滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法

滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法

《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》是中國五冶集團有限公司於2011年6月23日申請的發明專利,該專利申請號為2011101711420,公布號為CN102296529A,專利公布日為2011年12月28日,發明人是喬秀坤。該專利涉及一種橋樑舉升過程中使用的滑動球鉸座,具體是指滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法。

《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》公布了滑動球鉸座,通過設定有滑槽,在滑槽內安裝有滑座,滑座與餃座本體連線,餃座本體與滑槽能夠相對移動,且滑槽的兩端與滑座之間存在軸向主間隙、滑槽的側壁與滑座之間存在橫向副間隙,能同時滿足橋樑在縱向和橫向上的長度伸縮。

2017年12月11日,《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

(概述圖為《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》的摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名:滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法
  • 公布號:CN102296529A
  • 公布日:2011年12月28日
  • 申請號:2011101711420
  • 申請日:2011年6月23日
  • 申請人:中國五冶集團有限公司
  • 地址:四川省成都市錦江區工業園區
  • 發明人:喬秀坤
  • 代理機構:成都行之專利代理事務所(普通合夥)
  • 代理人:譚新民
  • Int.Cl.:E01D19/04(2006.01)I、E01D22/00(2006.01)I
  • 類別:發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

在一些特殊情況下,需要將安裝好的橋樑舉升,提高橋樑與路面之間的距離,保證大型設備的通行,由於橋樑安裝和使用時的溫度變化、及舉升機構安裝誤差等種種不利因素,因此,將安裝好的橋樑舉升需要較高的適應性,以便能順利舉升和下放,在通行完畢後,橋樑能準確地還原。
在一般橋樑結構中,橋樑在環境溫差的影響下必然會產生不同方向上的伸縮變化,由於橋樑在沿軸線的縱向長度比其橫向寬度大得多,因此一般只考慮縱向溫差變化的影響,在一些特殊情況下,如類似橋樑結構的長度與寬度之比不是很大,因而在寬度方向上的熱脹冷縮也不能忽視。傳統的舉升方式無法消除橋樑因溫度變化引起的伸縮應力、因導向柱垂直度誤差產生的導向柱舉升時的旁彎應力、橋樑的焊接應力和頂升油缸材料時效變形應力、以及露天陽光偏照使頂升油缸產生彎曲的應力,甚至在允許風荷下舉升,使導向柱彎曲的影響。通常的做法是增加舉升功率,通過大功率的動力使得橋樑舉升。

發明內容

專利目的

《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》的目的在於提供一種滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法,解決導向柱對橋樑頂升晃動整體位移進行導向限定、而限定又無法釋放內力和產生的局部變形位移的問題。

技術方案

滑動球鉸座,包括鉸座本體,鉸座本體的下表面向內凹陷形成弧面,在該弧面內安裝有與弧面相匹配的球頭,在球頭上套裝有限位環,限位環與餃座本體連線,在所述餃座本體上表面設定有滑座,滑座的寬度大於餃座本體的寬度,還包括安裝滑座的滑槽,所述滑槽包括頂板、連線在頂板下表面的兩個側壁,所述側壁相互平行且在下部設定有凸條,凸條之間的距離小於滑槽的兩個側壁之間的距離,所述滑座的寬度介於滑槽兩個側壁的距離與側壁底部兩個凸條的距離之間,滑槽的兩個端面開口。通過設定滑槽,滑槽的橫截面呈倒立的“凹”字形,將滑槽固定焊接在橋樑底部,將球鉸座安裝在滑槽內,並且,滑槽與球鉸座的滑座之間存在有縱向主偏移和橫向副偏移間隙的方式,使得球鉸座能根據受到的水平力發生相對於橋樑的位移,克服了連線在球鉸座球頭上的頂升油缸或導向柱發生的彎曲形變,使得頂升油缸對橋樑的舉升力全部用於對橋樑的舉升作用,減少了水平分力的使用,可以使用最小的力完成對橋樑的舉升過程,而且,減少了頂升油缸和導向柱的彎曲形變,有利於保護頂升油缸和導向柱。
在所述滑槽與餃座本體之間設定有減摩擦層。為了增加滑動球鉸座和滑槽的使用壽命,在滑槽與餃座本體之間設定有減摩擦層,使得滑動球鉸座和滑槽的相對運動均在減摩擦層上進行,減摩擦層即可設定在滑槽內,也可以設定在滑動球鉸座的滑座上。在所述餃座本體上設定有注油孔。為了便於滑動球鉸座和滑槽的相對運動,減少球頭與鉸座本體之間的摩擦力,減少接觸面之間的摩擦力,通過在餃座本體上設定注油孔,定期向餃座本體的弧面內注入潤滑油,減少摩擦部位的摩擦力及磨損,延長其使用壽命。在所述滑槽的兩個側壁上均設定有間隙調整螺栓。安裝人員根據實際的橋樑長度、寬度、對環境溫度變化值、及其他因素變化值,安裝時調整滑座與滑槽側壁之間的預定距離,滑槽焊接定位後將螺栓全部退出,以此保證滑動球鉸座在其後的使用滑動過程中、其能有限滑動,並且預設合理的間隙,也限定了橋樑頂升時的縱、橫軸向及繞其中心轉動的三個自由度,不至於造成橋面的大範圍晃動。
滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,包括以下步驟:
在俯視方向上,按照橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸將橋樑劃分為四個區域,在每個區域的底部均固定安裝一組滑動球鉸座的滑槽,每組滑槽中任意兩個滑槽相互平行,任意一組滑槽的軸線均與橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸相交,滑槽的軸線均與橋樑的縱向對稱軸之間的夾角為γ,位於橋樑的縱向對稱軸同一側的兩組滑槽的軸線相交,且位於橋樑的橫向對稱軸同一側的兩組滑槽的軸線相交,且任意一個滑槽的中心點、該滑槽軸線與橋樑縱向對稱軸的交點、橋樑的縱向對稱軸與橫向對稱軸的交點構成的三角形,該滑槽軸線與橋樑縱向對稱軸的交點為頂角的角度大於90°;(B)在步驟(A)安裝好的滑槽內安裝滑座,滑座與滑槽一一對應,每個滑座下方的鉸座本體內的球頭均與導向柱頂部或頂升油缸頂部連線,使得導向柱的軸線或頂升油缸的軸線與鉸座本體內球頭的軸線重合;(C)根據安裝實際的橋樑長度、寬度、對環境溫度變化值、導向柱或頂升油缸預設垂直變化值,通過滑槽側壁的間隙調整螺栓來調整滑座與滑槽側壁之間的間隙;(D)安裝完畢後拆除間隙調整螺栓,為橋樑的舉升過程中留足了滑槽與球鉸座之間的位移間隙。
所述步驟(A)中,所述γ為45°。進一步講,所述步驟(A)中,位於橋樑的縱向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽關於橋樑的縱向對稱軸對稱,位於橋樑橫向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽關於橋樑橫向對稱軸對稱。所述步驟(C)包括以下步驟:(C1)設定滑座與滑槽側壁之間的間隙,將橋樑縱方向的單側平均溫差伸縮量ΔX在除去橫方向溫差伸縮量ΔY後得盡ΔX1,取差值ΔX1在滑動球鉸座的橫方向分量,設計為溫度差間隙值,其計算方法如下:
橋樑環境溫差引起的總長度變化:2ΔL=L×α×ΔC
橋樑環境溫差引起的總寬度變化:2ΔB=B×α×ΔC
其中:ΔL為橋樑在縱向的單端對稱伸縮量,ΔB為橋樑在橫向的單端對稱伸縮量,且ΔL>ΔB,L為橋樑總長度或縱向滑槽安裝距離,B為橋樑總寬度或橫向滑槽安裝距離,α為鋼橋線膨脹係數12×10/°C,ΔC為環境溫差,其範圍為0—40°C,
對橋樑單端伸縮量取平均值後為:ΔX=ΔL/2,ΔY=ΔB/2。因ΔY與ΔX伸縮使滑槽的中心點位移,有一段沿滑槽的軸線有共同軌跡,該段中滑槽不改變其橫側間隙的寬度,而其餘是主要縱向伸縮量:ΔX1=ΔX-ΔY共同軌跡位移的縱向分量與ΔY相等,實際預設滑槽單邊的溫差橫側間隙為:ΔS1=sinγ×ΔX1。在極限溫度時,以滑座相對不動,因溫度變化,滑槽的中點由原理論位置點O,滑動到實際位置點O′1,滑槽在橋樑主要縱向伸縮ΔX1推動下,按L方向走完滑槽的單邊溫差橫側間隙ΔS1;(C2)當安裝時溫度處在橋樑設計工作溫度範圍中點平均值時,則調整滑座與滑槽兩個側壁的距離相等;當安裝時溫度低於或高於中點值時,則以滑座相對不動,調整滑槽側壁向左收縮或向右膨脹方向的移位並固定。進一步講,所述的步驟(C1)還進行垂直度對間隙影響的設定,其計算方法如下:
因導向柱或頂升油缸安裝有一定垂直度,滑座隨橋樑舉而抬到最高位置時,滑座按一定傾斜角導向抬升,在橋樑底面、相對原安裝理論垂直軸線交點O,產生一定的水平位移,其位移方向是隨機的,因而此位移的仰視圖、應是一個位置園,該位置園半徑為:ΔR=H×k。其中,k為垂直度允許最大傾角斜率,H為安裝後相對提升高度。
當滑座水平位移ΔR沿滑槽的軸線滑動時,因滑槽兩個端面開口,滑槽有一定延長,可不預設間隙,但對滑座在其他方向的位移必須預設間隙,並應將滑槽橫側方向最大位移量、取為滑槽單邊的垂差橫側間隙,即:ΔS2=ΔR。在垂直度極限傾斜角時,滑座被抬升按J方向滑動,相對原安裝理論軸線交點O位置,移動到實際位置點O′2,滑座走完單邊垂差橫側間隙ΔS2;上述溫差橫側間隙ΔS1與垂差橫側間隙ΔS2,因橋樑的安裝和舉升不在同一時間,舉升時橋樑有可能因溫度變化已走完間隙ΔS1,不再有滑座被抬升而產生滑動的間隙空間,因此,滑動球鉸座的綜合橫側副間隙應為:ΔS=ΔS1+ΔS2,滑座沿滑槽的45°軸線方向的最大移動量及其實際位置點O′3,其最大移動量可預設為滑動球鉸座的綜合軸向主間隙ΔL:ΔL=ΔS1+ΔS2+ΔY/sinγ。滑動球鉸座的橫側副間隙ΔS、對其軸線對稱設定,滑動球鉸座的軸向主間隙ΔL、對其過軸線的中心垂線對稱設定,因滑槽兩個端面開口,並有一定延長,軸向主間隙可以是隱形的。由於設定了滑動球鉸座的橫側副間隙ΔS和軸向主間隙ΔL,橋樑可以相對支座滑塊及導向柱等發生自由移位,消除橋樑因舉升時溫差及導向柱等安裝垂直差、所產生的自身和機構變形,釋放內力和局部變形,解決橋樑舉升的自由度控制和舉升阻力問題。可進行橋樑的順利舉升、下放和一定精度的落位。
採用滑槽之間存在夾角的方式,滑槽的軸線與橋樑的縱向對稱軸、橫向對稱軸之間均存在夾角的方式,使得橋樑因溫差而生成的伸縮距離,由滑動球鉸座內球頭的轉動、滑動球鉸座上的滑座與滑槽之間的滑動代替,克服了球鉸座的固定連線方式與橋樑的伸縮之間的矛盾,即使在導向柱和頂升油缸的理論軸線與實際軸線均不完全重合的情況下,當橋樑發生伸縮形變時,導向柱、頂升油缸均能通過與滑槽的相對位移,而保持橋樑的豎直頂升狀態,消除了水平分力,可以使用最小的動力使得橋樑舉升,降低了能耗,提高了舉升精度,更有利於橋樑的安裝。

改善效果

⒈《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》滑動球鉸座安裝在滑槽內,滑動球鉸座與滑槽能夠相對移動,且滑槽的側壁與滑動球鉸座之間存在間隙,滑動球鉸座與滑槽的相對位移可以分解為沿滑槽的軸線方向和沿滑槽的橫截面方向,能同時滿足橋樑在縱向和橫向上的長度伸縮;
⒉該發明滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的有夾角分布方式,使得橋樑在縱向上與橫向上的伸縮量均能通過滑動球鉸座與滑槽的相對位移克服,使得導向柱與頂升油缸均能保持其理論軸線與實際軸線一致,如此,不僅能使用最小的動力將橋樑舉升,而且,有利於導向柱與頂升油缸保持形狀,延長壽命;
⒊該發明滑動球鉸座的滑槽側壁與球鉸座本體上均設定有注油孔,定期向注油孔內注入潤滑油,減少了接觸面之間的摩擦,延長了其壽命;
⒋該發明滑動球鉸座的滑槽內設定有耐磨層,有利於滑動球鉸座與滑槽的相對位移,延長了滑槽的使用壽命。

附圖說明

圖1為《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》滑動球鉸座在滑槽橫截面方向的半剖示意圖;
圖2為該發明滑動球鉸座在沿滑槽軸線方向的半剖示意圖;
圖3為該發明實施例一滑動球鉸座在橋樑舉升中的位置分布示意圖;
圖4為該發明實施例二滑動球鉸座在橋樑舉升中的位置分布示意圖;
圖5為該發明實施例三滑動球鉸座在橋樑舉升中的位置分布示意圖;
圖6為該發明溫差對滑座與滑槽側壁之間的橫向副間隙的計算方法示意圖;
圖7為該發明垂直度對滑座與滑槽側壁之間的橫向副間隙的計算方法示意圖;
圖8為該發明溫度差、垂直度對滑座與滑槽側壁之間的橫向副間隙的計算方法示意圖。
附圖中標記及相應的零部件名稱:1—鉸座本體,2—間隙調整螺栓,3—球頭,4—限位環,5—滑槽,6—凸條,7—滑座,8—減摩擦層,9—注油孔,10—頂板,11—側壁。

權利要求

1.滑動球鉸座,包括鉸座本體(1),鉸座本體(1)的下表面向內凹陷形成弧面,在該弧面內安裝有與弧面相匹配的球頭(3),在球頭(3)上套裝有限位環(4),限位環(4)與餃座本體(1)連線,其特徵在於:在所述餃座本體(1)上表面設定有滑座(7),滑座(7)的寬度大於餃座本體(1)的寬度,還包括安裝滑座(7)的滑槽,所述滑槽包括頂板(10)、連線在頂板(10)下表面的兩個側壁(11),所述側壁(11)相互平行且在下部設定有凸條(6),凸條(6)之間的距離小於滑槽的兩個側壁(11)之間的距離,所述滑座(7)的寬度介於滑槽兩個側壁(11)的距離與側壁(11)底部兩個凸條(6)的距離之間,滑槽的兩個端面開口。
2.根據權利要求1所述的滑動球鉸座,其特徵在於:在所述滑槽與滑座(7)之間設定有減摩擦層(8)。
3.根據權利要求2所述的滑動球鉸座,其特徵在於:在所述餃座本體(1)上設定有注油孔(9)。
4.根據權利要求1、2或3所述的滑動球鉸座,其特徵在於:在所述滑槽的兩個側壁(11)上均設定有間隙調整螺栓(2)。
5.滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,其特徵在於,包括以下步驟:
(A)在俯視方向上,按照橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸將橋樑劃分為四個區域,在每個區域的底部均固定安裝一組滑動球鉸座的滑槽(5),每組滑槽(5)中任意兩個滑槽(5)相互平行,任意一組滑槽(5)的軸線均與橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸相交,滑槽(5)的軸線均與橋樑的縱向對稱軸之間的夾角為γ,位於橋樑的縱向對稱軸同一側的兩組滑槽(5)的軸線相交,且位於橋樑的橫向對稱軸同一側的兩組滑槽的軸線相交,且任意一個滑槽(5)的中心點、該滑槽(5)軸線與橋樑縱向對稱軸的交點、橋樑的縱向對稱軸與橫向對稱軸的交點構成的三角形,該滑槽(5)軸線與橋樑縱向對稱軸的交點為頂角的角度大於90°;
(B)在步驟(A)安裝好的滑槽(5)內安裝滑座(7),滑座(7)與滑槽(5)一一對應,每個滑座(7)下方的鉸座本體(1)內的球頭(3)均與導向柱頂部或頂升油缸頂部連線,使得導向柱的軸線或頂升油缸的軸線與鉸座本體(1)內球頭(3)的軸線重合;
(C)根據安裝實際的橋樑長度、寬度、對環境溫度變化值、導向柱或頂升油缸預設垂直變化值,通過滑槽(5)側壁(11)的間隙調整螺栓(2)來調整滑座(7)與滑槽(5)側壁(11)之間的間隙;
(D)安裝完畢後拆除間隙調整螺栓,為橋樑的舉升過程中留足了滑槽與球鉸座之間的位移間隙。
6.根據權利要求5所述的滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,其特徵在於:所述步驟(A)中,所述γ為45°。
7.根據權利要求5所述的滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,其特徵在於:所述步驟(A)中,位於橋樑的縱向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽(5)關於橋樑的縱向對稱軸對稱,位於橋樑橫向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽(5)關於橋樑橫向對稱軸對稱。
8.根據權利要求5至7中任意一項所述的滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,其特徵在於:所述步驟(C)包括以下步驟:
(C1)設定滑座(7)與滑槽(5)側壁(11)之間的間隙,將橋樑縱方向的單側平均溫差伸縮量ΔX在除去橫方向溫差伸縮量ΔY後得盡ΔX1,取差值ΔX1在滑動球鉸座的橫方向分量,設計為溫度差間隙值,其計算方法如下:
橋樑環境溫差引起的總長度變化:2ΔL=L×α×ΔC,橋樑環境溫差引起的總寬度變化:2ΔB=B×α×ΔC。其中:ΔL為橋樑在縱向的單端對稱伸縮量,ΔB為橋樑在橫向的單端對稱伸縮量,且ΔL>ΔB,L為橋樑總長度或縱向滑槽安裝距離,B為橋樑總寬度或橫向滑槽安裝距離,α為鋼橋線膨脹係數12×10/°C,ΔC為環境溫差,其範圍為0—40°C,對橋樑單端伸縮量取平均值後為:ΔX=ΔL/2,ΔY=ΔB/2。因ΔY與ΔX伸縮使滑槽(5)的中心點位移,有一段沿滑槽(5)的軸線有共同軌跡,此段中滑槽不改變其橫側間隙的寬度,而其餘是主要縱向伸縮量:ΔX1=ΔX-ΔY共同軌跡位移的縱向分量與ΔY相等,實際預設滑槽單邊的溫差橫側間隙為:ΔS1=sinγ×ΔX1。在極限溫度時,以滑座(7)相對不動,因溫度變化,滑槽(5)的中點由原理論位置點O,滑動到實際位置點O′1,滑槽(5)在橋樑主要縱向伸縮ΔX1推動下,按L方向走完滑槽(5)的單邊溫差橫側間隙ΔS1;(C2)當安裝時溫度處在橋樑設計工作溫度範圍中點平均值時,則調整滑座(7)與滑槽(5)兩個側壁(11)的距離相等;當安裝時溫度低於或高於中點值時,則以滑座(7)相對不動,調整滑槽(5)側壁(11)向左收縮或向右膨脹方向的移位並固定。
9.根據權利要求8所述的滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,其特徵在於:所述的步驟(C1)還進行垂直度對間隙影響的設定,其計算方法如下:
因導向柱或頂升油缸安裝有一定垂直度,滑座(7)隨橋樑舉而抬到最高位置時,滑座(7)按一定傾斜角導向抬升,在橋樑底面、相對原安裝理論垂直軸線交點O,產生一定的水平位移,其位移方向是隨機的,因而此位移的仰視圖、應是一個位置園,該位置園半徑為:ΔR=H×k。其中,k為垂直度允許最大傾角斜率,H為安裝後相對提升高度。當滑座(7)水平位移ΔR沿滑槽(5)的軸線滑動時,因滑槽(5)兩個端面開口,滑槽(5)有一定延長,可不預設間隙,但對滑座(7)在其他方向的位移必須預設間隙,並應將滑槽(5)橫側方向最大位移量、取為滑槽單邊的垂差橫側間隙,即:ΔS2=ΔR,在垂直度極限傾斜角時,滑座(7)被抬升按J方向滑動,相對原安裝理論軸線交點O位置,移動到實際位置點O′2,滑座(7)走完單邊垂差橫側間隙ΔS2
上述溫差橫側間隙ΔS1與垂差橫側間隙ΔS2,因橋樑的安裝和舉升不在同一時間,舉升時橋樑有可能因溫度變化已走完間隙ΔS1,不再有滑座(7)被抬升而產生滑動的間隙空間,因此,滑動球鉸座的綜合橫側副間隙應為:ΔS=ΔS1+ΔS2,滑座沿滑槽的45°軸線方向的最大移動量及其實際位置點O′3,其最大移動量可預設為滑動球鉸座的綜合軸向主間隙ΔL:ΔL=ΔS1+ΔS2+ΔY/sinγ。

實施方式

實施例一
如圖1至2所示,《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》滑動球鉸座,包括鉸座本體1,在鉸座本體1內安裝有球頭3,在球頭3上套裝有限位環4,球頭3的下部與導向柱或頂升油缸連線,限位環4與餃座本體1連線,在餃座本體1上部設定有滑座7,滑座7的寬度大於餃座本體1的寬度,且寬餘部分在餃座本體的兩側形成相同的凸出部,還包括獨立於鉸座本體1之外用於安裝餃座本體1的滑槽5,滑槽5內部設定有減摩擦層8,滑槽5包括頂板10、連線在頂板10下表面的兩個側壁11,側壁11相互平行且在下部設定有凸條6,凸條6之間的距離小於滑槽5的兩個側壁11之間的距離,滑座5的寬度介於滑槽5兩個側壁11的距離與側壁11底部兩個凸條6的距離之間,滑槽5的兩端開口,且與滑座5之間存在軸向主間隙、滑槽5的側壁11與滑座7之間存在橫向副間隙,軸向主間隙遠遠大於橫向副間隙,其比例與橋樑的寬度與長度比例相適應,在餃座本體1和滑槽5的側壁上均設定有注油孔9,同時,在所述滑槽5的兩個側壁上均設定有間隙調整螺栓2。如圖3所示,滑動球鉸座在橋樑舉升過程中的使用方法,包括以下步驟:
(A)在俯視方向上,按照橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸將橋樑劃分為四個區域,在每個區域的底部均固定安裝一組滑動球鉸座的滑槽,每組滑槽中任意兩個滑槽相互平行,任意一組滑槽的軸線均與橋樑的縱向對稱軸和橫向對稱軸相交,位於橋樑的縱向對稱軸同一側的兩組滑槽的軸線相交,任意一個滑槽5的軸線與橋樑的橫向對稱軸、橋樑的縱向對稱軸均存在夾角,作為優選角度,該實施例採用45°,且位於橋樑的橫向對稱軸同一側的兩組滑槽的軸線相交,且任意一個滑槽的圓心點、該滑槽軸線與橋樑縱向對稱軸的交點、橋樑的縱向對稱軸與橫向對稱軸的交點構成的三角形,該滑槽軸線與橋樑縱向對稱軸的交點為頂點處的角度大於90°,位於橋樑的縱向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽關於橋樑的縱向對稱軸對稱,位於橋樑橫向對稱軸兩側滑動球鉸座的滑槽關於橋樑橫向對稱軸對稱;
(B)在步驟(A)安裝好的滑槽內安裝滑座,滑座與滑槽一一對應,每個滑座下方的鉸座本體內的球頭均與導向柱頂部或頂升油缸頂部連線,使得導向柱的軸線或頂升油缸的軸線與鉸座本體內球頭的軸線重合;
(C)根據安裝實際的橋樑長度、寬度、對環境溫度變化值、現場風力,通過滑槽側壁的間隙調整螺栓來調整滑座與滑槽側壁之間的間隙;
(D)安裝完畢後拆除間隙調整螺栓,為橋樑的舉升過程中留足了滑槽與球鉸座之間的位移間隙。
如圖6至8所示,所述步驟(C)包括步驟為:(C1)設定滑座與滑槽側壁之間的間隙,將橋樑縱方向的單側平均溫差伸縮量ΔX在除去橫方向溫差伸縮量ΔY後得盡ΔX1,取差值ΔX1在滑動球鉸座的橫方向分量,設計為溫度差間隙值,其計算方法如下:
橋樑環境溫差引起的總長度變化:2ΔL=L×α×ΔC,橋樑環境溫差引起的總寬度變化:2ΔB=B×α×ΔC,其中:ΔL為橋樑在縱向的單端對稱伸縮量,ΔB為橋樑在橫向的單端對稱伸縮量,且ΔL>ΔB,L為橋樑總長度或縱向滑槽安裝距離,B為橋樑總寬度或橫向滑槽安裝距離,α為鋼橋線膨脹係數12×10/°C,ΔC為環境溫差,其範圍為0—40°C,對橋樑單端伸縮量取平均值後為:ΔX=ΔL/2,ΔY=ΔB/2。
因ΔY與ΔX伸縮使滑槽的中心點位移,有一段沿滑槽的軸線有共同軌跡,此段中滑槽不改變其橫側間隙的寬度,而其餘是主要縱向伸縮量:ΔX1=ΔX-ΔY共同軌跡位移的縱向分量與ΔY相等,實際預設滑槽單邊的溫差橫側間隙為:ΔS1=sinγ×ΔX1。在極限溫度時,以滑座相對不動,因溫度變化,滑槽的中點由原理論位置點O,滑動到實際位置點O′1,滑槽在橋樑主要縱向伸縮ΔX1推動下,按L方向走完滑槽的單邊溫差橫側間隙ΔS1。
舉例:橋總長L=36米、橋總寬B=8米,工作環境溫差ΔC=40°C,鋼橋線膨脹係數α=12×10/°C,滑動球鉸座安裝角度γ=45°,滑動球鉸座的滑槽單邊的溫差橫側間隙ΔS1計算如下:
1、總長度變化:
2ΔL=L×α×ΔC=36000×12×10×40=17.3(毫米)
縱向單端伸縮量:ΔX=2ΔL/2=17.3/2=8.6(毫米)
2、總寬度變化:
2ΔB=B×α×ΔC=8000×12×10×40=3.8(毫米)
橫向單端伸縮量:ΔY=2ΔB/2=3.8/2=1.9(毫米)
3、主要縱向伸縮量:ΔX1=ΔX-ΔY=8.6-1.9=6.7
4、溫差橫側間隙為:ΔS1=sinγ×ΔX1=sin45°×ΔX1=0.7×6.7=4.7(毫米)
由於預設了溫差橫側間隙ΔS1,橋樑可以相對導向柱等支座滑塊產生溫差伸縮的自由移位,消除橋樑因舉升時溫差產生的自身和機構變形,釋放內力和局部變形,解決橋樑舉升因局部變形的阻力問題。可進行橋樑的順利舉升、下放和一定精度的落位。
(C2)當安裝時溫度處在橋樑設計工作溫度範圍中點平均值時,則調整滑座(7)與滑槽(5)兩個側壁(11)的距離相等;當安裝時溫度低於或高於中點值時,則以滑座(7)相對不動,調整滑槽(5)側壁(11)向左收縮或向右膨脹方向的移位並固定。
所述的步驟(C1)還進行垂直度對間隙影響的設定,其計算方法如下:
因導向柱或頂升油缸安裝有一定垂直度,滑座隨橋樑舉而抬到最高位置時,滑座按一定傾斜角導向抬升,在橋樑底面、相對原安裝理論垂直軸線交點O,產生一定的水平位移,其位移方向是隨機的,因而此位移的仰視圖、應是一個位置園,該位置園半徑為:ΔR=H×k,其中,k為垂直度允許最大傾角斜率,H為安裝後相對提升高度。當滑座水平位移ΔR沿滑槽的軸線滑動時,因滑槽兩個端面開口,滑槽有一定延長,可不預設間隙,但對滑座在其他方向的位移必須預設間隙,並應將滑槽橫側方向最大位移量、取為滑槽單邊的垂差橫側間隙,即:ΔS2=ΔR
在垂直度極限傾斜角時,滑座被抬升按J方向滑動,相對原安裝理論軸線交點O位置,移動到實際位置點O′2,滑座走完單邊垂差橫側間隙ΔS2;上述溫差橫側間隙ΔS1與垂差橫側間隙ΔS2,因橋樑的安裝和舉升不在同一時間,舉升時橋樑有可能因溫度變化已走完間隙ΔS1,不再有滑座被抬升而產生滑動的間隙空間,因此,滑動球鉸座的綜合橫側副間隙應為:ΔS=ΔS1+ΔS2,滑座沿滑槽的45°軸線方向的最大移動量及其實際位置點O′3,其最大移動量可預設為滑動球鉸座的綜合軸向主間隙ΔL:ΔL=ΔS1+ΔS2+ΔY/sinγ。
舉例:橋樑舉升相對高度H=4.5米,γ=45°,舉升導向柱及油缸安裝垂直差傾斜率k=0.001。考慮導向柱及油缸球鉸座單邊的溫差橫側間隙ΔS1後,滑動球鉸座的橫側副間隙ΔS、及軸向主間隙ΔL計算如下:
1、直差位移的位置園:
ΔR=H×k=4500×0.001=4.5(毫米)
2、取垂差橫側間隙:ΔS2=ΔR=4.5(毫米)
3、滑座綜合橫側副間隙:取(C1)溫差間隙值ΔS1=4.7後,ΔS=ΔS1+ΔS2=4.74.5=9.2(毫米)。
4、滑座綜合軸向主間隙:
取(C1)橫向伸縮值ΔY=1.9後
ΔL=ΔS1+ΔS2+ΔY/sinγ=ΔS1+ΔS2+ΔY/sin45°
=ΔS1+ΔS2+ΔY√2
=4.74.51.9√2
=11.9(毫米)
滑動球鉸座的橫側副間隙ΔS、對其軸線對稱設定,滑動球鉸座的軸向主間隙ΔL、對其過軸線的中心垂線對稱設定。因滑槽兩個端面開口,並有一定延長,軸向主間隙可以是隱形的。由於設定了滑動球鉸座的橫側副間隙ΔS和軸向主間隙ΔL,橋樑可以相對支座滑塊及導向柱等發生自由移位,消除橋樑因舉升時溫差及導向柱等安裝垂直差、所產生的自身和機構變形,釋放內力和局部變形,解決橋樑舉升的自由度控制和舉升阻力問題。可進行橋樑的順利舉升、下放和一定精度的落位。
實施例二
如圖4所示,該實施例與實施例一之間的區別僅在於,每個區域內安裝的為滑槽組,每組包括兩個相互平行的滑槽5,其中一個用於與頂升油缸連線,另外一個與導向柱連線。
實施例三
如圖5所示,該實施例與實施例二之間的區別僅在於,每個滑槽組包括4個相互平行的滑槽5,其中兩個個用於與頂升油缸連線,另外兩個與導向柱連線。

榮譽表彰

2017年12月11日,《滑動球鉸座及其在橋樑舉升過程中的使用方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

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