圆柱面支座

摘要

本发明公开了一种圆柱面支座，其包括：上支座板；下支座板，位于上支座板下方；滑动总成，包括卧式设置在上支座板侧的柱面钢板和与柱面钢板下表面配合并卧式设置在或成型在下支座板上表面的柱形凸起，柱形钢板的轴线和柱形凸起的轴线相互平行或共线，且横桥向布设；其中，柱形凸起绕其表面设有滚道，滚道在柱形凸起的轴向分布有多条，所述配合借由布设在滚道内的滚球形成滚动摩擦配合。基于本发明的圆柱面支座使用寿命相对较长。

权利要求

1.一种圆柱面支座，其特征在于，包括：上支座板；

下支座板，位于上支座板下方；

滑动总成，包括卧式设置在上支座板侧的柱面钢板和与柱面钢板下表面配合并卧式成型在下支座板上表面的柱形凸起，柱形钢板的轴线和柱形凸起的轴线相互平行或共线，且横桥向布设；

其中，柱形凸起绕其表面设有滚道，滚道在柱形凸起的轴向分布有多条，所述配合借由布设在滚道内的滚球形成滚动摩擦配合；

滚道的长度小于柱面钢板的内弧长；

于柱形凸起轴向两侧的下支座板上开有槽口；

柱面钢板周向的两端相应导入槽口内；

于槽口的外侧，下支座板向上延伸形成弧形导引部，该弧形导引部与柱形钢板的外表面形成滑动配合。

2.根据权利要求1所述的圆柱面支座，其特征在于，滚球通过保持架定位于滚道；或相邻滚球间通过间隔球分开，间隔球的直径比滚球的直径小0.15 0.30mm。

~

3.根据权利要求1或2所述的圆柱面支座，其特征在于，滚道的数量为3 7条。

~

4.根据权利要求1所述的圆柱面支座，其特征在于，所述滑动总成还包括：衬板，该衬板的上表面为平面，下表面与所述柱面钢板的外表面间固定连接；

滑板组，介于衬板上表面与上支座板间，用以提供线位移。

5.根据权利要求4所述的圆柱面支座，其特征在于，所述滑板组包括：平面不锈钢板，固定在上支座板的下表面；

平面聚四氟乙烯板，固定在衬板的上表面。

6.根据权利要求4或5所述的圆柱面支座，其特征在于，衬板与柱面钢板间的固定连接为焊接。

7.根据权利要求1所述的圆柱面支座，其特征在于，滚球的直径为1.5mm、2mm、2.5mm或

3mm。

说明书

圆柱面支座

技术领域

[0001] 本发明涉及一种圆柱面支座。

背景技术

[0002] 早期的桥梁支座为板式橡胶支座，随着桥梁支座技术的发展，逐渐的出现了盆式橡胶支座、球形支座，其中球形支座是从盆式橡胶支座的基础上发展而来的一种桥梁支座，
是当前应用最为广泛的桥梁支座。

[0003] 球形支座用于实现桥梁的梁体和桥墩之间载荷的传递，以及对梁体相对于桥墩的线位移和和角位移的平衡。球型支座的线位移是通过位于其上部的平面不锈钢板与平面聚
四氟乙烯滑板的相对滑移实现的，角位移则是通过位于下部的曲面不锈钢板与球面聚四氟
乙烯滑板的相对滑移实现。球形支座所提供的转动能力相当于球铰链，具有三个转动自由
度，而具有复合的转动能力。但在一些实现中，转动自由度只需要保留一个，为此，圆柱面支
座随即被开发出来。

[0004] 常见的圆柱面支座在应用过程中，当在一座桥梁上需要同时设置多个圆柱面支座时，因多个桥梁支座在使用状态下的圆柱面之间的同轴度无法保证，导致柱面聚四氟乙烯
板偏磨严重，易出现早期过度磨损的情况，更有甚者柱面聚四氟乙烯板被从下支座板中挤
出来，严重影响了柱面支座的应有性能。

[0005] 较早地，如中国专利文献CN2304687Y，其所公开圆柱面支座即为基础的圆柱面支座，具体是在上摆（即上支座板）与底板（即下支座板）之间设有滑块，上摆与滑块之间通过
圆柱面接触，如以此来，这类桥梁支座只保留一个转动自由度，即绕圆柱面轴线转动的转动
自由度。但一座桥梁往往需要配置多个桥梁支座，显然对桥梁转动的响应体现在不同圆柱
面支座上往往是一致的，或者说，顺桥向的两个或者更多个圆柱面支座之间往往需要保证
所配置圆柱面间保持较好的同轴度，但桥梁施工时，因跨度大，装配精度不高，很难保证这
个同轴度，如此就会出现前述的问题，导致圆柱面支座使用寿命偏低。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种使用寿命相对较长的圆柱面支座。

[0007] 在本发明的实施例中，提供了一种圆柱面支座，其包括：

[0008] 上支座板；

[0009] 下支座板，位于上支座板下方；

[0010] 滑动总成，包括卧式设置在上支座板侧的柱面钢板和与柱面钢板下表面配合并卧式设置在或成型在下支座板上表面的柱形凸起，柱形钢板的轴线和柱形凸起的轴线相互平
行或共线，且横桥向布设；

[0011] 其中，柱形凸起绕其表面设有滚道，滚道在柱形凸起的轴向分布有多条，所述配合借由布设在滚道内的滚球形成滚动摩擦配合。

[0012] 可选地，滚球通过保持架定位于滚道；或

[0013] 相邻滚球间通过间隔球分开，间隔球的直径比滚球的直径小0.15 0.30mm。~

[0014] 可选地，滚道的数量为3 7条。~

[0015] 可选地，滚道的长度小于柱面钢板的内弧长。

[0016] 可选地，于柱形凸起轴向两侧的下支座板上开有槽口；

[0017] 柱面钢板周向的两端相应导入槽口内。

[0018] 可选地，于槽口的外侧，下支座板向上延伸形成弧形导引部，该弧形导引部与柱形钢板的外表面形成滑动配合。

[0019] 可选地，所述滑动总成还包括：

[0020] 衬板，该衬板的上表面为平面，下表面与所述柱面钢板的外表面间固定连接；

[0021] 滑板组，介于衬板上表面与上支座板间，用以提供线位移。

[0022] 根据权利要求7所述的圆柱面支座，其特征在于，所述滑板组包括：

[0023] 平面不锈钢板，固定在上支座板的下表面；

[0024] 平面聚四氟乙烯板，固定在衬板的上表面。

[0025] 可选地，衬板与柱面钢板间的固定连接为焊接。

[0026] 可选地，滚球的直径为1.5mm、2mm、2.5mm或3mm。

[0027] 在本发明的实施例中，所提供圆柱面支座的圆柱面副为滚动摩擦副，其一方面可以变滑动摩擦为滚动摩擦，而具有更小的摩擦系数，从而能够减轻磨损，提高整体的使用寿
命。另一方面，滚动摩擦必然存在间隙，在转动自由度只保留一个的情况下，滚动所提供的
间隙能够平衡微量的其它转动方向的载荷，从而减轻这些载荷对其使用寿命的影响。

附图说明

[0028] 图1为一实施例中圆柱面支座横桥向半剖结构示意图。

[0029] 图2为一实施例中圆柱面支座顺桥向半剖结构示意图。

[0030] 图3为一实施例中下支座板俯视结构示意图。

[0031] 1.上支座板，2.平面不锈钢板，3.平面聚四氟乙烯板，4.衬板，5.柱面钢板，6.间隔体7.滚球，8.下支座板，9.滚道，10.板槽。

具体实施方式

[0032] 可以理解的是，当前的桥梁支座大多具备线位移和角位移能力，具备单一能力的桥梁支座相对较少。

[0033] 一般而言，上支座板1通过例如上支座板锚栓锚固于桥梁的梁体，下支座板8通过下支座板锚栓锚固于桥梁的墩柱上，前者相对于梁体是静态的，后者相对于墩柱是静态的，
若梁体相对于墩柱是静态的，梁体除了重力载荷外，还会传递给墩柱因热胀冷缩、振动、载
荷变化所产生的附加载荷，静态情况下极容易产生事故。

[0034] 为此，提供桥梁支座，以缓解静态所引发附加载荷对梁体与墩柱间连接可靠性的影响。

[0035] 应知，对于例如弧形板，其离心侧一般称为外侧，向心侧一般称为内侧，其具有轴向的两端和周向的两端。

[0036] 应知，对于左右结构，左右对合的方向为向内，反之则是向外。

[0037] 应知，桥梁支座具有确定的上下方向。

[0038] 另外，桥梁支座受顺桥向和横桥向等既有参考系的约束。

[0039] 图1为一实施例中圆柱面支座的横桥向半剖结构示意图，或者说柱面钢板5的轴线为横桥向；图2为圆柱面支座顺桥向的半剖结构示意图。从图1和图2中可见，圆柱面支座的
核心结构具有在上支座板1和下支座板8，以及用以提供上支座板1相对于下支座板8的线位
移和角位移的滑动总成。滑动总成介于上支座板1和下支座板8之间，或者，上支座板1通过
滑动总成支撑在下支座板8上。

[0040] 相应地，下支座板8位于上支座板1的下方，两者之间的距离取决于滑动总成的支撑高度，理想情况下，滑动总成在实现所期望的线位移和角位移情况下，高度尽可能小，以
保持整体的稳定性。

[0041] 具体地，滑动总成必然包括卧式设置在上支座板侧的柱面钢板5，柱面钢板5位于圆柱面支座的上支座板1所在侧，其在一些实施例中可以与上支座板1间固定连接，例如焊
接，在另一些实施例中，柱面钢板5与上支座板1间还可以设置具备线位移能力的滑板组。

[0042] 根据前述的内容可知，桥梁支座并不必然需要同时具备线位移和角位移能力，而必然的情况是，对于圆柱面支座，其应具有一个方向的角位移能力，或者说具备一个转动自
由度。

[0043] 进一步地，在上支座板1所在侧配置柱面钢板5的情况下，在下支座板8所在侧需要配置与柱面钢板下表面配合并卧式设置在或成型在下支座板上表面的柱形凸起。

[0044] 加以适配地，柱形钢板5的轴线和柱形凸起的轴线相互平行或共线，理想情况下，柱形钢板5的轴线与柱形凸起的轴线共线，但因配合间隙的存在，这种共线在此表述为相互
平行。

[0045] 进一步地，柱形钢板5与柱形凸起相应横桥向布设。

[0046] 其中，柱形凸起绕其表面设有滚道9，滚道9在柱形凸起的轴向分布有多条，分布应均匀设置，或者中间疏，并逐渐向两侧变密的方式设置。

[0047] 相应地，所述配合借由布设在滚道9内的滚球7而形成滚动摩擦配合。

[0048] 稍有机械常识的人员都知道，对于轴承而言，因存在滚动体，其外圈相对于内圈除了具备转动自由度之外，通常还具备一定的轴向窜动量，并且具备微量的两个转动度。在本
发明的实施例中，所提供圆柱面支座借由滚动摩擦配合也具备这样的能力，这种能力可以
能够有效的补偿其他方向的微量的位移，而不是对构成摩擦副的构件间的刚性载荷，从而
具备更长的使用寿命。

[0049] 为了保持载荷的均匀性，在一些实施例中，滚球7通过保持架定位于滚道9。保持架主要使滚球7间保持合理的间距，从而使所承载的部件施加于支撑体上的载荷相对均匀。

[0050] 在另一些实施例中，相邻滚球7间通过间隔球6分开，间隔球6的直径比滚球7的直径小0.15 0.30mm。用于提供滚动的滚球7可以参考轴承所适用滚球7的精度制作，这类滚球
~
7的精度通常可以达到IT7级或者IT6级精度。而间隔球6的设计尺度相对于滚球7稍小，一方
面可以提供间隔，另一方面不会产生支撑。同时，由于间隔球6与滚球7间的直径相差不多，
不会产生滚球7向间隔球6上爬动而产生卡滞。

[0051] 在图3所示的结构中，滚道9有6条，可以有效的分布载荷，一般而言，滚道9的数量不宜过多，否则其可靠性会下降，一般需控制在7条以下，最多不宜超过9条。

[0052] 滚道8的数量也不宜过少，一般需控制在3条或者3条以上，否则会造成局部载荷过大。

[0053] 在图1所示的结构中，滚道9的长度小于柱面钢板5的内弧长，整体而言，柱面钢板5能够覆盖住滚道9，并且一般而言，对于桥梁支座，转动自由度的余量要求并不高，一般在几
度之内，例如小于等于7度，过长的滚道9设置的意义并不大。

[0054] 在图1所示的结构中，于柱形凸起轴向两侧的下支座板8上开有槽口，形成如图3中所示的板槽10，相应地柱面钢板5周向的两端相应导入板槽10内，形成外部导引，能够确保
柱面钢板5滑移的平稳性。

[0055] 从图1和图3中可见，于板槽10的外侧，下支座板8向上延伸形成弧形导引部，该弧形导引部与柱形钢板8的外表面形成滑动配合，进一步增加了柱形钢板8的导引长度，从而
形成更加稳定的导引结构。

[0056] 正如前文所述，角位移能力通常是圆柱面支座的固有配置之一，在大多数的应用中，线位移也为圆柱面支座所配置，在图1所示的结构中所述滑动总成还包括提供线位移的
部分，该部分包括衬板4和介于衬板4与上支座板1之间的滑板组。

[0057] 关于衬板4，在图1所示的结构中，该衬板4的上表面为平面，下表面与所述柱面钢板5的外表面间固定连接。由于柱面钢板5为弧形板，或者说部分柱面板，为了确保有较为可
靠的连接强度，衬板4的下表面开有柱面腔，借由该柱面腔以提高衬板4与柱面钢板5之间的
结合面面积。

[0058] 柱面钢板5与衬板4间可以采用焊接结构。

[0059] 在一些实施例中，由于滚球7所适配滚道9的存在，柱面钢板5的内表面具有较大的空闲位置，可以在这些空闲位置设置螺钉孔，使用螺钉将柱面钢板5固定在衬板4上。

[0060] 滑板组可以采用已知桥梁支座所配能够提供线位移的滑板组，在一些实施例中，采用图1中所示的平面不锈钢板2和平面聚四氟乙烯板3贴合所形成的的滑板组，其中，平面
不锈钢板2固定在上支座板1的下表面，固定方式优选焊接。

[0061] 平面聚四氟乙烯板3则固定在衬板4的上表面，固定方式一般采用嵌合的方式，属于型锁合的一种。在一些实施例中，可以在衬板4的上表面成型出一个矩形槽，平面聚四氟
乙烯板3恰好部分地嵌入到矩形槽。

[0062] 另外对于平面不锈钢板2和平面聚四氟乙烯板3都可以采用粘合的方式固定在相应的基体上，粘合已经成为当前比较常用的固定方式，尤其是金属胶的出现之后。

[0063] 另外，关于滚球7的规格选择，以其直径为主要指标，滚球7的直径为1.5mm、2mm、2.5mm或3mm。

[0064] 加以适配的，相邻滚道9的间距与滚球7的直径正相关，具体为10mm、20mm、30mm、40mm。