CN110080048B - 跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座 - Google Patents
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- E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
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Abstract
一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，包括上锚固单元、抗拉压转动机构、基座、底板、支座水平调节机构和下锚固单元，所述上锚固单元和基座之间设有多个抗拉压转动机构，所述下锚固单元与其上部的底板和支座水平调节机构连接，所述底板的上表面设有能通过支座水平调节机构进行水平调节的基座；本发明结构简单，操作方便，装卸便利，有效减小了支座尺寸，降低了支座重量，能更好的减少成本，提高适用范围，其具有更好的横向抗弯能力，有效保障行车安全，对桥梁的附加力更小，利于保障桥梁寿命。
Description
技术领域
本发明涉及跨座式单轨交通轨道梁支座的技术领域，尤其涉及一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座。
背景技术
目前国家正在大力发展城市轨道交通，其中跨座式单轨因为具有噪音低、爬坡能力强、转弯半径小、快速便捷、占地少、造价低、不受地形限制等优点，是将来大量应用的一种轨道交通。
现有的跨座式单轨梁支座采用的销轴铸钢支座，它不但如常规桥梁支座那样需要承受梁体传递的竖向压力，还要承受拉力，将风的扰动、转弯时的离心力及地震力产生的弯、剪、扭等载荷传递到下部桥墩结构。
现有的销轴式铸钢单轨支座可满足以上要求，但它还存在一些不足之处,如：1、其中活动型支座的销轴与其配合副属于线接触并通过齿轮齿条形式保证其均衡转动滑动，为减小接触应力，这种结构需将销轴直径做的比较大并选用高硬度材料，线接触容易使销轴表面发生损坏。线接触应力限制了支座的设计，使得支座体型庞大，为了提高材料的容许接触应力，也使用了造价比较高的材料，提高了支座造价2、传统销轴铸钢支座下摆与下部结构通过四根锚栓连接，锚栓外部有锚箱，锚箱浇筑于混凝土中，不便于锚栓的检查和更换。并且锚箱内经常积水降低了支座的使用寿命3、传统销轴式铸钢单轨支座使用铸钢材料，质量不易控制且对环境污染更大。4、传统滑动型销轴式单轨支座的摩擦力为0.1，对桥梁内部施加了更大的附加力，不利于桥梁的受力。5、传统销轴铸钢支座施工、养护困难，性价比较低。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其结构简单，操作方便，装卸便利，有效减小了支座尺寸，降低了支座重量，能更好的减少成本，提高适用范围，其具有更好的横向抗弯能力，有效保障行车安全，对桥梁的附加力更小，利于保障桥梁寿命。
为解决上述问题，本发明公开了一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，包括上锚固单元、抗拉压转动机构、基座、底板、支座水平调节机构和下锚固单元，所述上锚固单元和基座之间设有多个抗拉压转动机构，所述下锚固单元与其上部的底板和支座水平调节机构连接，所述底板的上表面设有能通过支座水平调节机构进行水平调节的基座，其特征在于：
所述抗拉压转动机构包含活塞、抗拔螺栓、上球冠衬板、下球冠衬板及耐磨板，所述下球冠衬板下部是平面，上部为凸球面，所述凸球面镀有硬铬层，所述活塞的下部为凹球面，所述凹球面内嵌有耐磨板以与下球冠衬板的凸球面的硬铬层组成摩擦副，所述活塞的上部为一内凹槽，所述内凹槽内置有上球冠衬板，所述内凹槽呈凸球面并镀有硬铬层，所述上球冠衬板呈圆柱型，其上表面呈平面，下表面为内嵌耐磨板从而与活塞上内凹槽的凸球面组成摩擦副的凹球面，所述抗拔螺栓从中心依次穿过上球冠衬板、活塞、下球冠衬板后通过螺纹连接在基座，所述上球冠衬板的上表面内嵌耐磨板以与抗拔螺栓头部的下表面组成摩擦副，基座设有容置抗拉压转动机构的上部圆形槽，所述基座的上部圆形槽的底面焊接有环形镜面不锈钢板，所述上球冠衬板、活塞、下球冠衬板中心设有通孔供抗拔螺栓穿过，且该些通孔与抗拔螺栓间具有间隙以允许各部件间进行相对滑动，从而竖向压荷载分别通过活塞及下球冠衬板得以传递，竖向拉荷载通过活塞、上球冠衬板、抗拔螺栓及基座得以传递。
其中：还包含位于抗拉压转动机构与预埋板之间的支座高度及横向角度调节机构，该支座高度及横向转角调节机构是带螺栓通孔的圆形钢板结构。
其中：所述基座的四周或左右两侧均设有U型槽，所述底板位于基座下部，其为平面钢板结构，其四周或者两侧设有沉槽以安装支座水平调节机构。
其中：所述U型槽的底面和侧面设置金属制成的侧边耐磨条，所述基座的底部设置安装耐磨板从而使其相对底板具有滑动功能的沉槽。
其中：所述支座水平调节机构包括压紧挡块、调节螺杆、安装套筒和滑靴，所述压紧挡块安装于沉槽中，所述压紧挡块在水平方向设有多个圆形台阶孔，所述安装套筒的外侧为光轴结构以相对圆形台阶孔轴向移动，内孔为螺纹，所述调节螺杆的一端为外螺纹以与安装套筒的内孔螺纹配合，另一端为圆柱台阶结构以与圆形台阶孔配合实现调节螺杆相对圆形台阶孔的可旋转和不可轴向移动，所述安装套筒的一端安装有滑靴，所述滑靴安装于基座的U型槽内。
其中：所述调节螺杆为分体式结构，其包含杆部和头部，所述杆部的一端从圆心台阶孔穿出后固定至头部，所述头部的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔，所述杆部的中部外缘设有凸台，所述凸台的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔但稍小于圆心台阶孔的较大直径孔，从而通过头部和凸台夹持在圆心台阶孔的台阶两侧，而杆部的另一端与安装套筒通过螺纹连接。
其中：所述安装套筒的外周缘水平安装于压紧挡块的圆心台阶孔的较大直径孔中，与较大直径孔留有微小间隙并可实现相对运动。
其中：各沉槽中设有多个圆形通孔，所述压紧挡块中同样设有多个圆形通孔以用于穿过压紧螺栓，多个压紧螺栓贯穿压紧挡板和底板后与下锚固单元螺固。
其中：所述下锚固单元由多个锚固钢棒组成，各锚固钢棒上部有螺栓孔，以与所述支座水平调节机构的压紧螺栓连接，下部焊接有圆形抗拔拉板。
通过上述结构可知，本发明的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座具有如下效果：
1、采用两个特殊的抗拉压转动机构作为主体结构，这两个可转动抗拉拔球型机构既可传递竖向荷载，也可以限制竖向位移，同时还可实现顺桥向的转动，并且两个机构可以独立转动，配合后可以通过加垫板的方式调节横桥向的转角，一旦调节完毕，两个机构组合后支座在横桥向就丧失了转动功能，从而可以发挥横桥向的抗弯功能。两机构配合独特的水平及竖向调节机构，巧妙地实现了跨座式单轨交通轨道梁支座的调节轨道梁的功能。
2、支座由热轧钢板制造，较传统的铸钢支座质量更容易保障，加工周期短，更加环保；该支座摒弃了传统的销轴结构，没有了销轴与板材接触应力过大这个设计瓶颈，减小了支座的平面尺寸，从而大大降低了支座重量；并且因为没有了接触应力这个设计瓶颈，支座的钢材选用更加宽泛，钢材价格更低。
3、主体采用两个可转动抗拉拔球型转动机构，受力结构明确，支座传递竖向力时没有颈缩现象，对上下部混凝土受力更好。因不采用销轴结构，所以不存在横向的销轴滑移，有着更好的横向抗弯能力，保障行车安全。
4、采用了耐磨板与不锈钢板的平面滑动副，因为具有更低的摩擦系数，对桥梁的附加力更小，有利于保障桥梁的使用寿命。
5、在调节角度或高度时，可部分放开可转动抗拉拔球型机构与上板的螺栓，此时支座仍有部分横向抗弯功能、从而保障人员和结构的安全。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座的结构示意图。
图2显示了本发明的另一方向示意图。
图3显示了本发明的正视图和部分剖视图。
图4显示了本发明的侧视图。
附图标记：
1-上锚固单元、2-抗拉压转动机构、3-基座、4-底板、5-支座水平调节机构、7-下锚固单元、1.1-上锚碇钢棒、1.2-预埋板、5.1-压紧挡块、5.2-调节螺杆、5.3-安装套筒、5.5-滑靴、5.4-压紧螺杆、3a-上部圆形槽、3b-U型槽、3c-侧边耐磨条、4a-沉槽。
具体实施方式
参见图1至图4，显示了本发明的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座。
所述跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座包括上锚固单元1、抗拉压转动机构2、基座3、底板4、支座水平调节机构5、支座高度及横向角度调节机构和下锚固单元7。
其中，所述上锚固单元1预埋于预制PC梁中，其通过螺栓固定于下方的抗拉压转动机构2，所述下锚固单元7浇筑于墩台，并通过螺栓与其上部的底板4和支座水平调节机构5连接，所述底板4的上表面设有能通过支座水平调节机构5进行水平调节的基座3，所述基座3的上表面通过多个抗拉压转动机构2连接至上锚固单元1，从而通过抗拉压转动机构2、基座3、底板4、支座水平调节机构5共同实现支座的拉力、压力、弯矩、纵向滑动(活动型支座)、纵向转角等功能，并把拉力、压力和弯矩可靠的传递给上锚固单元1和下锚固单元7，从而将轨道梁产生的拉力、压力及弯矩传递给底部墩台，并可使轨道梁在纵向有小幅的自由转角及温度收缩位移。除此之外该支座设置的支座水平调节机构5及支座高度及横向角度调节机构可调方便调节轨道的水平各向位移、高度及偏角。
参见图3，所述上锚固单元1由多个上锚碇钢棒1.1和预埋板1.2组成，多个可呈阵列状排布的上锚碇钢棒1.1的下端和预埋板1.2焊接在一起，从而与其上部的轨道梁连接，连接方式一般采用混凝土预先浇筑方式。
参见图3，所述抗拉压转动机构2包含活塞、抗拔螺栓、上球冠衬板、下球冠衬板及耐磨板，所述基座3设有容置抗拉压转动机构的上部圆形槽3a，所述基座的上部圆形槽3a的底面焊接有环形镜面不锈钢板，所述下球冠衬板位于最下端，其下部是平面，上部为凸球面，所述下球冠衬板的凸球面镀有硬铬层，所述活塞的下部为凹球面，所述活塞的凹球面内嵌有耐磨板，以与下球冠衬板的凸球面的硬铬层组成摩擦副，从而活塞与下球冠衬板可发生相对转动，所述活塞的上部为一内凹槽，所述内凹槽内置有上球冠衬板，所述内凹槽呈凸球面，所述内凹槽的凸球面也镀有硬铬层，所述上球冠衬板整体呈圆柱型，其上表面呈平面，下表面为凹球面，所述上球冠衬板的凹球面内嵌耐磨板从而与活塞上内凹槽的凸球面组成摩擦副，所述抗拔螺栓从中心依次穿过上球冠衬板、活塞、下球冠衬板后通过螺纹连接在基座3上，所述上球冠衬板的上表面内嵌耐磨板以与抗拔螺栓头部的下表面组成摩擦副，所述上球冠衬板、活塞、下球冠衬板中心设有通孔供抗拔螺栓穿过，且该些通孔与抗拔螺栓间具有间隙以允许各部件间进行相对滑动，从而整个抗拉压转动机构2通过抗拔螺栓固结在基座3上，竖向压荷载分别通过活塞及下球冠衬板得以传递，竖向拉荷载通过活塞、上球冠衬板、抗拔螺栓及基座3得以传递。
其中，活塞上缘可锚固于上锚固单元。
其中，所述下球冠衬板和部分活塞内嵌于基座3的上部圆形槽内，当梁体发生转动时，活塞在上部圆形槽内转动，下球冠衬板和上球冠衬板则在基座3的上部圆形槽内平面滑动。由此，抗拉压转动机构可在任意方向上有适度的转动，竖直方向则被限制，不可移动。由此，本发明中单个抗拉压转动机构可自由转动，在竖直方向有抗压和抗拉拔功能，其抗拉拔功能通过机构内部抗拔螺栓实现；而优选的设置有间隔设置的两个抗拉压转动机构，则在两个机构连线方向(即为横桥向)则不可转动，但在于连线的垂直方向可以释放上下部结构间的相对转动。两个抗拔螺栓组成了平衡横桥向弯矩的力偶，支座受力明确。当两个抗拉压转动机构2与预埋板1.2连接在一起后，支座在横桥向固结在一起，横桥向无自由转动能力。而在纵桥向两个抗拉压转动机构2可以同上锚固单元1一起实现一定角度的转动(如图4所示)。
其中，所述支座高度及横向角度调节机构位于抗拉压转动机构2与预埋板1.2之间，可以整体调节支座高度，也可以通过调节两个抗拉压转动机构2的高度差，实现在横桥向调节支座的坡度(如图3所示)。优选的，该支座高度及横向角度调节机构是带螺栓通孔的圆形钢板结构，通过不同高度的圆形钢板结构，通过改变其厚度来调节单侧或两侧抗拉压转动机构2与预埋板1.2之间的距离，进而来调节高度或者水平角度。
所述基座3是该跨座式单轨交通轨道梁球型支座的安装基础，其上部设有多个圆形的上部圆形槽3a，以用于安装各抗拉压转动机构2，且各上部圆形槽3a的中心可设有螺纹孔，以用于连接各抗拉压转动机构2的抗拔螺栓，所述基座3的四周或左右两侧均设有U型槽3b，进一步讲，根据是否具备可滑动功能，所述U型槽的底面和侧面可设置不锈钢或其他金属制成的侧边耐磨条3c，所述基座3的底部可设置沉槽以安装耐磨板，使其相对底板4具有滑动功能。
所述底板4位于基座3下部，其为平面钢板结构，其四周或者两侧设有沉槽以安装支座水平调节机构5，各沉槽中设有多个圆形通孔，所述支座水平调节机构5包括压紧挡块5.1、调节螺杆5.2、安装套筒5.3、滑靴5.5和压紧螺栓5.4，所述压紧挡块5.1安装于沉槽中，且压紧挡块5.1的底部宽度与沉槽宽度相等，从而限制压紧挡块5.1的横向移动，所述压紧挡块5.1中同样设有多个圆形通孔以用于穿过压紧螺栓5.4，所述压紧螺栓5.4为多个且贯穿压紧挡板5.1和底板4后与下锚固单元7螺固，从而实现压紧挡块5.1、底板4和下锚固单元的紧密连接。
其中，所述压紧螺栓5.4与下锚固单元中7中的锚固钢棒连接。
其中，所述压紧挡块5.1在水平方向设有多个圆形台阶孔，以用于穿过调节螺杆5.2和安装套筒5.3，所述安装套筒5.3的外侧为光轴结构以相对圆形台阶孔轴向移动，内孔为螺纹，所述调节螺杆5.2的一端为外螺纹以与安装套筒5.3螺纹配合，另一端为圆柱台阶结构，以与圆形台阶孔配合实现调节螺杆5.2相对圆形台阶孔的可旋转和不可轴向移动，在一个实施例中，所述调节螺杆5.2为分体式结构，其包含杆部和头部，所述杆部的一端从圆心台阶孔穿出后固定至头部，所述头部的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔，所述杆部的中部外缘设有凸台，所述凸台的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔但稍小于圆心台阶孔的较大直径孔，从而通过头部和凸台夹持在圆心台阶孔的台阶两侧，而杆部的另一端与安装套筒5.3通过螺纹连接，通过螺纹转动实现安装套筒5.3相对调节螺杆5.2的伸长或缩短(为符合安装习惯，该处螺纹可设计为左旋形式)，所述安装套筒5.3的一端安装有滑靴，所述滑靴5.3安装于基座3的U型槽3b内且与U型槽3b的底面和侧面紧密配合，并根据需要可与U型槽3b的底面和侧面实现相对滑动，所述安装套筒5.3的外周缘水平安装于压紧挡块5.1的圆心台阶孔的较大直径孔中，与较大直径孔留有微小间隙并可实现相对运动。
综上，压紧挡块5.1将基座3和底板4在竖直方向固定在一起，限制两部件之间的竖向相对运动，并通过螺纹副的紧密配合将基座3的水平力通过滑靴5.5、调节螺杆5.2、安装套筒5.3及压紧挡块5.1中的圆形台阶孔传给压紧挡块5.1，并通过底板4、压紧螺栓5.4及下锚固单元传给底部结构。
所述下锚固单元7位于底板下部，由多个锚固钢棒组成，各锚固钢棒上部有螺栓孔，以与所述支座水平调节机构5的压紧螺栓5.4连接，下部焊接有圆形抗拔拉板，下锚固单元与桥墩盖梁浇筑在一起，它将支座的竖向拉、压力，水平剪力和弯矩传递给桥墩盖梁。
由此可见，本发明的优点在于：
1、采用两个特殊的抗拉压转动机构作为主体结构，这两个可转动抗拉拔球型机构既可传递竖向荷载，也可以限制竖向位移，同时还可实现顺桥向的转动，并且两个机构可以独立转动，配合后可以通过加垫板的方式调节横桥向的转角，一旦调节完毕，两个机构组合后支座在横桥向就丧失了转动功能，从而可以发挥横桥向的抗弯功能。两机构配合独特的水平及竖向调节机构，巧妙地实现了跨座式单轨交通轨道梁支座的调节轨道梁的功能。
2、支座由热轧钢板制造，较传统的铸钢支座质量更容易保障，加工周期短，更加环保；该支座摒弃了传统的销轴结构，没有了销轴与板材接触应力过大这个设计瓶颈，减小了支座的平面尺寸，从而大大降低了支座重量；并且因为没有了接触应力这个设计瓶颈，支座的钢材选用更加宽泛，钢材价格更低。
3、主体采用两个可转动抗拉拔球型转动机构，受力结构明确，支座传递竖向力时没有颈缩现象，对上下部混凝土受力更好。因不采用销轴结构，所以不存在横向的销轴滑移，有着更好的横向抗弯能力，保障行车安全。
4、采用了耐磨板与不锈钢板的平面滑动副，因为具有更低的摩擦系数，对桥梁的附加力更小，有利于保障桥梁的使用寿命。
5、在调节角度或高度时，可部分放开可转动抗拉拔球型机构与上板的螺栓，此时支座仍有部分横向抗弯功能、从而保障人员和结构的安全。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (9)
1.一种跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，包括上锚固单元、抗拉压转动机构、基座、底板、支座水平调节机构和下锚固单元，所述上锚固单元和基座之间设有多个抗拉压转动机构，所述下锚固单元与其上部的底板和支座水平调节机构连接，所述底板的上表面设有能通过支座水平调节机构进行水平调节的基座，其特征在于：
所述抗拉压转动机构包含活塞、抗拔螺栓、上球冠衬板、下球冠衬板及耐磨板，所述下球冠衬板下部是平面，上部为凸球面，所述凸球面镀有硬铬层，所述活塞的下部为凹球面，所述凹球面内嵌有耐磨板以与下球冠衬板的凸球面的硬铬层组成摩擦副，所述活塞的上部为一内凹槽，所述内凹槽内置有上球冠衬板，所述内凹槽呈凸球面并镀有硬铬层，所述上球冠衬板呈圆柱型，其上表面呈平面，下表面为内嵌耐磨板从而与活塞上内凹槽的凸球面组成摩擦副的凹球面，所述抗拔螺栓从中心依次穿过上球冠衬板、活塞、下球冠衬板后通过螺纹连接在基座，所述上球冠衬板的上表面内嵌耐磨板以与抗拔螺栓头部的下表面组成摩擦副，基座设有容置抗拉压转动机构的上部圆形槽，所述基座的上部圆形槽的底面焊接有环形镜面不锈钢板，所述上球冠衬板、活塞、下球冠衬板中心设有通孔供抗拔螺栓穿过，且该些通孔与抗拔螺栓间具有间隙以允许各部件间进行相对滑动，从而竖向压荷载分别通过活塞及下球冠衬板得以传递，竖向拉荷载通过活塞、上球冠衬板、抗拔螺栓及基座得以传递。
2.如权利要求1所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：还包含位于抗拉压转动机构与预埋板之间的支座高度及横向角度调节机构，该支座高度及横向转角调节机构是带螺栓通孔的圆形钢板结构。
3.如权利要求1所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述基座的四周或左右两侧均设有U型槽，所述底板位于基座下部，其为平面钢板结构，其四周或者两侧设有沉槽以安装支座水平调节机构。
4.如权利要求3所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述U型槽的底面和侧面设置金属制成的侧边耐磨条，所述基座的底部设置安装耐磨板从而使其相对底板具有滑动功能的沉槽。
5.如权利要求3所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述支座水平调节机构包括压紧挡块、调节螺杆、安装套筒和滑靴，所述压紧挡块安装于沉槽中，所述压紧挡块在水平方向设有多个圆形台阶孔，所述安装套筒的外侧为光轴结构以相对圆形台阶孔轴向移动，内孔为螺纹，所述调节螺杆的一端为外螺纹以与安装套筒的内孔螺纹配合，另一端为圆柱台阶结构以与圆形台阶孔配合实现调节螺杆相对圆形台阶孔的可旋转和不可轴向移动，所述安装套筒的一端安装有滑靴，所述滑靴安装于基座的U型槽内。
6.如权利要求5所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述调节螺杆为分体式结构，其包含杆部和头部，所述杆部的一端从圆心台阶孔穿出后固定至头部，所述头部的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔，所述杆部的中部外缘设有凸台，所述凸台的直径大于圆心台阶孔的较小直径孔但稍小于圆心台阶孔的较大直径孔，从而通过头部和凸台夹持在圆心台阶孔的台阶两侧，而杆部的另一端与安装套筒通过螺纹连接。
7.如权利要求5所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述安装套筒的外周缘水平安装于压紧挡块的圆心台阶孔的较大直径孔中，与较大直径孔留有微小间隙并可实现相对运动。
8.如权利要求5所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：各沉槽中设有多个圆形通孔，所述压紧挡块中同样设有多个圆形通孔以用于穿过压紧螺栓，多个压紧螺栓贯穿压紧挡板和底板后与下锚固单元螺固。
9.如权利要求8所述的跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座，其特征在于：所述下锚固单元由多个锚固钢棒组成，各锚固钢棒上部有螺栓孔，以与所述支座水平调节机构的压紧螺栓连接，下部焊接有圆形抗拔拉板。
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