咪唑類球型橋梁支座的制作方法

本發明涉及一種球型橋梁支座。

背景技術：

球型橋梁支座是在盆式橡膠支座的基礎上發展起來的橋梁支座，較早的球型橋梁支座可參見中國專利文獻cn2515232y，其在下支座板上具有一個球窩，球窩內裝有一球冠襯板，球冠襯板與球窩間形成下摩擦結構。球冠襯板的上表面為平面，用于通過上摩擦結構承接上支座板。上摩擦結構通常由裝設在球冠襯板上表面的聚四氟乙烯板和位于上支座板下表面的不銹鋼板構成。其中聚四氟乙烯板相對容易失效。

為了減小上摩擦結構的摩擦系數，在一些實現中，在上摩擦結構的摩擦面上填入潤滑劑，以減小上摩擦結構的摩擦系數，不過藉此結構仍然無法克服聚四氟乙烯板易于失效的問題，在于聚四氟乙烯板除了要承載摩擦力，還要承載上支座板傳來的重壓。

在中國專利文獻cn101492906a則使用填充聚四氟乙烯板取代聚四氟乙烯板以延長球型橋梁支座的使用壽命，填充聚四氟乙烯板具有相對較高的承載能力，只不過，其復合夾層滑板的表面仍然是純聚四氟乙烯層，仍然相對容易失效，其仍然需要承載相應的摩擦和重載。

中國專利文獻cn101705722a則采用多滑移面以減輕單個滑移面的摩擦損耗，但多滑移面會增加橋梁支座的高度，使整體的穩定性減弱，為了使橋梁支座具有相對比較高的穩定性，需要附加其他結構，是整體結構相對比較復雜。

中國專利文獻cn101545291a則公開了一種磁懸浮結構，通過磁懸浮結構可以使上下結構摩擦面間的正壓力，從而可以使例如聚四氟乙烯板的磨損速度減慢。但磁懸浮往往需要上下磁體間正對，當產生滑移時，無法保證上下磁體間正對，會使橋梁支座產生傾覆力矩，而使橋梁支座穩定性變差。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種在保證較高承載能力的條件下，可維護性更好的咪唑類球型橋梁支座。

依據本發明的實施例，提供一種咪唑類球型橋梁支座，包括上支座板和下支座板，以及安裝在上下支座板之間的用以提供橋梁支座移動或轉動工作面的摩擦結構，該摩擦結構包括球型摩擦結構和平面摩擦結構；所述球型摩擦結構構造為：在下支座板上形成有球窩，進而提供一球冠襯板，該球冠襯板的球面與球窩配合，球冠襯板的底面在上，在底面開有具有沉孔的凹坑，記凹坑除沉孔外的部分為基坑；

平面摩擦結構構造為：上支座板的下表面裝設有一不銹鋼板，該不銹鋼板與所述沉孔的孔底配合，并基于不銹鋼板與沉孔孔底的配合封閉基坑；

其中，基坑內填滿咪唑類鹽液體。

上述咪唑類球型橋梁支座，可選地，咪唑類鹽液體還部分地填充不銹鋼板與沉孔間的間隙。

可選地，在上支座板上開有一用于補充咪唑類鹽液體的通道，該通道的進口配有堵頭。

可選地，所述咪唑類鹽液體是1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基鈷鹽溶液。

可選地，平面摩擦結構圍繞沉孔，設有上密封圈。

可選地，所述不銹鋼板包括裝設在上支座板下表面的基板和與基板一體并向下延伸到沉孔孔底的凸部。

可選地，圍繞摩擦結構還設有防塵圍板；

防塵圍板的上部固定安裝在上支座板上。

可選地，所述基坑為球窩，球窩深度與球窩底面直徑正相關。

可選地，沉孔深度不小于1.5mm，且不大于5.0mm。

可選地，球冠襯板的底面與上支座板的下表面間留有間隙。

依據本發明的實施例，區別于常規的橋梁支座的移動滑移面采用不銹鋼板與聚四氟乙烯板的摩擦接合面，而采用了摩擦接合面的主要部分為不銹鋼板與咪唑類鹽液體接合的結構，變固-固摩擦為復合摩擦結構，該復合摩擦結構包含固-固摩擦和固-液摩擦，大幅降低了摩擦系數，而使得球冠襯板不易損壞，減少了維護次數，而提高了可維護性。

附圖說明

圖1為一實施例中順橋向縱向活動橋梁支座半剖結構示意圖。

圖2為圖1的a部放大圖。

圖3為一實施例中橫橋向縱向活動橋梁支座半剖結構示意圖。

圖4為一實施例中橫橋向橫向活動橋梁支座半剖結構示意圖。

圖5為一實施例中順橋向橫向活動橋梁支座半剖結構示意圖。

圖6為一實施例中多向活動橋梁支座半剖結構示意圖。

圖中：1.防塵圍板，2.下密封圈，3.上密封圈，4.上支座板螺栓，5.上支座板，6.不銹鋼板，7.咪唑類離子液體，8.球冠襯板，9.球面不銹鋼板，10.通道，11.球冠超高分子聚四氟乙烯板，12.下支座板，13.下支座板螺栓。

具體實施方式

本發明目的的實現，有賴于液體自身的物理屬性，本領域的技術人員應當理解，液體的壓縮比非常小，甚至比許多固體都小，在有效密封下，液體原則上可以作為固體使用，而具有非常強的面承載能力。

典型地，液壓缸即為上述原理的主要應用，不同于氣缸，氣缸的精度非常低，而液壓缸則具有相對較高的精度，就在于氣體與液體的壓縮比相差極大。

在橋梁支座技術領域，甚至在整個技術領域，普遍地，對于低摩擦系數面，尤其是板面，其具有非常高的平面度，而如圖2所示的不銹鋼板6，其摩擦面同樣應當具有良好的平面度，不銹鋼板6與圖2中球冠襯板8上沉孔孔底間的配合具有非常高的契合度，而橋梁支座往往需要承載例如橋梁梁體，從而可以提供摩擦接合面非常大的接合力，可以保證咪唑類鹽液體能夠被有效的密封在基坑內。

說明書附圖1是順橋向縱向活動橋梁支座半剖結構示意圖，除圖2外的其余附圖是當前常用的集中橋梁支座結構，圖中可見，其基于咪唑類液體所實現的摩擦結構重構，原理上是一樣的，下面僅以說明書附圖1所示的順橋向縱向活動橋梁支座半剖結構示意圖，并結合附圖2進行說明，對于其他類型的橋梁支座，本領域的技術人員基于本實施例，是易于理解和實現的。

對于橋梁支座，如圖1所示，下支座板12通過下支座板螺栓13與例如橋梁墩柱固定連接，上支座板5通過上支座板螺栓4與例如橋梁梁體固定連接，那么當橋梁梁體變形、移動時，上下支座板間會產生相對運動，如果上支座板5與下支座板12間固定連接，則有可能會導致橋梁支座被損壞。因此，在上支座板5與下支座板12間會設置摩擦結構，用于平衡上述的相對運動。

上下支座板間的摩擦結構一般包括兩個部分，對于球型橋梁支座來說，其至少包含兩個部分，其中一個部分是球型摩擦結構，一般位于下面，另一個部分是平面摩擦結構，一般位于上面。

其中球型摩擦結構是球型支座之所以稱之為球型橋梁支座的主要因素，其基本構造是：一般而言，在下支座板12上設有一個凸臺，從凸臺的上表面進行加工，加工出球窩，然后提供一個與該球窩配合的球冠襯板，球冠襯板進而提供一球冠襯板，該球冠襯板8的球面與球窩配合，球冠襯板8的球面部分與球窩配合，用以提供轉動摩擦。

球冠襯板8的上表面即球冠襯板8的底面則用于提供移動摩擦。

此外，球冠襯板8的底面加工出凹坑，凹孔包括沉孔和基坑兩個部分，其中沉孔除了提供不銹鋼板6的支撐面外，其壁面還用于約束不銹鋼板6的最大行程，因此，本領域的技術人員基于移動摩擦的最大行程來設計沉孔的大小。

在本實施例中，記凹坑除沉孔外的部分為基坑，更準確滴，在圖2中，用于容納咪唑類粒子液體7的部分為基坑。

對于平面摩擦結構，其構造為：上支座板5的下表面裝設有一不銹鋼板6，該不銹鋼板6與所述沉孔的孔底配合，并基于不銹鋼板6與沉孔孔底的配合封閉基坑，封閉方式主要依靠前述的上支座板5及所負載載荷產生的正壓力。

不銹鋼板6位于沉孔內的部分，在水平方向上為沉孔所約束的范圍內應具有一定的活動空間，該活動空間確定了不銹鋼板6的滑移范圍，或者說確定了上支座板5在下支座板12上的滑移范圍。

此外，還應當理解，以球冠襯板8底面的徑向為基準，當不銹鋼板6向一個方向滑移到最大值時，與該方向相反的方向上，不銹鋼板6不能與沉孔的孔底脫開，否則無法封閉基坑。

其中，基坑內填滿咪唑類鹽液體。

對咪唑類鹽液體，在機械領域已經有比較多的研究，由于本發明并未涉及該材料的研究，只是對用于摩擦界面的咪唑類鹽液體的應用，可以不對此做出說明，可以參見的，如“兩種離子液體的摩擦學行為研究”（《潤滑與密封》2006年，張晟卯，李建，代闖）所公開的兩種咪唑類鹽液體，如1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽及1羥乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。

應當理解，這里的液體是指咪唑類鹽的溶液，在溶液中，化合物以離子方式存在，因此又稱此類摩擦學方面的液體為粒子液體。

同樣地，再如“離子液體潤滑劑的摩擦學研究”（《合成潤滑材料》-2008，朱立業，陳立功），均涉及離子液體的摩擦學應用。

在本發明優選的實施例中優選1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基鈷鹽溶液，發明人提供該鹽的制備方法如下：

通過兩步法合成，第一步先通過ｎ-甲基咪唑與氯乙酸乙酯的親核取代反應，制備出含1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑陽離子的鹵鹽；第二步再進行離子交換反應，用四羰基鈷鈉中的[ｃｏ(ｃｏ)4]^—陰離子取代ｃｌ^—離子，最終得到1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基鈷鹽液體。

對合成的1-乙酸乙酯-3甲基咪唑四羰基鈷鹽液體做了摩擦磨損試驗，摩擦系數為下表所示，下表所顯示的摩擦系數遠低于不銹鋼板與聚四氟乙烯板間0.07~0.15的摩擦系數。

再進行橋梁支座裝配時，要求咪唑類鹽液體能夠完全充滿基坑，因此，在填入咪唑類鹽液體時，可以填入體積大于基坑容積的咪唑類鹽溶液，在于咪唑類鹽溶液相對比較粘稠，或者說流動性比較差，如果填充量較小，容易導致填充不實，或者說填充不充分，填充較多的咪唑類鹽溶液，然后通過裝配后所產生的壓力，能夠把氣泡等擠壓出來，余量的咪唑類鹽溶液會進入或者溢出到不銹鋼板6與沉孔間的間隙。

填充充分的基坑內，如果沒有氣泡，則可以有效的提高其承載能力，在這種技術條件下，所產生的現象還有就是咪唑類鹽溶液會部分的填充到不銹鋼板6與沉孔間的間隙。

不銹鋼板6與沉孔間的間隙被相對粘稠的咪唑類鹽溶液填充后，還能起到一定的密封作用，換言之，如圖2所示，能夠產生一定的密封能力。

相應地，基于擴散、揮發等原因，甚至是因在季節變換，環境變換等條件下，可能會造成少量咪唑類鹽溶液損耗，為了提供持續穩定的承載能力，在上支座板4上開有一用于補充咪唑類鹽液體的通道10，該通道10的進口配有堵頭。

堵頭優選絲堵。

基于前述的內容可知，所使用的咪唑類鹽液體畢竟是溶液，溶質可能會揮發，溶質揮發后，會使的液體更加黏稠，并且總量也會減少，為了減少咪唑類鹽液體的損耗，平面摩擦結構圍繞沉孔，設有上密封圈3。

一般而言，裝配在上支座板5下表面的不銹鋼板6往往是平面板結構，為適配于本發明的實施例，所采用的不銹鋼板6需要具有適配于前述沉孔的結構，有鑒于此，所述不銹鋼板6盡管也可以采用平面板，但不可避免的由于此時的不銹鋼板6會比較厚，其在上支座板5上的裝配相對比較困難，有鑒于此，在優選的實施例，如圖2所示，不銹鋼板6包括裝設在上支座板下表面的基板和與基板一體并向下延伸到沉孔孔底的凸部。

基板在平行于球冠襯板8底面的平面上的投影面積大于凸部的在同一平面上的投影面積，換言之，基板具有裝配空間，而基板可以相對比較薄，容易裝配。

作為進一步的防護，圍繞摩擦結構還設有防塵圍板1，以減少灰塵進入摩擦結構的量，使摩擦結構的摩擦面保持相對潔凈。

優選地，防塵圍板1的上部固定安裝在上支座板5上，位于上支座板5上的防塵圍板1比位于下支座板12上的防塵圍板更加容易構造，且所約束的范圍比較小，不影響橋梁支座的動作。

在優選的實施例，所述基坑為球窩，一方面加工難度比較低，另一方面，也能夠產生一定得的邊界摩擦效應，使所形成的摩擦結構更穩定。

此外，需要考慮的相關因素是球窩深度與球窩底面直徑正相關。

原則上，沉孔越小，越有利于裝配，并且所使用的材料量也越小，但如前所述，沉孔還需要進行行程控制和容納部分咪唑類鹽液體，因此，其深度也不宜過小，有鑒于此，經過實驗確定，沉孔深度不小于1.5mm，且不大于5.0mm。

為了減少干涉，球冠襯板8的底面與上支座板5的下表面間留有間隙。