一种自顶落梁转体施工工艺及转体球铰的制作方法

1.本发明涉及转体技术领域，还可以是市政、桥梁、建筑等结构领域，具体涉及一种自顶落梁转体施工工艺及转体球铰。


背景技术：

2.随着国家经济的快速发展，交通事业得到了大力发展。由于一些地形或既有交通设施的影响，转体桥梁施工方法在桥梁建设中被越来越广泛的应用。与传统施工工艺相比，转体施工工艺具有不干扰交通、不间断通航、可跨深沟、河流、交通频繁的道路的特点，且施工快速、经济高效。
3.墩顶转体作为转体施工的一种，转体球铰是其中关键一环。现有的转体球铰，在完成转体施工后，由于转体球铰因吨位较大，取出较为困难，转体球铰均埋置于结构内，资源得不到循环利用，造成成本高、资源浪费严重。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自顶落梁转体施工工艺及转体球铰，完成上结构件转体后，直接利用上结构件的自重结合转体球铰的高度调节功能，使得转体球铰高度下降，下降至墩梁间永久支座完全承受上结构件的荷载，后取出转体球铰，在不顶升上结构件的前提下实现资源再循环利用，降低成本。
5.为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：
6.一种自顶落梁转体施工工艺，包括以下步骤：
7.s1：将具有高度调节功能的转体球铰本体安装于上、下结构件之间，转体球铰本体承载上结构件的荷载，安装限位件限制转体球铰本体高度变化；
8.s2：根据设计要求进行转体施工；
9.s3：转体完成后，释放限位件对转体球铰本体高度的限制，在上结构件的荷载作用下，转体球铰本体的高度下降，直至转体球铰本体侧边的永久支座或者临时支撑承受上结构件的荷载；
10.s4：取出转体球铰本体，完成施工。
11.可选的，转体球铰本体是通过两楔形块的相对滑动来改变转体球铰本体的高度，限位件用于限制两楔形块相对滑动，需要取出转体球铰本体时，调整限位件，在上结构件的荷载作用下，两楔形块相互靠近，转体球铰本体高度下降到设定值。
12.一种转体球铰，包括转体球铰本体，转体球铰本体安装于下结构件与上结构件之间，转体球铰本体上端、下端分别设有固定在上结构件底面、下结构件顶面的上锚垫板、下锚垫板，所述转体球铰本体包括转动体及用于用调节转体球铰本体高度的调节机构，调节机构连接于转动体上端或者下端。
13.可选的，所述调节机构连接于转动体上端，调节机构包括上座板、两楔形块，上座板通过螺栓与上锚垫板连接，上座板底面对称设有两倾斜面，楔形块顶面与倾斜面适配，楔
形块底面与转动体顶部面接触，上座板底面与转动体顶面构成用于两楔形块相对滑动的滑动腔，两楔形块之间设有限位件。
14.可选的，所述限位件为两楔形的左调整板、右调整板，左调整板与右调整板的接触面为相互适配的滑动倾斜面。
15.可选的，所述左调整板、右调整板的外侧设有用于限制左调整板、右调整板相对滑动的限位螺栓，限位螺栓与固定于上座板前后端的限位架螺纹连接。
16.可选的，所述转动体包括转动连接的上球板、下球板，下球板与下锚垫板之间具有间隙且通过螺栓连接，上球板与上座板通过螺栓连接，上球板底面为凸球面，下球板顶面为与凸球面适配的凹球面。
17.可选的，所述下球板顶面中心位置设有向上凸起的定位销，上球板底面中心设有向上凹陷且与定位销适配的销孔，定位销与销孔转动连接。
18.可选的，所述下球板与下锚垫板之间设有嵌入在下锚垫板顶面的平面滑板，下球板的凹球面上嵌入有适配的球面滑板。
19.可选的，所述上锚垫板、下锚垫板通过锚固螺栓分别与上结构件、下结构件连接。
20.本发明具有的有益效果：
21.1、本发明中，转体球铰本体安装在上锚垫板与下锚垫板之间，在上结构件在转动体的作用完成转体后，将上锚垫板的锚固螺栓拧出，在上结构件荷载作用下，利用调节机构的调低功能让转体球铰本体的高度下降，上结构件下降至墩梁间永久支座完全承受荷载，然后取出转体球铰本体，实现资源再循环利用，降低了成本，经济性更好。
22.2、相比传统墩底转体，采用墩顶转体方式，转体球铰本体吨位大幅度降低，成本低。
附图说明
23.图1为本发明施工流程图；
24.图2为本发明的剖面结构示意图；
25.图3为限位件为调整板的结构示意图。
26.附图标记：1-上锚垫板，2-上座板，3-楔形块，4-上球板，5-下球板，6-下锚垫板，7-滑动腔，8-限位件，81-左调整板，82-右调整板，9-定位销，10-销孔，11-球面滑板，12-平面滑板，13-螺栓，14-锚固螺栓，15-限位螺栓，16-限位架。
具体实施方式
27.下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“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发明中的具体含义。
30.实施例1
31.1、一种自顶落梁转体施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
32.s1：将具有高度调节功能的转体球铰本体安装于上、下结构件之间，转体球铰本体承载上结构件的荷载，安装限位件8限制转体球铰本体高度变化；
33.s2：根据设计要求进行转体施工；
34.s3：转体完成后，释放限位件8对转体球铰本体高度的限制，在上结构件的荷载作用下，转体球铰本体的高度下降，直至转体球铰本体侧边的永久支座或者临时支撑承受上结构件的荷载；
35.s4：取出转体球铰本体，完成施工。
36.可选的，转体球铰本体是通过两楔形块3的相对滑动来改变转体球铰本体的高度，限位件8用于限制两楔形块3相对滑动，需要取出转体球铰本体时，调整限位件8，在上结构件的荷载作用下，两楔形块相互靠近，转体球铰本体高度下降到设定值。
37.本实施例中，如图1所示，将具有高度调节功能的转体球铰本体安装通过螺栓固定在下结构件(墩柱)与上结构件(梁体)之间，上结构件也可以是墩柱，对应的下构件是承台，使得转体球铰本体承载上结构件的荷载，安装限位件8，并通过限位螺栓15将限位件8锁紧，避免转动球铰本体高度发生变化，接着将上结构件转体所需要的动力系统、辅助措施等准备就绪，根据预设方案的要求，按要求实施转体施工，当转体施工完成、永久支座或者临时支撑(千斤顶)安装就位后，拆除转体球铰本体与梁之间的螺栓13，拧松限位螺栓15，解除对限位件8的锁紧，并取出限位件8，使两楔形块3中间出现间隙，两楔形块3在上方上结构件重力作用下向中间收拢，转体球铰本体高度降低至设定值，该设定值就是转体球铰本体与上结构件脱空，临时支撑完全承受上结构件荷载后或者永久支座完全承受荷载时转体球铰本体的高度值，在拆除转体球铰本体与墩之间的螺栓13，最后即可采用专门工具将转体球铰本体取出，实现在不顶升上结构件的情况下，转体球铰本体的再循环利用，降低了成本，经济性较好，同时相比传统墩底转体，采用墩顶转体方式，转体球铰本体所需承载的荷载只是上结构件的重量，这样转体球铰本体吨位大幅度降低，成本更低。
38.实施例2
39.一种转体球铰，应用于上述的施工工艺中，转体球铰本体安装于下结构件与上结构件之间，转体球铰本体上端、下端分别设有固定在上结构件底面、下结构件顶面的上锚垫板1、下锚垫板6，所述转体球铰本体包括转动体及用于用调节转体球铰本体高度的调节机构，调节机构连接于转动体上端或者下端。
40.本实施例中，如图2所示，上锚垫板1、下锚垫板6通过锚固螺栓14分别与上结构件、下结构件顶面连接，转体球铰本体设置在上锚垫板1、下锚垫板6之间，相当于转体球铰本体设置墩顶位置，相对墩底转体来说，墩顶转体的优势：转动重量大幅降低，转体装置减小、施工控制难度降低、效率提高、经济性好。转体球铰本体主要包括转动体和调节机构，转动体用于实现桥梁的转体，调节机构用于调节转体球铰本体的高度，调节机构安装在转动体的
上端或者下端，转动体、调节机构共同实现将上结构件的力传递到下结构件上，在正常工况下实现支承作用，当上结构件转体完成后，可以通过在转体球铰本体周边布设临时支撑(可以是千斤顶或者若干垫板等支承结构)，也可以布置永久支座代替临时支撑，在上结构件荷载作用下结合调节机构的高度调节功能，上结构件下降至临时支撑承受荷载后可取出转体球铰本体，也可直接利用转体球铰本体调低功能调低，调至墩梁间永久支座完全承受荷载，后取出转体球铰本体，实现再循环利用，降低了成本。
41.进一步的，所述调节机构连接于转动体上端，调节机构包括上座板2、两楔形块3，上座板2通过螺栓13与上锚垫板1连接，上座板2底面对称设有两倾斜面，楔形块3顶面与倾斜面适配，楔形块3底面与转动体顶部面接触，上座板2底面与转动体顶面构成用于两楔形块3相对滑动的滑动腔7，两楔形块3之间设有限位件8。具体的，调节机构连接在转动体上端，调节机构主要包括上座板2、两楔形块3，上座板2的底面是两对称的倾斜面，两倾斜面构成一个v形状，两倾斜面与转动体之间构成滑动腔7，两楔形块3对称放置在滑动腔7内，楔形块3底面与转动体顶面是平面接触，楔形块3顶面是与上座板2底面适配的倾斜面，两楔形块3在外力作用下可以在滑动腔7内相对滑动，从而改变上座的高度，限位件8设置在两楔形块3之间，可以确保转体工况下两楔形块3不会发生相对靠近的运动，进而保证转体的正常进行，当转体完成后，在转体球铰本体周围安装临时支撑(图中未标出)，将上锚垫板1锚固螺栓14拧出，并将限位件8从两楔形块3之间取出，使两楔形块3中间出现间隙，楔形块3上下面的滑动系数均小于0.03，在上方上结构件重力作用下，两楔形块3向中间收拢，转体球铰本体高度降低，上座板2与上锚垫板1脱空，直至临时支撑承载荷载，即可采用专门工具将转体球铰本体取出，实现装置的循环利用，节约成本。
42.进一步的，所述限位件8为两楔形的左调整板81、右调整板82，左调整板81与右调整板82的接触面为相互适配的滑动倾斜面。具体的，如图3所示，沿着两楔形块长度方向，调节左调整板81与右调整板82之间相对位置，让两楔形块3能向中间滑动，上座板2的高度便能下降，从而整个球铰本体的高度下降，使得上方上结构件的高度下降，直至临时支承完全承受上结构件的荷载。
43.进一步的，所述左调整板81、右调整板82的外侧设有用于限制左调整板81、右调整板82相对滑动的限位螺栓15，限位螺栓15与固定于上座板2前后端的限位架16螺纹连接。具体的，为了进一步避免在转体过程中，两楔形块3在上方压力作用下相互靠近，在上座板2的前后端面固定有限位架16，限位架16上螺纹连接有限位螺栓15，限位螺栓15朝向楔形块3长度方向，限位螺栓15分别拧至与楔形块3端面接触的位置，这样便能限制左调整板81与右调整板82之间的相对滑动，进而限制两楔形块3在转体过程中不会发生相对靠近的运动，通过楔形块3、两调整板两次变化，转体球铰本体竖向力转化为两调整板的水平力，两调整板水平力约为转体球铰本体竖向力的0.3％，当转体球铰本体竖向力为145000kn时，两调整板水平力约为520kn，采用m48限位螺栓15即可实现限位。当转体完成后，在转体球铰本体周围安装临时支撑(千斤顶)，将上锚垫板1锚固螺栓14拧出，并将左调整板81、右调整板82的限位螺栓15拧松，取出两调整板，使两楔形块3中间出现间隙，在上方上结构件重力作用下，两楔形块3向中间收拢，转体球铰本体高度降低，上座板2与上锚垫板1脱空，直至临时支撑承载荷载，即可采用专门工具将转体球铰本体取出，实现不顶梁的情况下转体球铰本体的循环利用，节约成本。
44.实施例3
45.进一步的，所述转动体包括转动连接的上球板4、下球板5，下球板5与下锚垫板6通过螺栓13连接，上球板4与上座板2通过螺栓13连接，上球板4底面为凸球面，下球板5顶面为与凸球面适配的凹球面。
46.进一步的，所述下球板5顶面中心位置设有向上凸起的定位销9，上球板4底面中心设有向上凹陷且与定位销9适配的销孔10，定位销9与销孔10转动连接。具体的，如图1所示，转体球铰本体安装后，上座板2与上球板4之间设计有5mm以上间隙并通过螺栓13联接固定，使上结构件竖向力通过上锚垫板1、上座板2、楔形块3、上球板4、下球板5、下锚垫板6传递到桥墩。而两调整板、楔形块3仅承受竖向力，不承受转体施工时球铰水平力。上结构件转体施工时水平力通过上座板2与上球板4间的螺栓13传递到上球板4，并以定位销9为中心进行平面转动，进而完成转体施工。
47.进一步的，所述下球板5与下锚垫板6之间设有嵌入在下锚垫板6顶面的平面滑板12。具体的，平面滑板12采用聚四氟乙烯材质制成，摩擦系数极小，当转体球铰本体高度下降到位后，仅需要转体球铰本体重量5％的水平拉力便可以将转体球铰本体拉出梁底，再用吊车将转体球铰本体放置在地面上，实现转体球铰本体的取出。
48.进一步的，所述下球板5的凹球面上嵌入有适配的球面滑板11。具体的，球面滑板11为聚四氟乙烯材质制成，具有更好的抗耐磨形，延长转动体的使用寿命，也具有更小的摩擦系数，使得上球板4与下球板5之间相对转动时更为顺畅，从而转体施工更为的顺畅、高效。
49.本方案中转体球铰本体的取出原理：转体球铰本体安装后，上结构件竖向力通过上锚垫板1、上座板2、楔形块3、上球板4、下球板5、下锚垫板6传递到桥墩。而调整板、楔形块3仅承受竖向力，不承受转体施工时球铰水平力。上结构件转体施工时水平力通过上座板2与上球板4间的螺栓13传递到上球板4，并以定位销9为中心进行平面转动，实现转体施工；当转体施工完成、永久支座或者临时支撑安装就位后，将上锚垫板1的螺栓13拧出，并将两调整板的限位螺栓15拧松，取出调整板，使两楔形块3中间出现间隙，上座板2在上方上结构件重力作用下，使得两楔形块3向中间收拢，上座板2高度降低，上座板2与上锚垫板1脱空，至临时支撑完全承受荷载后或者永久支座完全承受荷载后，然后在将下锚垫板6上的螺栓13拧出，即可采用专门工具将转体球铰本体取出，这样在不顶升上结构件的情况下，实现转体球铰本体的再循环利用，降低了成本。
50.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自顶落梁转体施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1：将具有高度调节功能的转体球铰本体安装于上、下结构件之间，转体球铰本体承载上结构件的荷载，安装限位件(8)限制转体球铰本体高度变化；s2：根据设计要求进行转体施工；s3：转体完成后，释放限位件(8)对转体球铰本体高度的限制，在上结构件的荷载作用下，转体球铰本体的高度下降，直至转体球铰本体侧边的永久支座或者临时支撑承受上结构件的荷载；s4：取出转体球铰本体，完成施工。2.根据权利要求1所述的一种自顶落梁转体施工工艺，其特征在于，转体球铰本体是通过两楔形块(3)的相对滑动来改变转体球铰本体的高度，限位件(8)用于限制两楔形块(3)相对滑动，需要取出转体球铰本体时，调整限位件(8)，在上结构件的荷载作用下，两楔形块相互靠近，转体球铰本体高度下降到设定值。3.一种转体球铰，应用于上述权利要求1-2任意一项所述的一种自顶落梁转体施工工艺，包括转体球铰本体，其特征在于，所述转体球铰本体安装于下结构件与上结构件之间，转体球铰本体上端、下端分别设有固定在上结构件底面、下结构件顶面的上锚垫板(1)、下锚垫板(6)，所述转体球铰本体包括转动体及用于用调节转体球铰本体高度的调节机构，调节机构连接于转动体上端或者下端。4.根据权利要求3所述的一种转体球铰，其特征在于，所述调节机构连接于转动体上端，调节机构包括上座板(2)、两楔形块(3)，上座板(2)通过螺栓(13)与上锚垫板(1)连接，上座板(2)底面对称设有两倾斜面，楔形块(3)顶面与倾斜面适配，楔形块(3)底面与转动体顶部面接触，上座板(2)底面与转动体顶面构成用于两楔形块(3)相对滑动的滑动腔(7)，两楔形块(3)之间设有限位件(8)。5.根据权利要求4所述的一种转体球铰，其特征在于，所述限位件(8)为两楔形的左调整板(81)、右调整板(82)，左调整板(81)与右调整板(82)的接触面为相互适配的滑动倾斜面。6.根据权利要求5所述的一种转体球铰，其特征在于，所述左调整板(81)、右调整板(82)的外侧设有用于限制左调整板(81)、右调整板(82)相对滑动的限位螺栓(15)，限位螺栓(15)与固定于上座板(2)前后端的限位架(16)螺纹连接。7.根据权利要求4所述的一种转体球铰，其特征在于，所述转动体包括转动连接的上球板(4)、下球板(5)，下球板(5)与下锚垫板(6)之间具有间隙且通过螺栓(13)连接，上球板(4)与上座板(2)通过螺栓(13)连接，上球板(4)底面为凸球面，下球板(5)顶面为与凸球面适配的凹球面。8.根据权利要求7所述的一种转体球铰，其特征在于，所述下球板(5)顶面中心位置设有向上凸起的定位销(9)，上球板(4)底面中心设有向上凹陷且与定位销(9)适配的销孔(10)，定位销(9)与销孔(10)转动连接。9.根据权利要求6所述的一种转体球铰，其特征在于，所述下球板(5)与下锚垫板(6)之间设有嵌入在下锚垫板(6)顶面的平面滑板(12)，下球板(5)的凹球面上嵌入有适配的球面滑板(11)。10.根据权利要求3所述的一种转体球铰，其特征在于，所述上锚垫板(1)、下锚垫板(6)
通过锚固螺栓(14)分别与上结构件、下结构件连接。

技术总结
本发明公开了一种自顶落梁转体施工工艺及转体球铰，包括以下步骤：S1：将具有高度调节功能的转体球铰本体安装于上、下结构件之间，安装限位件限制转体球铰本体高度变化；S2：根据设计要求进行转体施工；S3：转体完成后，释放限位件对转体球铰本体高度的限制，在上结构件的荷载作用下，转体球铰本体的高度下降，直至转体球铰本体侧边的永久支座或者临时支撑承受上结构件的荷载；S4：取出转体球铰本体，完成施工。本发明在完成上结构件转体后，直接利用转体球铰本体的调低功能调低，调至墩梁间永久支座完全承受荷载，后取出转体球铰本体，在不顶升上结构件的前提下实现资源再循环利用，降低成本。低成本。低成本。


技术研发人员：伍大成 王剑明 邹贻军 梁家勇 易向明 黄东方 雷钢
受保护的技术使用者：济通智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/18