一种具有自定心功能桥梁转体施工用转体球铰的制作方法

本发明涉及桥梁工程技术领域，是一种用于桥梁转体法施工的结构装置，能够承受竖向载荷，沿结构形心自定位实现桥梁转体。

背景技术：

桥梁施工经常需要跨越即有铁路、公路、峡谷等场合，这些场合由于受交通运输或无法在其上空施工作业等条件限制，必须采用成梁预制后进行就位方法施工。目前，该类桥梁施工主要采用梁体平推或转体施工方法，梁体平推施工分为横推和纵推两种，这两种方法均需搭建临时支墩和临时滑道，梁体下部放置于专用滑块上，滑块通过钢丝绳与对侧张拉千斤顶相连，平推施工时通过千斤顶牵引梁体缓慢移动到梁体就位处。该方法施工难度大，费时费力。另一种方法是采用转体施工方法，即在铁路或公路一侧进行桥梁制作，成桥通过转体装置将桥梁转体就位的一种施工方法，转体法施工能较好地避免对其它线路运输的影响，克服在高山峡谷、水深流急或船舶通航频繁的河道上架设大跨度桥梁的困难，尤其是对修建交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥，其优势更加明显。转体施工技术以其经济、方便、可靠的特点愈来愈受到桥梁建设者的青睐。

转体采用混凝土铰、转体平铰及转体球铰作为转动构件，其中混凝土铰承载能力低，结构大，摩擦系数大，不适合大吨位转体桥梁要求。转体平铰结构刚性差，受力不均匀，对中性能不好，转动时容易卡死等缺点，应用较少。转体球铰是转体施工的最佳转体构件，转体球铰上、下球铰分别在中心部位开一定大小的圆孔，将钢管焊接到上下球铰圆孔部位形成套筒，放置销轴，通过销轴中心定位；下球铰与骨架通过调平装置控制转体球铰的安装精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种大刚度、低摩擦系数、具有自定心功能、可实现大承载力转体要求的转体球铰。上球铰凸球面和下球铰凹球面配合，结构在自重及竖向荷载作用下自动定位，不设置中间销轴，节省加工制造装配费用，缩短制造工期，并防止转动过程中销轴卡死。通过对球铰结构的改进，增加球铰结构刚度，方便球铰安装，满足高承载桥梁结构进行转体施工的需求，提高施工的便利性和可靠性。

为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种具有自定心功能桥梁转体施工用转体球铰，由上球铰和下球铰组成，上球铰和下球铰呈上下设置，上球铰的上球铰球面板为一完整凸球面，上球铰球面板的中心与上球铰的重心线重合，下球铰的下球铰球面板为一完整凹球面，下球铰球面板的中心与下球铰的重心线重合，上球铰球面板的下球铰球面板相匹配，所述的下球铰球面板上开设有等深度凹坑，凹坑均布在以下球铰球面板中心为圆心呈同心圆分布的多个圆周上，在凹坑内镶嵌非金属滑板，所述的上球铰球面板或下球铰球面板的球面半径R与投影直径D的比值R/D为0.5-5。

本发明所述的 R/D的最优取值在1.5—2.5之间。

本发明有益效果是：本发明提出的转体球铰上球铰凸球面和下球铰凹球面配合，通过上部结构的竖向荷载，利用结构形状自动定心，不设置中间销轴，转体施工过程中不会出现销轴卡死的问题，节省加工制造装配费用，缩短制造工期，优化了球铰结构，提高转体球铰结构刚度，可满足高承载桥梁结构进行转体施工的需求，提高施工便利性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的上球铰的结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图中：1、上球铰球面板，2、上球铰周向筋板，3、上球铰径向筋板，4、非金属滑板，5、下球铰球面板，6、下球铰径向筋板，7、下球铰周向筋板，8、骨架，9、调平装置，10、振捣装置，11、排气孔，12、上球铰，13、下球铰。

具体实施方式

如图所示，一种具有自定心功能桥梁转体施工用转体球铰，包括上球铰、下球铰、复层结构的非金属滑板。

所述的上球铰包括有上球铰球面板和上球铰筋板，上球铰球面板为凸球面；所述上球铰球面板为一完整的结构，不需要在球面板中心开孔，上球铰球面板内侧具有若干呈放射状布置的筋板和若干环形（多边形）筋板，所述的放射筋板和环形（多边形）筋板相互焊接联接并焊接在所述上球铰球面板上，构成框架结构。

所述的下球铰包括有下球铰球面板和下球铰筋板，下球铰球面板为凹球面；所述下球铰球面板为一完整的结构，不需要在球面板中心开孔，下球铰球面板的底面具有若干呈放射状布置的筋板和若干环形（多边形）筋板，下球铰放射状筋板上焊接调平角钢，所述的放射筋板和环形（多边形）筋板相互焊接联接并焊接在所述下球铰球面板上，构成框架状结构。

所述的上球铰面板为一个整体构件，不需要在球面板上开孔，保证上球铰结构的刚度。

所述的下球铰面板为一个整体构件，不需要在球面板上开孔，保证下球铰结构的刚度。

所述的上球铰、下球铰的球面板的球面半径R与投影直径D的比值R/D在0.5到5的范围内, R/D的最优取值在1.5—2.5之间。

所述的转体球铰放置在骨架上，下球铰通过调平装置与骨架相连，旋动调平装置中的螺栓螺母，调整下球铰标高，使球铰顶面处于同一水平面内。

所述的转体球铰的下球面球面板上加工有等深度凹坑，凹坑均布在以球面板中心为圆心呈同心圆分布的多个圆周上，凹坑内镶嵌非金属滑板。

所述的下球面球面板加工有振捣孔、排气孔，在下球面球面板上直接加工成形。

结合附图对本发明加以说明；

如图所示，一种具有自定心功能桥梁转体施工用转体球铰，包括上球铰12与下球铰13，由上球铰球面板1、上球铰周向筋板2、上球铰环形（多边形）筋板、复层结构非金属滑板4、下球铰球面板5、下球铰环形（多边形）筋板、下球铰周向筋板7、骨架8、调平装置9、振捣装置10、排气孔11组成。

下球铰13由下球铰球面板5、下球铰径向筋板6、下球铰周向筋板7组成的下球铰安装于骨架8上，通过调平装置9调整下球铰表面水平，锁紧固定调平装置后与下承台浇筑成一体，浇筑过程中通过振捣构造将下球铰混凝土振捣密实；之后清理下球铰凹球面，对号入座安装复层结构非金属滑板4。

由上球铰球面板1、上球铰周向筋板2、上球铰径向筋板3组成的上球铰置于于下球铰上方，上、下球铰结构形式实现转体结构的自定位，上、下球铰相配凹凸球面间的复层结构非金属滑板4，形成转动摩擦副；上球铰安装后与上承台浇注成一体，在上承台牵引力作用下，上下球铰中心经复层结构非金属滑板4由进行平面转动，牵引施工过程中球铰可以实现自定心转体。