[发明专利]球冠衬板及其制备方法、球形钢支座

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁、建筑技术领域，具体而言，涉及一种球冠衬板及其制备方法、球形钢支座。

背景技术

目前，球型钢支座作为桥梁、建筑领域的重要构件，一方面起着支撑上部结构荷载的作用，另一方面将上部结构的荷载和变形灵敏地传递给下部结构。球型钢支座通常包括与上部结构相连的上支座板、与下部结构相连的下支座板，以及位于上下支座板之间的球冠。球冠作为传递上部结构、下部结构荷载和变形的主要构件，需要有较高的耐磨性能、较小的粗糙度及摩擦系数。

为了使球冠球面能够灵敏地传递上部结构的荷载和变形，同时在与上支座板底面互相摩擦的过程中有较好的耐磨性能，国内相关铁路、公路标准提出只能采用包覆球面不锈钢板或球面镀铬两种方式。

在实际操作中，球冠包覆的不锈钢板材需要通过球形工装压制成的相应的球形(工装尺寸稍小于球冠球面尺寸)，然后将该球形不锈钢板放置于球冠上，通过加压、焊接的方式使两者结合。该工艺过程多次对不锈钢板材进行加压，大大降低了不锈钢板的耐磨性能和表面光洁度，同时，不锈钢板在与球冠相结合的过程中也存在无法紧密贴合、内部脱空的部位，也会降低球冠的耐磨性能。球冠表面镀铬的方式可以增加球冠的耐磨性能，打磨后能够保证较小的摩擦系数，但该工艺加工周期较长，镀层不均匀、易脱落，对环境污染大。

因此，设计一种耐磨性能好、摩擦系数小、加工效率高以及层间结合紧密的球冠及其制备方法是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球冠衬板及其制备方法，其旨在解决现有的球冠制备方法加工效率低，球冠耐磨性能差、摩擦系数大以及层间结合不紧密的技术问题。

本发明的目的在于提供一种球形钢支座，其旨在解决现有的摩擦式支座中的球冠耐磨性能差、摩擦系数大以及层间结合不紧密的技术问题。

本发明提供的第一种技术方案：一种球冠衬板的制备方法包括以下步骤：

制备球冠基底，所述球冠基底的一侧表面为凸球面；

热喷涂合金保护层，所述合金保护层覆盖在所述凸球面上；

涂覆石墨封闭层，所述石墨封闭层填充在所述合金保护层的空隙处。

进一步地，所述热喷涂为离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂中任意一种。

进一步地，所述热喷涂合金保护层的步骤之前还包括：

对所述球冠基底的所述凸球面进行喷砂预处理。

进一步地，所述涂覆石墨封闭层的步骤之前还包括：

对所述合金保护层的表面进行抛光处理。

进一步地，所述热喷涂合金保护层的步骤中，所述合金保护层的材质选用1Cr3、2Cr13、3Cr3、Cr17中任意一种。

本发明提供的第二种技术方案：一种球冠衬板包括球冠基底、合金保护层和石墨封闭层；所述球冠基底的一侧表面为凸球面；所述合金保护层热喷涂在所述凸球面上；所述石墨封闭层填充在所述合金保护层的空隙处。

本发明提供的第三种技术方案：一种球形钢支座包括上锚碇钢棒、上支座板、上耐磨板、下支座板、下耐磨板、下锚碇钢棒以及上述球冠衬板；

所述上锚碇钢棒固定安装在所述上支座板的顶部，用于连接桥跨结构；所述下锚碇钢棒固定安装在所述下支座板的底部，用于连接桥墩；

所述上支座板、所述上耐磨板、所述球冠衬板、所述下耐磨板、所述下支座板从上至下依次层叠设置；所述下支座板的上表面包括凹球面，所述下耐磨板的下表面与所述凹球面相匹配，所述下耐磨板的上表面与所述凸球面相匹配。

进一步地，所述球冠衬板的上表面开设有凹槽，所述上耐磨板设置在所述凹槽内。

进一步地，所述的球形钢支座还包括上锚碇螺栓和下锚碇螺栓；所述上锚碇螺栓用于将所述上锚碇钢棒连接到所述上支座板上；所述下锚碇螺栓用于将所述下锚碇钢棒连接到所述下支座板上。

相比现有的球冠及其制备方法，本发明提供的球冠衬板及其制备方法的有益效果是：

首先，在球冠基底的凸球面上热喷涂合金保护层，并在合金保护层上涂覆石墨封闭层，使球冠衬板的球面具有良好的耐磨性能、防腐性能以及较小的摩擦系数，而且合金保护层与球冠基底之间贴合紧密，不存在内部脱空的问题。其次，该制备方法不需要任何工装，加工成本低，而且加工效率高，可缩短加工周期。

相比现有的摩擦式支座，本发明提供的球形钢支座的有益效果是：采用了上述球冠衬板，具有良好的耐磨性能、防腐性能以及较小的摩擦系数，而且层结构之间贴合紧密，使球形钢支座使用性能更加良好，使用寿命更长，加工周期更短。

附图说明