自调坡均压支座垫板及自调坡桥梁论文和设计-王丽娟

全文摘要

本实用新型公开了自调坡均压支座垫板，它包括调坡钢板和垫板，调坡钢板的底部设置有球形冠，垫板的顶部开设有与球形冠配合的球形槽，且垫板的顶部与调坡钢板的底部不接触；还公开了自调坡桥梁，包括梁体和上述的支座垫板，支座垫板安装在梁体底部的四个边角上；本实用新型具有结构简单、设计工作量小、施工方便、稳定可靠和总体成本低的优点。

主设计要求

1.自调坡均压支座垫板，其特征在于：它包括调坡钢板（1）和垫板（2），所述调坡钢板（1）的底部设置有球形部（3），所述垫板（2）的顶部开设有与所述球形部（3）配合的球形槽（4），且所述垫板（2）的顶部与所述调坡钢板（1）的底部不接触。

设计方案

2.根据权利要求1所述的自调坡均压支座垫板，其特征在于：所述调坡钢板（1）的底部边缘均设置有限位板（5），且所述限位板（5）的首尾依次连接组成封闭的环状。

3.根据权利要求1或2所述的自调坡均压支座垫板，其特征在于：所述垫板（2）上安装有可拆卸的支撑部（10），所述支撑部（10）的抵触端抵在所述调坡钢板（1）的底部。

4.根据权利要求3所述的自调坡均压支座垫板，其特征在于：所述垫板（2）安装在一支座（6）上，且所述支座（6）安装在一垫石（7）上。

5.自调坡桥梁，其特征在于：包括梁体（8）和权利要求1~4任意一项所述的自调坡均压支座垫板，所述梁体（8）底部的四个边角上均安装有所述支座垫板（9）。

6.根据权利要求5所述的自调坡桥梁，其特征在于：所述梁体（8）的底部预埋有预埋钢板，所述调坡钢板（1）与所述预埋钢板焊接连接。

7.根据权利要求5所述的自调坡桥梁，其特征在于：所述梁体（8）的底部预埋有预埋钢板，所述预埋钢板与所述调坡钢板（1）之间通过粘钢胶粘接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁架设技术领域，特别是自调坡均压支座垫板及自调坡桥梁。

背景技术

随着我国经济的快速增长，公路行业面临前所未有的挑战和机遇，目前我国现有公路桥240630余座，总长9655km(其中特大桥1139座，总长1082km)，其中大多桥梁是上世纪修建，很多大型重要桥梁都是超负荷运营，而且，由于经济高速发展，大量高等级公路及普通公路的建设，桥梁新建数量都在加大。

支座作为桥梁的重要构件，经过实用新型人的长期研究发现，目前的支座存在结构性的缺陷，在使用过程中容易造成不同程度的损伤，从而带来功能性失效的隐患，难以保证桥梁的正常运营，而且，桥梁上大部分仍使用的是传统的橡胶支座，传统桥梁支座结构的弊端没有从根本上解决，安装后给桥梁后期养护带来不便。

为了保障桥梁的正常运营的安全性、完整性和耐久性，减少经济损失，避免灾难性的悲剧发生，同时也为了适应经济发展速度，满足经济发展对交通运输发展的要求，对已建成使用的老桥和有缺陷桥梁的支座采取更换显得尤为必要和迫切。传统的更换支座按照原设计要求选择相同型号的支座对其更换，没有从根本上解决橡胶支座使用寿命短的问题，而且支座更换频率高，桥梁维修费用高，并且每次更换桥梁支座都需要桥梁顶升作业，由于各种因素对桥梁的伤害也会加大。因此，为了更加有效地保证桥梁支座的耐久性使用，世界各国研究人员都积极开展了研究工作。

基于以上考虑，针对桥梁支座早期破坏，支座寿命远低于设计年限，开展支座寿命提升技术研究，课题组调研了多条高速公路，其中一高速有305座桥梁、54220块支座，其中2704块出现病害；另一高速有31座桥梁、17802块支座，其中988块支座出现病害；还有一高速公路有20座桥梁、816块支座，其中326块支座出现病害。总共调查356座桥梁，72838个支座，其中4018个支座存在病害。

针对这些病害进行分析处理，发现支座脱空占40%，支座剪切变形过大占36%，支座偏位占16%，支座老化开裂占8%。面对桥梁支座如此多的病害问题，制定有针对性，从根本上解决支座病害的对策显得格外重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单的自调坡均压支座垫板；在自调坡均压支座垫板的基础上，提供一种使用寿命长、安装方便、节约成本的自调坡桥梁。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：自调坡均压支座垫板，它包括调坡钢板和垫板，调坡钢板的底部设置有球形部，垫板的顶部开设有与球形部配合的球形槽，且垫板的顶部与调坡钢板的底部不接触。

优选的，调坡钢板的底部边缘均设置有限位板，且限位板的首尾依次连接组成封闭的环状。

优选的，垫板上安装有可拆卸的支撑部，支撑部的抵触端抵在调坡钢板的底部。

优选的，垫板安装在一支座上，且支座安装在一垫石上。

自调坡桥梁，包括梁体和上述的支座垫板，梁体底部的四个边角上均安装有支座垫板。

优选的，梁体的底部预埋有预埋钢板，调坡钢板与预埋钢板焊接连接。

优选的，梁体的底部预埋有预埋钢板，预埋钢板与调坡钢板之间通过粘钢胶粘接。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的自调坡均压支座垫板，其结构简单、安装方便，通过球形部与球形槽的配合，实现了调坡钢板的自动调坡，且使得垫板受力均匀；

2、本实用新型的自调坡桥梁，具有结构简单、使用寿命长的优点，和现有原箱梁底楔型垫块相比：

2.1、从设计方面相比：不用设置楔形垫块，且垫块内无需设置局部抗压钢筋和预埋钢板，而且无需计算每个楔形垫块处的横坡、纵坡及四个角度的高度，因此设计工作量小，简化了设计；

2.2、从施工方面相比：箱梁预制时需要在底模板处刻槽，设置梁底楔型垫块，预先调整箱梁横坡和纵坡，施工工艺较复杂；另外，一个台座需要预制大量箱梁，而每片箱梁横坡、纵坡不尽相同，因此采用箱梁底楔型垫块预先调整的桥梁横坡、纵坡误差较大，极易造成支座脱空，而自调坡桥梁的安装方法无需垫块，可以自动调整坡度，因此梁体在横坡和纵坡上的安装精度高，且不会造成支座脱空；

2.3、从运营管理上比较：在桥梁运营过程中，采用箱梁底设置楔型垫块调整桥梁横坡、纵坡时，造成40%以上支座脱空、偏压和破损；而采用自调坡均压支座垫板调整桥梁横坡、纵坡时，由于垫板球形冠可以根据支座受力，实时调整压力面，支座永远不会出现脱空和偏压的情况；

2.4、从经济上比较；采用自调坡均压支座垫板替代箱梁底面楔型垫块，扣除原箱梁底面楔型垫块费用，每跨桥大约增加2万元费用，但支座寿命可达到20年；而采用箱梁底面楔型垫块，支座寿命不到5年，最短只有2年，每更换一次支座，不但影响桥梁正常运营，造成较大社会浪费，而且更换支座需要交通车辆、桥梁顶升设备、支架设备和封道设备、人工费，更换每跨桥梁需要费用5万元以上，因此采用自调坡均压垫板可节省大量费用。

附图说明

图1 为自调坡均压支座垫板的结构示意图；

图2 为自调坡桥梁的结构示意图；

图中：1-调坡钢板，2-垫板，3-球形部，4-球形槽，5-限位板，6-支座，7-垫石，8-梁体，9-支座垫板，10-支撑部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，自调坡均压支座垫板，它包括调坡钢板1和垫板2，调坡钢板1的底部设置有球形部3，垫板2的顶部开设有与球形部3配合的球形槽4，通过球形部3与球形槽4的配合，从而使得球形部3能在球形槽4内360度转动，在本实施例中，球形部3常用的为球形冠或球形绞，因此在使用过程中，在调坡钢板1上放置重物后，调坡钢板1承重，在重物重力作用下自动实现转动偏斜，从而可随着重物的坡度的变化实现自调坡度，并且球形部3和球形槽4配合，使得垫板2受力均匀，避免了局部受力过大，从而保证了垫板、球形部3的使用寿命，垫板2的顶部与调坡钢板1的底部不接触，从而使得调坡钢板1能够相对垫板2发生偏斜、转动，其中垫板2的顶部为垫板的上表面，调坡钢板1的底部为调坡钢板的底面。

在本实施例中，调坡钢板1的底部边缘均设置有限位板5，限位板5能够避免调坡钢板1在转动偏斜过程中滑出球形槽4，从而确保该支座垫板的稳定可靠，进一步的，限位板5的首尾依次连接组成封闭的环状，常用的限位板5组成“口”字状或圆环状，从而使得调坡钢板1的底部四周均有限位板5，因此自调坡均压支座垫板在横坡、纵坡的安装环境下都能适用。

在本实施例中，垫板2上安装有可拆卸的支撑部10，支撑部10的抵触端抵在调坡钢板1的底部，进一步的，支撑部10为一螺杆，在垫板2的四个边角上开设有与螺杆配合的螺纹孔，当垫板2位置调整稳定后，将螺杆螺纹连接在螺纹孔内，并且螺杆的插入端为抵触端，螺杆安装好后，螺杆的抵触端抵在调坡钢板1的底部，从而可避免该自调坡均压支座垫板在运行过程中，调坡钢板1出现过度偏斜的情况，从而保证调坡钢板1运行平稳。

在本实施例中，垫板2安装在一支座6上，且支座6安装在一垫石7上，通过垫石7可以实现调坡钢板1的垂直高度，而支座6则用于支撑垫板2，通过支座6高度的变化，可以实现调坡钢板1垂直高度的精确安装，在实际操作过程中，要求垫石7上端面平整，而支座6的下端面也平整，从而保证支座6与垫石7的接触面积，在调坡钢板1上放置重物后，在重物的重力作用下，使得支座6与垫石7紧密接触，使得支座6与垫石7不会移动。

实施例二:

自调坡桥梁，包括梁体8和上述的支座垫板9，支座垫板9安装在梁体8底部的四个边角上，梁体8会根据设计要求，在梁体8的底部设置适用于横坡、纵坡的斜面，将梁体8放置在垫板2上后，垫板2的顶部与梁体8的底部接触，从而使得垫板2发生偏斜，实现支座垫板9的自动调坡，当梁体8放置平稳后，此时支座垫板9自动调坡完成，在梁体8重力作用下，使得支座垫板9与梁体8不会发生相对移动，并且通过限位板5，在梁体8安装过程中，能够保证调坡钢板1不滑出球形槽4，从而使得梁体8安装稳定可靠，在本实施例中，梁体8的底部预埋有预埋钢板，当梁体8安装好后，调坡钢板1与预埋钢板焊接连接，从而加固调坡钢板1与梁体8安装的稳定性，使得调坡钢板1和梁体8连接稳固。

在本实施例中，自调坡桥梁去掉了用聚合物砂浆填充球形绞外侧的腔体的步骤，减少了构件安装步骤，使均压垫板支座装置安装起来更方便，节约了材料，使制造成本大大降低，其安装方法如下：

自调坡桥梁的安装方法，它包括以下步骤：

S1：垫石施工，在桥梁安装过程中，垫石7通常采用混凝土浇筑制成，在垫石7浇筑好后，需保证垫石7的顶部表面平整，以便于支座6的安装；并且在安装支座6之前，应检测垫石7顶部平整度和高程是否符合桥梁验收规范的要求，若平整度不符合要求，则需要对其进行休整；

S2：支座安装，将支座6放置在对应的垫石7的顶部，支座6为工厂预先制作，保证支座6的顶部表面和底部表面平整，支座6放置在垫石7上后，因支座6和垫石7之间的接触面均为平整面，从而保证了支座6与垫石7的接触面积，从而保证了支座6和垫石7的承重性能；

S3：垫板安装，将垫板2放置在对应的支座6上，垫板2为工厂预先制作，在垫板2的四个边角上开设有螺纹孔，垫板2的底部为平整面，当垫板2放置在支座6上后，因支座6和垫板2之间的接触面均为平整面，从而保证了支座6与垫板2之间的接触面积，在具体使用过程中，垫板2放置在支座6上后，垫板2的重心和支座6的重心应在同一铅垂中心线上，从而保证支座6受力均匀；

S4：调坡钢板安装，将调坡钢板1安装在对应的垫板2上，且使得球形部3配合在球形槽4内，球形部3设置在调坡钢板1底部的中心位置，而球形槽4也开设在垫板2顶部的中心位置，通过球形部3与球形槽4的配合，从而可实现球形部3相对球形槽4转动，调坡钢板1为工厂预先加工，需保证球形冠3光滑，进一步的，在工厂加工调坡钢板1时，在调坡钢板1的底部边缘均焊接限位板5，然后再将调坡钢板1出厂，并安装在对应的垫板2上。

S5：梁体安装，将梁体8的四个边角放置在调坡钢板1上，调坡钢板1在梁体8的重力作用下实现自动调坡，梁体8放置平稳后，此时调坡钢板1自动调坡也完成了，然后再将梁体8底部的预埋钢板与调坡钢板1进行焊接连接，保证调坡钢板1与梁体8之间安装稳定性。

S6：支撑部安装，梁体8与调坡钢板1焊接完后，将支撑部10安装在垫板2上，且使得支撑部10的抵触端抵在所述垫板2的底部，在本实施例中，支撑部10采用螺杆，将螺杆与垫板2上螺纹孔配合，拧动螺杆，使得螺杆的抵触端抵在调坡钢板1的底部，从而使得桥梁在使用过程中，运行平稳，提高行车的舒适度

此自调坡桥梁的安装方法和现有的原箱梁底楔型垫块安装方法相比具有以下优点：

1、从设计方面相比：不用设置楔形垫块，且垫块内无需设置局部抗压钢筋和预埋钢板，而且无需计算每个楔形垫块处的横坡、纵坡及四个角度的高度，因此设计工作量小，简化了设计；

2、从施工方面相比：箱梁预制时需要在底模板处刻槽，设置梁底楔型垫块，预先调整箱梁横坡和纵坡，施工工艺较复杂；另外，一个台座需要预制大量箱梁，而每片箱梁横坡、纵坡不尽相同，因此采用箱梁底楔型垫块预先调整的桥梁横坡、纵坡误差较大，极易造成支座脱空，而自调坡桥梁的安装方法无需垫块，可以自动调整坡度，因此梁体在横坡和纵坡上的安装精度高，且不会造成支座脱空；

3、从运营管理上比较：在桥梁运营过程中，采用箱梁底设置楔型垫块调整桥梁横坡、纵坡时，造成40%以上支座脱空、偏压和破损；而采用自调坡均压支座垫板调整桥梁横坡、纵坡时，由于垫板球形冠可以根据支座受力，实时调整压力面，支座永远不会出现脱空和偏压的情况；

4、从经济上比较；采用自调坡均压支座垫板替代箱梁底面楔型垫块，扣除原箱梁底面楔型垫块费用，每跨桥大约增加2万元费用，但支座寿命可达到20年；而采用箱梁底面楔型垫块，支座寿命不到5年，最短只有2年，每更换一次支座，不但影响桥梁正常运营，造成较大社会浪费，而且更换支座需要交通车辆、桥梁顶升设备、支架设备和封道设备、人工费，更换每跨桥梁需要费用5万元以上，因此采用自调坡均压垫板可节省大量费用。

实施例三：

本实施例与实施例二的结构基本相同，唯一不同点在于，梁体8的底部预埋有预埋钢板，预埋钢板与调坡钢板1之间通过粘钢胶粘接，安装时，在预埋钢板的对接面上或者调坡钢板1的对接面上，再或者预埋钢板和调坡钢板1的对接面上均涂设粘钢胶，然后将梁体8放置在对应的调坡钢板1上，然后调坡钢板1在梁体8的重力作用下实现自动调坡。

本实施例的安装方法与实施例二的安装方法基本相同，唯一不同点在于，S5梁体安装为将梁体8底部的预埋钢板和调坡钢板1之间对接面的一面或两面涂设粘钢胶，然后再将梁体8的四个边角放置在调坡钢板1上，梁体8放置在调坡钢板1上后，静止6小时，使得梁体8底部的预埋钢板与调坡钢板1固结，安装结束，本实施例的自调坡桥梁的安装方法和现有的原箱梁底楔型垫块安装方法相比，其优点与实施例二相同。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和\/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和\/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

设计图

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