销轴与所述球铰结构和所述下转盘卡接。
7.优选的，所述球铰结构包括上球铰和下球铰，所述上球铰底部与所述下球铰顶部滑动设置，所述上球铰顶部与所述承托部底部固接，所述下球铰底部与所述下转盘顶部固接，所述球铰定位销轴自所述上球铰顶部处贯穿所述上球铰和所述下球铰中心，所述球铰定位销轴与所述上球铰和所述下球铰卡接。
8.优选的，所述球铰定位销轴包括高强度钢，所述高强度钢外套设有软钢。
9.优选的，所述封闭钢壳为环状结构，所述封闭钢壳包括连接钢壳，所述连接钢壳顶
部固接有上转盘预埋钢壳，所述连接钢壳底部固接有下转盘预埋钢壳，所述上转盘预埋钢壳顶部与所述承托部底部固接，所述下转盘预埋钢壳底部与所述下转盘顶部固接。
10.优选的，所述承托部包括转台，所述转台底部与所述上球铰顶部固接，所述转台顶部固接有方形上转盘，所述方形上转盘周向等间隔设置有若干预应力筋预留管道。
11.优选的，所述耗能部包括预应力筋,所述预应力筋穿过所述预应力筋预留管道，所述预应力筋上下两端分别通过预应力筋锚固装置与所述方形上转盘和所述下转盘固接。
12.优选的，所述支撑部包括若干撑脚，若干所述撑脚环绕所述球铰结构设置，所述撑脚与所述下转盘之间的间隙填充有所述填充部。
13.优选的，所述填充部包括聚四氟乙烯板，所述聚四氟乙烯板填充在所述撑脚与所述下转盘之间。
14.本实用新型具有如下技术效果：通过一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰，使得桥梁转体系统在满足跨线桥梁的日常行车需求的同时可以利用后浇块产生的塑性铰、定位销轴的软钢部分和摇摆墩原理，使得桥梁在地震作用下可以较好得消耗地震能量，保护桥梁主体；并且转体系统具有可重复利用特性，使得桥梁在加固维修中可以转至所跨既有线路外进行施工，大大减少了对既有线路运营的影响。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型图1中a大样细部图；
18.图3为本实用新型水平剖面图；
19.图4为本实用新型定位销轴剖面图；
20.图5为本实用新型实施例2重复转体状态的剖面图；
21.其中，1、球铰结构；101、上球铰；102、下球铰；2、方形上转盘；3、转台；4、撑脚；5、封闭钢壳；51、上转盘预埋钢壳；52、下转盘预埋钢壳；53、连接钢壳；6、预应力筋预留管道；7、下转盘；8、球铰定位销轴；81、软钢；82、高强度钢；9、预应力筋锚固装置；10、预应力筋；11、后浇块；12、剪力销钉；13、聚四氟乙烯板。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.实施例1
25.参照图1-4，本实施例提供一种考虑抗震作用的可重复利用桥梁转体球铰，包括球铰结构1，球铰结构1底部固接有下转盘7，球铰结构1顶部固接有承托部，承托部底部固接有支撑部，支撑部套设在球铰结构1外侧，支撑部底部与下转盘7之间间隙填充有填充部；球铰结构1外套设有封闭钢壳5，封闭钢壳5顶部与承托部底部固接，封闭钢壳5底部与下转盘7顶部固接，封闭钢壳5侧壁与球铰结构1侧壁之间留有间隙，封闭钢壳5位于支撑部与球铰结构1之间；承托部周向等间隔设置有若干预应力筋预留管道6，预应力筋预留管道6内设有耗能部，耗能部一端与承托部固接，耗能部另一端与下转盘7固接；球铰结构1和下转盘7中心均设有开孔，两开孔同轴设置，两开孔贯穿设置有同一球铰定位销轴8，球铰定位销轴8与球铰结构1和下转盘7卡接。
26.正常情况时，桥梁及桥墩与承托部固定连接，桥梁基础与下转盘7固定连接，使得桥梁及桥墩可通过球铰结构1相对下转盘7发生转动，球铰结构1中心设置有球铰定位销轴8，通过桥梁上部结构自身的平衡自重以及球铰定位销轴8使承托部仅能在水平方向发生转动，以避免承托部通过球铰结构1发生竖直方向的偏转，球铰结构1外套设有封闭钢壳5，封闭钢壳5的顶部和底部分别与承托部底部和下转盘7顶部固接，封闭钢壳5内壁与球铰结构1外壁之间留有间隙，通过向封闭钢壳5与球铰内部间隙注入油将球铰结构1油封，避免球铰结构1遭到破坏和腐蚀。
27.承托部底部固接有支撑部，承托部周向等间隔设置有若干预应力筋预留管道6，预应力筋预留管道6内设有耗能部，耗能部两端分别与承托部与下转盘7固接，在地震发生时，耗能部可吸收地震能量，避免桥梁结构严重损坏，随后在承托部、支撑部与下转盘7之间浇筑混凝土，形成后浇块11，支撑部与下转盘7之间的空隙通过填充部填充，避免混凝土浇筑时流入撑脚4内部；后浇块11在撑脚外侧以及后浇块11外侧设置有连接承托部与下转盘7的构造钢筋(图中未画出)，在构造钢筋中间配置有耗能钢筋(图中未画出)。
28.本实施例预应力筋预留管道6数量根据实际工程情况设置，本实施例优选为4个预应力筋预留管道6。
29.正常状态下，桥梁荷载由球铰结构1和后浇块11共同承担。
30.当地震发生时，后浇块11被震坏产生塑性铰，由于球铰定位销轴8具有一定的变形能力，承托部通过球铰结构1在水平方向发生摆动，通过球铰定位销轴8和承托部与下转盘7之间的耗能部、构造钢筋和耗能钢筋共同配合消耗地震能力，保证桥梁主体的安全，同时支撑部限制了承托部偏摆的角度，避免桥梁倒塌，提高安全性，在地震结束后，承托部在重力和地震作用下通过球铰结构1能够滑回原来位置，残余应变较小，保证结构安全。
31.进一步优化方案，球铰结构1包括上球铰101和下球铰102，上球铰101底部与下球铰102顶部滑动设置，上球铰101顶部与承托部底部固接，下球铰102底部与下转盘7顶部固接，球铰定位销轴8自上球铰101顶部处贯穿上球铰101和下球铰102中心，球铰定位销轴8与上球铰101和下球铰102卡接。
32.进一步优化方案，球铰定位销轴8包括高强度钢82，高强度钢82外套设有软钢81。
33.通过上球铰101底部与下球铰102顶部滑动设置，使上球铰101顶部固接的承托部可相对于下球铰102底部固接的下转盘7发生转动和一定的偏摆，球铰定位销轴8设置于上球铰101和下球铰102中心，在正常情况下，定位销轴8主要用于球铰结构1安装时的精确对位以及在转体过程中承担抗剪作用。
34.球铰定位销轴8包括软钢81和套设在软钢81外的高强度钢82，在地震突发时，定位销轴8内部的高强度钢柱82被剪断，由套设在高强度钢82外的软钢81、后浇块11产生的塑性铰和耗能部共同参与耗能。
35.在地震结束后，由于球铰定位销轴8核心的高强度钢柱81已经被剪断，其软钢81抗剪强度低且能产生一定程度的变形，所以不会阻碍上球铰101与下球铰102恢复初始位置，根据摇摆墩原理，上球铰101与下球铰102在重力和地震的摇摆作用下能够滑回原来位置，残余应变较小。
36.进一步优化方案，封闭钢壳5为环状结构，封闭钢壳5包括连接钢壳53，连接钢壳53顶部固接有上转盘预埋钢壳51，连接钢壳53底部固接有下转盘预埋钢壳52，上转盘预埋钢壳51顶部与承托部底部固接，下转盘预埋钢壳52底部与下转盘7顶部固接。
37.在转台3接近球铰结构1外沿位置约30cm处设有上转盘预埋钢壳51，上转盘预埋钢壳51为环形结构环布于球铰结构1外围，在下转盘7上与上转盘预埋钢壳51相对应的地方设有下转盘预埋钢壳52，下转盘预埋钢壳52底部与下转盘7顶部固接，在转体完成后，将连接钢壳53与上转盘预埋钢壳51和下转盘预埋钢壳52固接，通过连接钢壳53上预留的输油小孔将密封油压入转台3与下转盘7之间的密闭空间。
38.进一步优化方案，承托部包括转台3，转台3底部与上球铰101顶部固接，转台3顶部固接有方形上转盘2，方形上转盘2周向等间隔设置有若干预应力筋预留管道6。
39.进一步优化方案，耗能部包括预应力筋10,预应力筋10穿过预应力筋预留管道6，预应力筋10上下两端分别通过预应力筋锚固装置9与方形上转盘2和下转盘7固接。
40.在方形上转盘2外侧预留若干预应力筋预留管道6，本实施例预应力筋预留管道6数量根据工程实际需要设置，本实施例优选为4个预应力筋预留管道6；
41.在预应力筋预留管道6上方设有预应力锚固装置9；另外在转体完成后，下转盘7外围与若干预应力筋预留管道6相对应的地方亦设置预应力筋锚固装置9，将预应力筋10穿入预留管道6，并在方形上转盘2与下转盘7之间对应于方形上转盘2上的预应力筋预留管道6的位置预留预应力张拉管道，在后浇块11浇注完成并到达一定强度后对预应力筋10进行张拉。
42.进一步优化方案，支撑部包括若干撑脚4，若干撑脚4环绕球铰结构1设置，撑脚4与下转盘7之间的间隙填充有填充部。
43.进一步优化方案，填充部包括聚四氟乙烯板13，聚四氟乙烯板13填充在撑脚4与下转盘7之间。
44.支撑部包括若干撑脚4，若干撑脚4环绕球铰结构1设置，本实施例若干撑脚4数量可根据球铰结构1直径具体设置，使撑若干撑脚4环绕球铰结构1设置，本实施例撑脚4数量优选为8个，撑脚4与下转盘7之间空隙通过聚四氟乙烯板13填充，聚四氟乙烯板13固结于撑脚4的下方将撑脚4下方开口封住，防止混凝土浇进撑脚4内部，当聚四氟乙烯板13将之后将撑脚4与下转盘7之间空隙密封后，再将转台3与下转盘7之间的后浇块11浇注完成。
45.本实施例的工作过程如下：正常状态下，桥梁荷载由球铰结构1和后浇块11共同承担。
46.地震突发时，后浇块11被震坏产生塑性铰，定位销轴8内部的高强度钢柱82被剪断，后浇块11产生的塑性铰与预应力筋10以及定位销轴外包软钢81共同参与耗能，在地震
结束后，球铰结构1在重力和地震作用下能够滑回原来位置。
47.实施例2
48.参照图5，本实施例与实施例1的区别仅在于，沿转台3侧壁对称设置有剪力销钉12，本实施例剪力销钉12数量优选为2个。
49.当桥梁结构需要再次转动时，在圆形转台3侧面钻芯打洞并嵌入剪力销钉12，以固定牵引缆索，将后浇块11以及连接钢壳53拆除，随后按照常规转体流程进行操作。
50.需要着重一提的是，本装置在桥梁平转施工中，既适用于墩下转体也适用于墩上转体。
51.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
52.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。