一种支座快速安装更换装置及其快速安装更换支座的方法

摘要

一种支座快速安装更换装置，包括基板及与基板配合安装的调节块和连接块，基板上设置有预留通孔和用于与支座相连接的螺纹孔，所述预留通孔为圆锥形通孔，调节块为与预留通孔配合安装、圆锥角度一致的扁形圆锥体，调节块一侧开有偏心圆锥孔，偏心圆锥孔内安装圆锥角度一致的连接块，连接块上开有安装通孔；其快速安装更换方法包括先将该装置连接于梁体再与支座连接，或先将该装置与支座连接再与梁体和桥墩连接。该装置结构紧凑，安装使用简便快速、安全可靠，可用于桥梁、建钢支座或有预制钢板、套筒等使用螺纹连接的预制梁，使用时，该装置通过基板与支座相连接，通过安装通孔的高强螺栓与上、下墩台的预埋套筒连接，实现快速安装。

说明书

技术领域

本发明涉及一种支座构件和使用方法，尤其涉及一种用于建筑、公路桥梁的支座快速安装更换装置及用其快速安装更换支座的方法。

背景技术

随着我国是社会经济的快速发展，交通运输事业得到了长足的发展，公路状况也得到了显著的改善，现阶段，我国在用的公路桥梁中，有很大部分是在20世纪80年代前修建完成的，然而我国公路桥梁因初期设计荷载标准底、耐久性差，不能满足现在逐步提高的交通运输要求，随着时间的推移，在自然环境条件因素与通行车辆荷载作用下，桥梁的结构、桥面等都出现不同程度的病害，对桥梁正常通行造成一定的影响，并给交通运行带来了很大的安全隐患；因而对旧桥进行加固、维修、改造越来越受到政府、业主、设计和施工单位的重视；而桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，是桥梁的重要传力装置，承载了桥梁的重力、位移、转角等功能的支座，其内部的损耗及老化也不可避免，因此对旧桥支座的更换是旧桥加固、改造的重要部分。

支座更换一般需将梁体顶升，将旧支座释放并取出，将新支座移至标定位置，并继续利用原来的锚固方式连接，如利用螺栓与梁体内的原套筒连接，如是焊接则与原垫板焊接等，支座与桥梁梁体、墩台一般都是以套筒现浇（后浇）的方式进行锚固，套筒由于浇筑在混凝土内，桥梁未经受地震等灾害时，套筒一般不会被破坏，从而更换支座时基本都可利用原套筒，即通过螺栓将支座紧固在原套筒上；存在的问题是：

（1）虽然安装支座前，会拿到原始支座尺寸资料，或者可以提前对支座进行测量，但是由于旧支座为现浇（后浇）安装工艺，所以一般安装尺寸公差不会强加控制，而新支座需要确定螺栓孔距尺寸，且螺栓孔间隙仅为1～2毫米，所以当旧支座套筒间距误差超出1～2毫米时，则新支座即使按原始资料图开孔再精确也存在偏差安装；

（2）即使可以通过提前测量，但往往由于现场空间及现场测量工具限制，精度只能控制在1厘米级别，而无法达到1毫米级别，实际情况中还存在多个套筒尺寸呈平行四边形或多边形状态，仍然无法精确开孔，而且需要测量每一个支座的安装尺寸，非常耗时耗力。

（3）为了解决对孔问题，也可使用现场配对工艺，即将旧支座卸下，用旧支座上（下）板配对孔位于新支座上，再对新支座标注的孔位进行配对加工，则无需进行提前测量，但在连接梁上的螺栓时，不仅面临多个孔位对正问题，还面临着梁体支座中心与墩台支座中心位移偏移，上下空整体偏移的问题，而且从旧支座卸下，到新支座加工完成再安装，中间需要耽误时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、经济实用的在一定范围内可调节、能快速对正孔位的支座快速安装更换装置及其快速安装更换支座的方法，实现支座与梁体和墩台的快速安装，以解决支座更换时难以对孔连接的难题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种支座快速安装更换装置，包括基板以及与基板配合安装的调节块和连接块，所述调节块安装在基板的预留通孔内，所述连接块安装在调节块的偏心圆锥孔内，所述连接块上开有安装通孔并设连接螺栓；所述预留通孔为圆锥形通孔，圆锥形通孔之大孔口统一布置在基板的安装面，小孔口布置在基板的连接面，圆锥形通孔之大、小孔口之间的圆弧面为内圆锥面Ⅰ；

所述调节块为与预留通孔配合安装的扁形圆锥块，其厚度略小于基板的厚度，扁形圆锥块外周的圆弧面为与内圆锥面Ⅰ的圆锥角度相同的外圆锥面Ⅰ，扁形圆锥块的形状大小与基板圆锥形通孔的形状大小相对应；

所述调节块偏离中心的一侧开有偏心圆锥孔，偏心圆锥孔的大、小孔口之间的圆弧面形成内圆锥面Ⅱ，该偏心圆锥孔的锥向与预留通孔之圆锥形通孔的锥向一致，即偏心圆锥孔之大孔口位于基板的安装面，小孔口位于基板的连接面；

所述的连接块为与调节块之偏心圆锥孔配合安装的扁小圆锥块，其厚度与调节块的厚度一致，其形状大小与偏心圆锥孔的形状大小相对应；连接块外周的圆弧面为与偏心圆锥孔之内圆锥面Ⅱ的圆锥角度相同的外圆锥面Ⅱ；连接块上开有安装通孔，安装通孔的中心偏离连接块中心的一侧；

所述的调节块的外圆锥面Ⅰ和连接块的外圆锥面Ⅱ上设置有弹性滑动装置；包括弹簧、钢珠和卡环，所述外圆锥面Ⅰ和外圆锥面Ⅱ上均布开有盲孔，盲孔端口开有螺纹，所述弹簧及钢珠依次置于盲孔内，所述卡环通过螺纹连接在盲孔端口，从而将钢珠和弹簧限位于盲孔中，而钢珠一部分凸出于卡环外与偏心圆锥孔或预留通孔的孔壁滚动接触；

使用状态时，该装置通过基板板面上的螺纹连接孔与支座相连接，通过穿过安装通孔的连接螺栓与桥梁底、桥墩的预埋套筒连接。

其进一步的技术方案是：所述预留通孔的中心位置按旧支座的孔位数据设置，所述基板的板面上还设置有用于与支座相连接的螺纹连接孔。

更进一步：所述预留通孔的侧边设有将偏心调节块压紧的防落压块，所述防落压块通过锁紧螺钉上紧在基板预留通孔周边的锁紧螺纹孔上。

其另一技术方案是：一种快速安装更换支座的方法，所述方法为利用上述一种支座快速安装更换装置快速安装更换支座的方法，包括用该装置快速安装预制梁支座的方法和快速更换旧桥支座的方法；

（一）用一种支座快速安装更换装置快速安装预制梁支座的方法包括下述步骤：

S1、预制梁在梁场预制时，将一种支座快速安装更换装置预制到梁体中，预留孔的定位尺寸可在设计位置扩大10倍～20倍；

S2、在桥墩设计位置连接一种支座快速安装更换装置；

S3、架梁时将预制梁支座顶部的外连接钢板与一种支座快速安装更换装置的基板连接：通过旋转调节块和连接块，将连接块上的安装通孔位置快速调整到与支座外连接钢板的孔位对应，然后安装支座锚固螺栓，通过一种支座快速安装更换装置将预制梁支座连接于梁底；

S4、落梁到桥墩上，将预制梁支座底部的外连接钢板与桥墩的一种支座快速安装更换装置连接，通过旋转调节块和连接块，将连接块上的安装通孔位置快速调整到与支座外连接钢板的孔位对应，然后安装支座锚固螺栓将支座连接于梁底，完成支座的快速安装；

S5、桥墩上如是预留孔现浇，则省略步骤S4；

（二）用一种支座快速安装更换装置快速更换旧桥支座的方法包括下述步骤：

S1、分别将一种支座快速安装更换装置连接在新支座的顶面和底面；

S2、拉出旧支座，安装新支座；

拉出旧支座后，将连接有快速安装更换装置的新支座置于梁底原支座安装部位，通过旋转调节块和连接块的相对位置，将连接块上的安装通孔快速与梁底、桥墩墩台的原套筒孔位分别重合；

S3、紧固螺栓

通过各螺栓与套筒紧固，将一种支座快速安装更换装置锁紧，从而将新支座与梁体和桥墩固定，完成新支座安装。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明之一种支座快速安装更换装置及其快速安装更换支座的方法具有以下有益效果：

1．本发明之一种支座快速安装更换装置结构紧凑，设计合理，使用方便，安全可靠，可用于桥梁、建筑各类钢支座和橡胶支座的快速更换安装，也可用于有预制钢板或套筒，使用螺纹连接的预制梁等工况，通过支座快速安装装置即可实现支座螺栓与梁（墩）的套筒快速对孔，完成快速安装；

2．该一种支座快速安装更换装置上、下分别连接梁和墩，中间通过螺栓连接支座，使得支座与装置形成整体，没用多余零件，整体吊装整体就位整体受力，方便安装；需要时也可以将快速安装组件设于支座上、下外连接钢板上，使结构更紧凑，安装更方便快捷；

3．利用该一种支座快速安装更换装置更换支座时，只需按原孔位大致设计孔，装置便能以预设调节范围去适应对上套筒螺栓孔位，而该调节范围则以预判断的孔位误差为基准设计即，因此支座安装无需高精度勘测及加工，也无需现场用旧支座配对开孔，极大降低了施工难度，加快了工程进度；

4．该一种支座快速安装更换装置设有防落压块4，通过锁紧螺钉的固定，可防止基板朝上时，偏心调节块2的掉落；

5. 该一种支座快速安装更换装置，其调节块2和连接块3的圆锥面上设置有弹性滑动装置；其钢珠一部分凸出于卡环外与偏心圆锥孔21或预留通孔11形成滚动接触，使得调节对孔时，调节块2和连接块3能灵活旋转从而方便、快速找正孔位，连接螺栓9拧紧后，钢珠10受压后压缩回盲孔内，调节块2和连接块3可紧密贴合，使得调节块2和连接块3与基板1形成了整体，不影响圆锥面相互配合；

6.该快速安装更换装置调节过程中承受水平力不存在折减，锚固效果优于通过长孔、腰孔和槽的快速连接。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种支座快速安装更换装置及其快速安装更换支座的方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图2为本发明之一种支座快速安装更换装置结构示意图：

图1为主视图（局剖），图2为俯视图；

图3为基板、调节块和连接块组装图（立体、前部半剖）；

图4为基板、调节块和连接块拆分图；

图5～图6为基板结构示意图：

图5为主视图（剖视），图6为俯视图；

图7～图9为调节块结构示意图：

图7为主视图（剖视），图8为俯视图，图9为图7之B部放大图；

图10～图11为连接块结构示意图：

图10为主视图（局剖），图11为俯视图；

图12为本发明之一种支座快速安装更换装置结构使用状态图；

图中：1—基板，11—预留通孔，111—内圆锥面Ⅰ，12—螺纹连接孔，13—锁紧螺纹孔，2—调节块，21—偏心圆锥孔，211—内圆锥面Ⅱ，22—外圆锥面Ⅰ，3—连接块，31—安装通孔，32—外圆锥面Ⅱ，4—防落压块，5—锁紧螺钉，6—支座芯体，7—梁体，8—预埋套筒，9—连接螺栓，90—钢珠，91—弹簧，92—卡环。

具体实施方式

实施例一

一种支座快速安装更换装置，包括基板1以及与基板配合安装的调节块2和连接块3，所述调节块安装在基板的预留通孔11内，所述连接块3安装在调节块2的偏心圆锥孔21内，所述连接块3上开有安装通孔31并设连接螺栓9，安装在基板的预留通孔11内的调节块2、连接块3构成快速对孔调节机构；

所述预留通孔11为圆锥形通孔，圆锥形通孔之大孔口统一布置在基板的安装面，小孔口布置在基板的连接面，圆锥形通孔之大、小孔口之间的圆弧面为内圆锥面Ⅰ111；

所述调节块2为与预留通孔11配合安装的扁形圆锥块，其厚度略小于基板的厚度，扁形圆锥块外周的圆弧面为与内圆锥面Ⅰ111的圆锥角度相同的外圆锥面Ⅰ22，扁形圆锥块的形状大小与基板圆锥形通孔的形状大小相对应；

所述调节块2偏离中心的一侧开有偏心圆锥孔21，偏心圆锥孔的大、小孔口之间的圆弧面形成内圆锥面Ⅱ211，该偏心圆锥孔的锥向与预留通孔11之圆锥形通孔的锥向一致，即偏心圆锥孔之大孔口位于基板的安装面，小孔口位于基板的连接面；

所述的连接块3为与调节块之偏心圆锥孔21配合安装的扁小圆锥块，其厚度与偏心调节块的厚度一致，其形状大小与偏心圆锥孔21的形状大小相对应，连接块外周的圆弧面为与偏心圆锥孔21之内圆锥面Ⅱ211的圆锥角度相同的外圆锥面Ⅱ32，连接块上开有安装通孔31，安装通孔的中心偏离连接块中心的一侧；

所述的调节块2的外圆锥面Ⅰ22和连接块3的外圆锥面Ⅱ32上设置有弹性滑动装置：包括弹簧91、钢珠90和卡环92，所述外圆锥面Ⅰ22和外圆锥面Ⅱ32上均布开有盲孔，盲孔端口开有螺纹，所述弹簧91及钢珠90依次置于盲孔内，所述卡环92通过螺纹连接在盲孔端口，从而将钢珠90和弹簧91限位于盲孔中，而钢珠一部分凸出于卡环92外与偏心圆锥孔21或预留通孔11的孔壁滚动接触；

使用状态时，该装置通过基板板面上的螺纹连接孔与支座相连接，通过穿过安装通孔的连接螺栓与桥梁底、桥墩的预埋套筒连接。

所述预留通孔的中心位置按旧支座的孔位数据设置，所述基板1的板面上还设置有用于与支座相连接的螺纹连接孔12。

所述预留通孔11的侧边设有将偏心调节块2压紧的防落压块4，所述防落压块通过锁紧螺钉5上紧在基板预留通孔周边的锁紧螺纹孔13上。

所述内圆锥面Ⅰ111、内圆锥面Ⅱ211、外圆锥面Ⅰ22以及外圆锥面Ⅱ32的圆锥角度按莫氏锥度设置。

实施例二

一种支座的快速安装更换方法，所述方法为用实施例一所述的一种支座快速安装更换装置快速安装更换支座的方法：包括用该装置快速安装更换预制梁支座的方法和快速更换旧桥支座的方法；

（一）用一种支座快速安装更换装置快速安装预制梁支座的方法包括下述步骤：

S1、预制梁在梁场预制时，将一种支座快速安装更换装置预制到梁体中，预留孔的定位尺寸可在设计位置扩大10倍～20倍（即基板预留孔的位置只要在设计位置10倍～20倍的范围内，都能将预制梁支座安装到预制梁体和桥墩的设定位置）；

S2、在桥墩设计位置连接一种支座快速安装更换装置；

S3、架梁时将预制梁支座顶部的外连接钢板与一种支座快速安装更换装置的基板连接：通过旋转调节块2和连接块3，将连接块3上的安装通孔31位置快速调整到与支座外连接钢板的孔位对应，然后安装支座锚固螺栓，通过一种支座快速安装更换装置将预制梁支座连接于梁底；

S4、落梁到桥墩上，将预制梁支座底部的外连接钢板与桥墩的一种支座快速安装更换装置连接，通过旋转调节块2和连接块3，将连接块3上的安装通孔31位置快速调整到与支座外连接钢板的孔位对应，然后安装支座锚固螺栓将支座连接于梁底，完成支座的快速安装；

S5、桥墩上如是预留孔现浇，则省略步骤S4；

（二）用一种支座快速安装更换装置快速更换旧桥支座的方法包括下述步骤：

S1、分别将一种支座快速安装更换装置连接在新支座的顶面和底面；

S2、拉出旧支座，安装新支座；

拉出旧支座后，将连接有快速安装更换装置的新支座置于梁底原支座安装部位，通过旋转调节块2和连接块3的相对位置，将连接块3上的安装通孔31快速与梁底、桥墩墩台的原套筒孔位分别重合；

S3、紧固螺栓

通过各螺栓与套筒紧固，将一种支座快速安装更换装置锁紧，从而将新支座与梁体和桥墩固定，完成新支座安装。

工作原理

连接块3呈圆锥台形，圆锥角度与调节块2上的圆锥孔一致，外径大小也能与调节块2的圆锥孔匹配，两者能贴紧配合，在厚度尺寸上，略为比基板厚度薄至少1mm，和调节块2厚度一致，当受力压紧时，锥角使得连接块3与调节块2的紧密配合，连接块3上设置有通孔，螺栓穿过通孔连接到桥梁原支座留在梁体（墩台）内的套筒，使得梁体（墩台）与快速安装装置及支座形成整体，完成安装。安装时，圆锥尖角方向朝向套筒方向，支座安装的螺栓穿过连接块3连接到套筒上，连接块3受螺栓的压紧力通过圆锥边压紧调节块2，调节块2同样通过圆锥边压紧基板，使得几个零件形成受力整体，基板上设置螺纹连接孔与支座连接，使得梁体（墩台）和装置及支座完成传力通道。

弹性滑动装置使得各圆锥面找孔选择时，形成球面滚动摩擦，能方便的旋转对位；连接螺栓9拧紧时，钢珠被压回孔内，各圆锥面从而相互贴合；

连接块3能在调节块2上的圆锥孔内水平旋转，调节块2能在基板上的圆锥孔内水平旋转，连接块3带动其安装通孔内的螺栓在1/4a半径的圆上转动，调节块2带动连接块3在1/4a半径的圆上再进行转动，因此形成了1/4a半径的圆带动另一个1/4a半径的圆形成了一个直径a的扫略面，即连接块3上的通孔可达到该扫略面的任意位置，螺栓通过通孔即可安装上梁（墩）的套筒。

防落压块4通过锁紧螺钉的固定，主要是为了防止基板朝上时，偏心调节块2的掉落。基板朝下时，则不存在掉落风险。

附注1：关于莫氏锥度

莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位；由于锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，又因为是锥度配合，在同一锥度的一定范围内，工件可以自由的拆装。

附注2：关于连接面和安装面

连接面是指基板与桥梁或桥墩连接的一面，安装面是指连接面相对的一面。