一种摩擦副可更换的桥梁支座的制作方法

本发明涉及桥梁支座技术领域，具体说的是一种摩擦副可更换的桥梁支座。

背景技术：

桥梁支座作为连接桥梁和桥墩的“关节”部件，已在公路、铁路等桥梁工程中大规模应用。桥梁支座承载着上部梁体结构的反力，同时还可以减小梁体转动和滑动时的摩擦阻力。桥梁支座的减阻主要是通过支座的核心部件——摩擦副实现的。目前支座摩擦副主要是由非金属滑板和不锈钢板构成，而非金属滑板作为摩擦副中的最薄弱部件已成为影响支座使用寿命的关键部件。

而近几年来在一些跨海、跨江大桥修建时，为了保证航路的正常通行，一般选用跨径较大的斜拉桥或悬索桥。由于桥梁跨度大，温升和车辆运行梁体会产生的变形较大，从而带动支座产生的位移大，生命周期内支座摩擦副的累计滑移距离达1000km甚至3000km以上，如此长的摩擦距离依靠摩擦材料的耐磨性目前还无法实现，只能通过更换桥梁支座来匹配桥梁设计寿命的问题。但是直接更换支座需要投入大量的人力、物力，更换支座所需费用高、周期长，经济性差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种摩擦副可更换的桥梁支座，在支座摩擦副材料受压缩蠕变、摩擦磨损等因素的共同作用无法满足使用要求时，可对支座内的摩擦副进行更换，以实现桥梁支座功能的继续发挥，从而保证桥梁支座长距离摩擦的使用要求。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种摩擦副可更换的桥梁支座，自上而下包括叠放在一起的上座板、中座板组合、和下座板，中座板组合为呈上下分体结构，其由上部中座板和下部中座板组成，上部中座板的上表面和上座板的下表面之间设有相配合的第一摩擦副，下部中座板的下表面与下座板的上表面之间设有相配合的第二摩擦副，上部中座板和下部中座板通过机械连接机构连接为一个整体，上部中座板的外侧和上座板之间设有可拆卸的连接机构。

第一摩擦副和/或第二摩擦副为曲面摩擦副。

机械连接机构为相配合的凸台凹槽机构、键槽连接机构、螺栓连接机构或燕尾榫卯机构中的一种或多种组合而成。

机械连接机械中的各部件配合间隙不大于2mm。

凸台凹槽机构中的凸台与凹槽为圆锥配合，配合角度为0-30°。

本发明有益效果是：一种具有摩擦副可更换功能的桥梁支座，将支座中座板设计成分体结构，待支座滑动摩擦副中非金属滑板因压缩、磨损等外露高度不满足使用要求时，可以通过外力将中座板上下两部分分开，将待更换的摩擦副移至支座本体外部，完成支座摩擦副更换，通过更换摩擦副能够延长支座的使用寿命，使支座的使用寿命与桥梁的设计寿命相匹配；更换支座摩擦副与更换桥梁支座相比，更换摩擦副的方法投入的人力、物力更少，更换成本更低、所需时间更短、效率高等优点，是一种解决大跨度桥梁支座超长滑移距离问题的有效的解决方法。

附图说明

图1是实施例1的支座横桥向结构示意图；

图2是实施例1的支座横纵向结构示意图；

图3是图2的ⅰ部分的放大结构示意图；

图4是实施例1支座摩擦副更换连接结构示意图；

图5是实施例2的支座横桥向结构示意图；

图6是实施例2的支座纵桥向结构示意图；

图7是实施例2的支座中座板配合结构示意图；

图8是实施例2的支座中座板抗剪键剖面结构示意图；

图9是实施例2的支座中座板工字型连接键剖面结构示意图；

图10是图5的ⅱ部分的放大结构示意图；

图11是实施例2的支座摩擦副更换连接结构示意图；

图12是实施例3的支座横桥向结构示意图；

图13是实施例3的支座纵桥向结构示意图；

图14是实施例3的支座中座板接触面抗剪沟槽结构式示意图；

图15是图13的ⅲ部分的放大结构示意图；

图16是实施例3支座摩擦副更换结构示意图；

图中：1、上座板；2、中座板组合；3、下座板；4、限位装置；5、连接板；6、连接螺栓a；7、中座板抗剪键；8、中座板工字型连接键；11、第一摩擦副；12、第二摩擦副；13、键槽；14、工型槽；21、上部中座板；22、下部中座板；23、加注通道；24、连接键块；25、连接螺栓b；26、堵头。

具体实施方式

一种摩擦副可更换的桥梁支座，自上而下包括叠放在一起的上座板1、中座板组合2、和下座板3，中座板组合2为呈上下分体结构，其由上部中座板21和下部中座板22组成，上部中座板21的上表面和上座板1的下表面之间设有相配合的第一摩擦副11，下部中座板22的下表面与下座板3的上表面之间设有相配合的第二摩擦副12，上部中座板21和下部中座板22通过机械连接机构连接为一个水平方向未有相对移动的整体，上部中座板21的外侧和上座板1之间设有可拆卸的连接机构。当连接机构连接上部中座板21和上座板1时，拆卸机械连接机构，通过抬高上座板1将上部中座板21一起抬起，而通过机械连接机构将上部中座板21和下部中座板22连接在一起后，拆除连接机构，可实现支座的正常工作。

第一摩擦副11和/或第二摩擦副12为曲面摩擦副，根据所需要的支座效果，选用合适的摩擦副，曲面摩擦副包括柱面摩擦副和球面摩擦副，球面摩擦副提供转动功能，柱面摩擦副提供单向滑动功能。

机械连接机构为相配合的如图1的凸台凹槽机构、如图5的键槽连接机构、如图13的螺栓连接机构或燕尾榫卯机构中的一种或多种组合而成。

机械连接机械中的各部件配合间隙不大于2mm，即满足间隙配合，又能实现对支座的限位，防止水平移动，但不影响上部上座板21和下部中座板22之间的脱离。

凸台凹槽机构中的凸台与凹槽为圆锥配合，配合角度为0-30°，不仅可以提供水平方向的限位，还方便支座的装配。。

上座板1和上部中座板21之间的连接机构选用固定连接，优先选用异形板进行连接；异形板优选“l”型板。

摩擦副更换方法是：摩擦副更换时，首先中座板组合的上部中座板21和下部中座板22的固定连接解除，使上下两部分分开，然后将上座板1和上部中座板21固定连接；采用辅助设备顶升梁体，通过梁体抬高带动上座板和上部中座板一起抬起，当顶升高度满足摩擦副更换的高度时，即可进行摩擦副更换。若更换摩擦副在上部中座板，在需要在上部中座板和下部中座板间的间隙中放置移动工装，同时将上部中座板落置在移动工装上，解放连接机构，通过移动工装将上部中座板移至支座本体外部，在支座外部完成摩擦副更换；若更换摩擦副在下部中座板，则直接将下部中座板移至支座本体外部，在外部完成摩擦副更换。若更换上部中座板摩擦副，则需要将上部中座板推入支座本体内部，同时将上部中座板与上座板连接；若更换下部中座板摩擦副，则直接将下部中座板推入支座本体内部，然后开始落梁，在落梁过程中要关注支座中座板上下部分的配合状况，待梁体完全落下后，进行支座中座板组合的固定连接，至此完成摩擦副的更换。

实施例1

如图1、图2是用于大跨度桥梁的一种摩擦副可更换柱面减隔震支座结构示意图，所述支座是由上座板1、中座板组合2、下座板3及限位装置4构成；中座板组合2由上部中座板21和下部中座板22分体装配而成，下部中座板22内部加工加注通道23，同时在上座板1预留连接摩擦副更换时的连接螺纹孔。

上座板1上镶嵌有非金属滑板，上部中座板21的上表面为球面，球面上包覆不锈钢滑板，下部中座板22的下表面镶嵌有非金属滑板，下座板3的上表面上焊接不锈钢滑板；其中上座板1上的非金属滑板和上部中座板21上的不锈钢滑板构成第一摩擦副11，下部中座板22的非金属滑板和下座板3上的不锈钢滑板构成第二摩擦副12；其中第一摩擦副11用于支座转动，第二摩擦副12用于支座滑动。

如图3所示，中座板组合由上部中座板21和下部中座板22通过凸台和凹槽配合而成，其中上部中座板21的下表面加工凸台，凸台为圆柱结构；下部中座板22的上表面加工圆形凹槽，凸台和凹槽高度方向配合间隙为0.5mm；凸台和凹槽的圆周配合间隙为2mm。

上部中座板21和下部中座板22沿滑动方向侧边开有键槽，并在槽底加工螺纹孔，其中下部中座板螺纹孔与加注通道重合。

上部中座板21和下部中座板22通过连接键块24和连接螺栓b25固定连接成为一体，保证中座板组合在滑动过程中上下两部分不发生相对滑动或转动。

当第二摩擦副滑动距离较长时，支座摩擦系数增大，需要对摩擦副进行补加硅脂时，加注油脂的方法是：首先解除加注通道23端部堵头26，将补加油脂设备的管路与加注通道23端部的螺纹连接，新油脂通过加注通道23和非金属滑板表面的流道进入到摩擦副表面，从而实现支座摩擦副的油脂补加，进一步提升摩擦副的润滑减摩功能；随着支座运行时间的进一步延长，摩擦副中非金属滑板磨损量加大，当非金属滑板外露高度小于临界值时，必须进行摩擦副更换，通过支座滑动摩擦副的更换，进一步提升支座的滑动距离。

摩擦副更换方法：

当需要更换摩擦副时，即开始摩擦副更换流程。事先完成脚手架、梁体顶升等准备工作。

如图4所示，先将连接上部中座板21和下部中座板22的连接螺栓b25和连接键块24拆除，利用预先做好的“l”型连接板5将上部中座板21和上座板1通过连接螺栓a6固定。

顶升梁体，缓慢的将梁体顶升1mm，若中座板组合2的上部中座板21和下部中座板22能够顺利分开，则继续顶升梁体，若不能分开，则对中座板进行振敲，迫使中座板组合2的上部中座板21和下部中座板22分开；然后继续顶升梁体，直至中座板组合2的上部中座板21和下部中座板22完全分开。

沿支座滑动方向将支座中座板组合2的下部中座板22从支座中抽出，在支座外部完成支座摩擦副的更换，然后将更换过摩擦副的支座下部中座板22推入支座中，对齐上部中座板21和下部中座板22，缓慢落梁，关注上部中座板21凸台和下部中座板22凹槽的配合情况并随时调整；待凸台和凹槽完全配合后将梁体完全落下。将连接支座上座板1和上部中座板21的l型连接板5和连接螺栓a6拆除，利用连接螺栓b25和连接键块24重新将上部中座板21和下部中座板22连接固定，至此完成支座第二摩擦副更换。

实施例2

如图5、图6是用于大跨度桥梁的一种摩擦副可更换倒扣球型支座结构示意图，所述支座是由上座板1、中座板组合2、下座板3构成；中座板组合2由上部中座板21和下部中座板22装配而成，同时在上座板预留连接摩擦副更换时的连接螺纹孔；

如图6所示，上座板1上镶嵌有非金属滑板，上部中座板21的球面包覆不锈滑板，下部中座板22的下表面镶嵌有非金属滑板，下座板3上焊接不锈钢滑板；其中上座板1上的非金属滑板和上部中座板21上的不锈钢滑板构成第一摩擦副11，下部中座板22的非金属滑板和下座板3上的不锈钢滑板构成第二摩擦副12；其中第一摩擦副11用于支座转动，第二摩擦副12用于支座滑动。

上部中座板21和下部中座板22平面接触，在上部中座板21和在部分22接触面上分别加工有用于连接和抗剪的工型槽和键槽，如图7所示；其中沿支座滑动方向加工工型槽，与支座滑动方向垂直的方向加工有键槽；在支座装配时，将上座板上部分21和下部中座板22的工型槽14和键槽13对齐，在键槽中安装如图8所示的中座板抗剪键7，在工型槽中安装如图9所示的中座板工字型连接键8；中座板工字型连接键8和中座板抗剪键7与相对应的槽安装间隙为1mm。

如图10所示，中座板组合装配完成后，中座板工字型连接键8可以保证支座上部中座板21和下部中座板22连接成为一个整体，同时中座板工字型连接键8和中座板抗剪键7可以保证中座板滑动和转动过程中上下两部分不发生相对滑动和转动。

在下部中座板22滑动方向上开设有加注通道23，在加注通道23端部加工封堵螺纹，同时采用堵头26进行封堵。

正常工作时，中座板组合2依靠中座板抗剪键7和中座板工字型连接键8构成一个整体，当支座运行时间长第二摩擦副表面润滑脂润滑性能不足时需要对摩擦副进行补加硅脂，这时首先要拆除堵头26，然后将高压注入设备管路与加注通道23连接，通过高压注入通道23向第二摩擦副中非金属滑板表面补加润滑脂或润滑油，从而进一步提升摩擦副的润滑减摩性能，延长滑板的使用寿命，当滑板外露高度磨损到最小值时就需要进行滑动摩擦副更换了。

摩擦副更换方法：

当需要更换摩擦副时，即开始摩擦副更换流程。首先先完成脚手架、梁体顶升等准备工作。

如图11所示，利用连接板5和连接螺栓a6沿支座滑动方向将上部中座板21和上座板1固定连接；将连接上部中座板21和下部中座板22的中座板工字型连接键8从工型槽中取出，缓慢的将梁体顶升，顶升高度高于下部中座板22中的中座板抗剪键7的外露高度，然后沿支座滑动方向将支座中座板组合2的下部中座板22从支座中抽出，在支座外部完成支座摩擦副的更换，然后将更换过摩擦副的支座下部中座板22推入支座中，并对齐上部中座板21和下部中座板22的沟槽，缓慢落梁，关注下部中座板22上中座板抗剪键7与上部中座板21表面键槽的配合情况，待上部中座板21和下部中座板22完全配合后，将中座板工字型连接键8安装至中座板组合的工型槽内将中座板组合上部中座板21和下部中座板22重新连接成为一个整体；然后落梁至最低位置，同时将用于摩擦副更换的异型连接板5和连接螺栓拆除，至此完成支座摩擦副更换。

实施例3

如图12、图13是用于大跨度桥梁的一种摩擦副可更换球型支座结构示意图，所述支座是由上座板1、中座板组合2、下座板3构成；中座板组合2由上部中座板21和下部中座板22分体装配而成，同时在上座板预留连接摩擦副更换时的连接螺纹孔。

如图13所示，上座板1上焊接有不锈钢滑板，上部中座板上表面镶嵌有非金属滑板，下部中座板22的下表面焊接有不锈钢滑板，下座板3的球面镶嵌有非金属滑板；其中上座板1的金属滑板和上部中座板21非金属滑板构成第一摩擦副，下部中座板22的金属滑板和下座板3的非金属滑板构成第二摩擦副；其中第一摩擦副用于支座滑动，第二摩擦副用于支座转动。

上部中座板21和下部中座板22平面接触，在上部中座板21和在部分22接触面上分别加工有用于抗剪的键槽，键槽结构如图14所示；在中座板组合装配时，实现在接触面的键槽中分别放入中座板抗剪键7，中座板抗剪键结构如图8所示，中座板抗剪键与相对应的槽安装间隙不大于1mm；中座板抗剪键7可以保证中座板滑动和转动过程中上下两部分不发生相对滑动和转动。

如图15所示，在上部中座板21内加工有加注通道23，在加注通道23端部加工封堵螺纹，并采用堵头26封堵加注通道；同时在上部中座板21的边缘加工有沟槽，在下部中座板22的边缘加工有螺纹孔，在中座板组合装配时，采用连接键块24与连接螺栓b25将上部中座板21和下部中座板22固定成为一个整体；其中连接键块24为l型连接板，连接板的短边放置在上部中座板21边缘的沟槽中。

正常工作时支座时中座板上下部分作为一个整体发挥功能，随着支座使用时间的延长，滑动摩擦副中非金属滑板的减摩效果降低时，需要对非金属滑板表面补加油脂，需要拆除l型连接键块24和连接螺栓b25，同时拆除堵头26，将油脂加注设备管路与加注通道23联通，加注设备将油脂通过加注通道23加注至非金属滑板的表面，提升滑动摩擦副的减摩效果和使用寿命。随着支座使用时间的进一步延长，当非金属滑板的外露高度小于最小值时，需要对摩擦副进行跟换。

摩擦副更换方法：

当需要更换摩擦副时，即开始摩擦副更换流程。完成脚手架、梁体顶升等准备工作。

如图16所示，沿支座滑动方向将连接上部中座板21和下部中座板22的连接螺栓b25和l型连接键块24拆除，使得上部中座板21和下部中座板22分开，然后利用异型连接板5和连接螺栓a6将上部中座板21和上座板1固定连接。顶升梁体，顶升高度高于下部中座板22中的中座板抗剪键7的外露高度，然后在上部中座板与中座板抗剪键7之间的缝隙中放入可滑动的承载工装，调整工装的高度，使得工装与上部中座板21的底面接触，然后拆除连接螺栓a6，使得上部中座板21与上座板1分开，同时上部中座板21落至承载工装上，然后将承载工装连同上部中座板21一同移至支座外部，在支座外部完成上部中座板21上非金属滑板的更换，然后重新将更换工装连同上部中座板送入支座本体内，调整承载工装的高度，使上部中座板21中非金滑板11的表面与上座板1上的不锈钢滑板贴合，然后重新利用连接板5和连接螺栓a6将上部中座板21与上座板1连接成一个整体，移出承载工装，缓慢落梁，关注下部中座板22上中座板抗剪键7与上部中座板21表面键槽的配合情况，待上部中座板21和下部中座板22完全配合后，完全将梁体落下，同时拆除连接板5和连接螺栓a6，重新连接连接键块24和连接螺栓b25，将上部中座板21和下部中座板22构成一个整体，完成支座摩擦副的更换。