一種轉(zhuǎn)體施工用球鉸及其加工和安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種球鉸，尤其涉及一種應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工專用的鋼-活性粉 末混凝土球鉸。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)最早開始應(yīng)用于拱橋的施工，由于轉(zhuǎn)體施工可以避免對橋下交通的 干擾和影響，該工藝很快就推廣應(yīng)用于鐵路立交橋和公路立交橋的施工中。近年來，采用平 面轉(zhuǎn)體施工方法的橋梁日益增多，特別是跨越運營鐵路的立交橋，出于對鐵路安全影響和 運營干擾的考慮，鐵路管理部門大多都提出了采用轉(zhuǎn)體或頂推施工的要求。當(dāng)橋梁跨越交 通繁忙的道路時，采用轉(zhuǎn)體施工可以避免封閉或者改移道路，或由于搭設(shè)防護棚架影響車 輛的行駛速度和車流量，往往選擇轉(zhuǎn)體施工方案更為安全和經(jīng)濟。
[0003] 球鉸是橋梁轉(zhuǎn)體時采用的特殊裝置，是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的支撐體系和轉(zhuǎn)動體系的合體。 橋梁轉(zhuǎn)體經(jīng)歷了由混凝土球鉸-鋼球鉸的發(fā)展過程，由于鋼球鉸采用數(shù)控機床加工球鉸曲 面，加工精度高，其承載能力及轉(zhuǎn)動摩擦阻力都優(yōu)于混凝土球鉸，而得到較多的工程應(yīng)用。 但現(xiàn)有的鋼球鉸結(jié)構(gòu)為兩個上下放置的弧形配合的鋼制球面，配以加固的結(jié)構(gòu)，需要通過 現(xiàn)場施工將鋼球鉸的上下部通過混凝土與轉(zhuǎn)體構(gòu)件和轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)澆筑在一起。澆筑前的準(zhǔn)備 和澆筑后的養(yǎng)護都要耗費大量時間，且嚴重受制于現(xiàn)場的天氣、場地等施工條件。在現(xiàn)場安 裝過程中為了增大球鉸的承載力，會在球鉸支撐座中安裝鋼筋或者其他加固部件，然后澆 筑混凝土，增大了現(xiàn)場施工的難度，現(xiàn)場綁扎鋼筋以及澆筑混凝土的方式受到現(xiàn)場條件的 限制，使得工程質(zhì)量不易保證。通常，現(xiàn)場澆筑的鋼混結(jié)構(gòu)的強度要大大低于預(yù)制鋼混部件 的強度。由于受到球鉸下方混凝土承載力以及滑塊承載力的限制，普通鋼球鉸通常尺寸較 大，而尺寸越大其球面的加工精度越難保證，這就造成了球鉸加工過程復(fù)雜，技術(shù)含量高， 對生產(chǎn)廠家的設(shè)備能力和綜合技術(shù)能力提出了很高的要求。同時也增大了運輸和現(xiàn)場安裝 的難度。以上問題都制約和影響了轉(zhuǎn)體技術(shù)在橋梁設(shè)計施工中的進一步推廣和應(yīng)用。
[0004] 另一方面，普通球鉸的下球鉸的球面上需要安裝圓形非金屬的滑板，通?；宄?零散的形狀鑲嵌在球面上，這種鑲嵌的固定滑板方式并不可靠。且滑塊與滑塊之間具有較 大的間隙，使得滑板與上球鉸之間接觸面積較小，摩擦力大，使球鉸轉(zhuǎn)動的可靠性降低。同 時，為填補滑板間的空隙需要使用更多的潤滑脂，且球鉸的承載力受滑板承載力的影響很 大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服以上缺陷，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)體施工用球鉸，包括球鉸上部、球鉸下部 以及中心轉(zhuǎn)軸；所述球鉸下部的下方固定連接于旋轉(zhuǎn)部位下方的建筑基礎(chǔ)，上表面為凹球 面；所述球鉸上部的下表面為凸球面，所述凸球面的形狀與所述球鉸下部的凹球面的形狀 相適配；所述球鉸上部通過其凸球面設(shè)置在所述球鉸上部上；所述球鉸上部的上方固定連 接于需要進行轉(zhuǎn)體施工的構(gòu)件；其中，所述球鉸上部和球鉸下部的中心具有圓形通孔，通孔 中設(shè)置中心轉(zhuǎn)軸。
[0006] 優(yōu)選地，所述球鉸下部包括下座板和球鉸下盤，所述下座板的下方固定連接于旋 轉(zhuǎn)部位下方的建筑基礎(chǔ)，上方固定連接所述球鉸下盤，所述球鉸下盤為上表面為凹球面的 圓柱體；所述球鉸上部包括球鉸上盤和上座板，所述球鉸上盤為下表面為凸球面的圓柱體， 所述球鉸上盤的凸球面的形狀與所述球鉸下盤的凹球面的形狀相適配，所述球鉸上盤的上 方固定連接所述上座板，所述上座板的上方固定連接于需要進行轉(zhuǎn)體施工的構(gòu)件；其中， 所述球鉸的上座板、下座板、球鉸上盤和球鉸下盤的中心具有圓形通孔，通孔中設(shè)置中心轉(zhuǎn) 軸。
[0007] 優(yōu)選地，所述球鉸上盤、球鉸下盤、上座板和下座板由鋼殼內(nèi)填充混凝土制成。
[0008] 優(yōu)選地，所述混凝土為活性粉末混凝土。
[0009] 優(yōu)選地，所述球鉸上盤和球鉸下盤之間設(shè)置有摩擦副，用于減少球鉸上盤與球鉸 下盤之間的摩擦力。
[0010] 優(yōu)選地，所述摩擦副由設(shè)置在球鉸下盤的凹球面上的多個形狀為正六邊形的滑板 組成。
[0011] 優(yōu)選地，所述多個滑板中相鄰的滑板互相接觸，排列成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選地，所述多個滑板構(gòu)成的所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)鋪滿所述球鉸下盤的凹球面。
[0013] 優(yōu)選地，所述摩擦副還包括設(shè)置在球鉸上盤的凸球面上的不銹鋼板。
[0014] 優(yōu)選地，所述滑板由分子量大于600萬的超高分子量聚乙烯制成。
[0015] 優(yōu)選地，所述鋼殼內(nèi)部設(shè)置有肋板與鋼筋組成的加強結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選地，所述肋板與所述鋼殼固定連接，所述鋼筋從肋板上的開孔中穿過。
[0017] 優(yōu)選地，所述下座板上設(shè)置若干振搗排氣孔。
[0018] 優(yōu)選地，所述球鉸上盤與上座板之間、球鉸下盤與下座板之間采用焊接方式固定。
[0019] 本發(fā)明還提供一種所述的轉(zhuǎn)體施工用球鉸的加工方法，包括：轉(zhuǎn)軸制作步驟：用 鋼材制作中心轉(zhuǎn)軸，其中填充活性粉末混凝土；鋼殼制作步驟：用鋼材制作球鉸上部和球 鉸下部的外殼；澆筑混凝土步驟：將活性粉末混凝土澆筑于制作的鋼殼中振搗密實，進行 蒸汽養(yǎng)護。混凝土達到強度后，采用數(shù)控立車加工球鉸上下盤的球面，使球面度誤差不得大 于0.5mm;采用龍門銑對球鉸上下盤和上下座板的結(jié)合面進行機加工，加工的平面誤差不 得大于0. 5mm。
[0020] 優(yōu)選地，還包括滑板制作和安裝步驟，制作滑板并將其安裝到球鉸下部的凹球面 上。
[0021] 本發(fā)明還提供一種所述的轉(zhuǎn)體施工用球鉸的安裝方法，包括：球鉸下部安裝步驟， 將球鉸下部固定連接在旋轉(zhuǎn)部位下方的建筑基礎(chǔ)上；球鉸組裝步驟，將球鉸上部安裝到所 述球鉸上部上，插入中心轉(zhuǎn)軸；旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝步驟，將需要進行轉(zhuǎn)體施工的構(gòu)件與球鉸上部 固定連接。
[0022] 優(yōu)選地，所述球鉸下部安裝步驟，將球鉸下部的下座板采用角鋼支架支撐，調(diào)整下 座板的水平度使其頂面標(biāo)高與待澆筑的基礎(chǔ)建筑頂面齊平，并加以固定，然后澆筑基礎(chǔ)混 凝土；所述球鉸組裝步驟，依次吊裝球鉸下盤、球鉸上盤和上座板，并校準(zhǔn)下座板、球鉸下 盤、球鉸上盤和上座板的中心在一條直線上，插入中心轉(zhuǎn)軸，并在上座板頂面焊接堵頭鋼 板，采用角焊接的形式焊接球鉸上盤和上座板、球鉸下盤和下座板。
[0023] 本發(fā)明的鋼-活性粉末混凝土球鉸體積小，使球鉸便于布置；并且相較于體積大 的球鉸來說體積小的球鉸易于加工，且加工精度高；球鉸上下盤的接觸面積減小，轉(zhuǎn)動摩擦 力也減??；此外還降低了施工時所需的空間。采用上下座板可以將球鉸的集中反力擴散后 傳至混凝土上下盤，應(yīng)用于橋梁轉(zhuǎn)體可以有效地減少下部結(jié)構(gòu)的尺寸，達到降低工程投資 的目的。鋼-活性粉末混凝土球鉸與普通鋼球鉸相比，具有用鋼量小，剛度大、承載能力高、 轉(zhuǎn)動力矩小等諸多優(yōu)點，活性粉末混凝土球鉸可以大幅度地減小機加工的工序與加工難 度，降低球鉸的成本。采用鋼-活性粉末混凝土球鉸可以大幅度降低現(xiàn)場施工難度，鋼-活 性粉末混凝土下座板剛度大，調(diào)平支撐后，下盤普通混凝土的澆筑振搗作業(yè)較為方便，球鉸 的安裝精度和質(zhì)量易于得到保證，可有效地提高施工質(zhì)量和施工安全。在工廠加工鋼-活 性粉末混凝土球鉸時即可在鋼殼內(nèi)澆筑混凝土