1.本发明涉及桥梁施工领域，具体涉及一种用于钢拱桥的大推力铰接钢拱脚。
背景技术：
2.随着我国桥梁基础设施发展水平的不断提高，大跨度钢拱桥的使用范围越来越广泛，特别是在城市景观桥梁中，钢拱桥的使用越来越频繁，为减小拱桥基础沉降、温度变化引起的赘余力，通常将拱桥的拱脚做成可以竖向自由转动的铰接，目前较为常用的铰接方式为销轴式铰接、混凝土拱座凹槽嵌入式铰接，这两型形式目前存在以下问题：1、销轴式铰接承载力主要由销轴的抗剪承载力控制，钢构件的抗剪约为抗压承载力的一半，不能充分发挥钢材的强度，经济性不佳，且构造复杂，可靠性低；2、混凝土拱座凹槽嵌入式铰接为拱脚凸型构件直接顶入混凝土拱座开设的凹槽，拱脚凸型构件与混凝土拱座凹槽之间为点接触，接触面积小，容易造成接触面混凝土压碎。
技术实现要素：
3.本发明要解决的技术问题是提高基座的承载力和降低摩擦力，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种用于钢拱桥的大推力铰接钢拱脚。
4.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
5.一种用于钢拱桥的大推力铰接钢拱脚，其特征在于：包括凹形基座、用于降低摩擦系数的滑板垫块、以及与钢主拱相连的凸形转动块；所述凹形基座通过锚栓固定在钢筋混凝土拱座，凹形基座上设有凹槽，滑板垫块的形状与凹槽一致且贴合在凹槽底部，所述凸形转动块一端置于凹形基座的凹槽内，另一端与钢主拱相连。
6.按上述技术方案，所述滑板垫块采用聚四氟乙烯。
7.按上述技术方案，所述凸形转动块包括凸形圆曲面板、若干个用于连接凸形圆曲面板两端部的端封板以及用于增加凸形圆曲面板结构强度的加筋板，所述凸形圆曲面板包括外接触面和内腔面，外接触面与置于凹形基座的滑板垫块相连，加劲板间隔设在凸形圆曲面板的内腔面上；端封板的一面与钢主拱相连，另一面与加劲板和凸形圆曲面板相连。
8.按上述技术方案，所述凹形基座包括固定在钢筋混凝土拱座的垫板、设于垫板左右两侧的侧加劲板、置于侧加劲板之间的支撑板、设于支撑板上部的凹形圆曲面板、以及设于垫板前后侧的限位板，所述支撑板等间隔设在垫板上，侧加劲板和限位板位于支撑板四周，侧加劲板与支撑板垂直设置，限位板与支撑板平行设置且与凹形圆曲面板相连，所述滑板垫块置于凹形圆曲面板上。
9.按上述技术方案，所述支撑板两侧设有与侧加劲板相匹配的内凹槽，侧加劲板置于内凹槽内，将支撑板连成一个整体。
10.按上述技术方案，所述限位板的高度高于凹形圆曲面板上表面的高度，限位板顶在滑板垫块的两侧。
11.按上述技术方案，所述限位板上设有用于固定滑板垫块的限位块，所述限位块位
于凹形圆曲面板的上表面的上方，与凹形圆曲面板上表面之间存在一定间隙，用于放置滑板垫块。
12.按上述技术方案，所述垫板设有若干个轴孔，轴孔阵列布设；垫板通过若干个锚栓穿过轴孔固定在钢筋混凝土拱座上。
13.按上述技术方案，所述支撑板的厚度范围为20mm～40mm，宽度范围为500mm～1000mm。
14.本发明具有以下有益效果：
15.1、本发明在拱座和钢主拱之间设置凹形基座、滑板垫块以及凸形转动块作为拱脚，较现有技术中，拱脚采用拱脚凸型构件直接顶入混凝土拱座开设的凹槽，拱脚凸型构件与混凝土拱座凹槽之间为点接触，接触面积小，容易造成接触面混凝土压碎；而本发明中间设置缓冲部件(凹形基座、滑板垫块以及凸形转动块)，通过增加凹形基座的底部平面的面积来降低局部承压承载力，从而提高拱脚自身的承载力(拱脚自身的承载力由拱脚本身的尺寸和材料强度控制)，并且充分发挥拱脚自身材料的性能，提高装置的可靠性。
16.2、在凹形基座和凸形转动块之间设置聚四氟乙烯滑板垫块，可将转动界面摩擦系数降低至0.04，同等条件下钢-钢、钢-混凝土界面摩擦系数为0.4，为本发明的10倍，本发明竖向转动界面摩擦系数小，可以较为完美的实现拱脚自由转动，真正符合了铰接拱脚的计算假定，从而降低主拱赘余力，改善结构性能。
17.3、本发明构件均为工厂预制，现场拼装，施工快捷方便。
附图说明
18.图1是本发明提供实施例的结构示意图；
19.图2是本发明提供实施例的凸形转动块的结构示意图；
20.图3是本发明提供实施例的凸形转动块内部连接关系图；
21.图4是本发明提供实施例的凹形基座的结构示意图；
22.图5是本发明提供实施例的凹形基座内部连接关系图；
23.图6是本发明提供实施例的限位板的结构示意图；
24.图7是本发明提供实施例的支撑板的结构示意图；
25.图8是本发明提供实施例的滑板垫块的结构示意图；
26.图中，1、凹形基座；1-1、垫板；1-2、侧加劲板；1-3、支撑板；1-4、凹形圆曲面板；1-5、限位板；1-6、限位块；2、滑板垫块；3、钢主拱；4、凸形转动块；4-1、凸形圆曲面板；4-2、端封板；4-3、加筋板；5、锚栓；6、钢筋混凝土拱座；7、支撑钢管。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
28.参照图1～图8所示，本发明提供的一种用于钢拱桥的大推力铰接钢拱脚，包括凹形基座1、用于降低摩擦系数的滑板垫块2、以及与钢主拱3相连的凸形转动块4。凹形基座通过锚栓5固定在钢筋混凝土拱座6上，凹形基座上设有凹槽，滑板垫块的形状与凹槽一致且贴合在凹槽底部，凸形转动块一端置于凹形基座的凹槽内，另一端与钢主拱相连。现有技术中钢主拱与钢筋混凝土拱座直接接触，二者之间的接触面积有限，使得单位混凝土承受的
压强过大，从而出现钢筋混凝土拱座被压坏的情形。本实施方式通过在钢筋混泥土拱座上设置凹形基座，在钢主拱的端部设置凸形转动块，在凹形基座和凸形转动块之间设置滑板垫块；三者形成一个竖向自由转动、水平向严格限位的钢拱桥用的铰接拱脚。凸形转动块设在凹形基座内的凹槽内，使得钢主拱和钢筋混凝土拱座之间存在了一个缓冲带，避免了钢主拱直接与钢筋混凝土拱座接触；并且，凹形基座与钢筋混凝土拱座之间的接触面、凸形转动块与凹形基座之间的接触面均可以增加，使得单位钢筋混凝土拱座受到的压强可以通过增加凹形基座的底面面积而减小，从而避免出现拱座被钢主拱压坏的情形。另外，在凹形基座和凸形转动块之间设置滑板垫块，滑板垫块用来降低凹形基座和凸形转动块之间竖向转动界面的摩擦系数小，较为完美的实现拱脚自由转动，从而降低主拱赘余力，改善结构性能。
29.在一些实施例中，滑板垫块采用聚四氟乙烯，其摩擦系数为0.04，为凸形转动块和凹形基座提供光滑转动接触面，可以较为完美的实现拱脚自由转动，从而降低主拱赘余力，改善本装置的结构性能。
30.在上述的一些实施例中，凸形转动块包括凸形圆曲面板4-1、若干个用于连接凸形圆曲面板两端部的端封板4-2以及用于增加凸形圆曲面板结构强度的加筋板4-3。凸形圆曲面板包括外接触面和内腔面，凸形圆曲面板置于凹形基座的凹槽内，其外接触面与凹槽内的滑板垫块相连；内腔面设有间隔布设的加劲板。端封板置于内腔面的开口处(端封板与凸形圆曲面板的凸起处分别位于凸形转动块的两端)，端封板的一面与钢主拱相连，另一面与加劲板和凸形圆曲面板相连。凸形转动块的外壁面由端封板和凸形圆曲面板组成，内部通过加劲板增加其结构强度。
31.在上述的一些实施例中，凹形基座包括固定在钢筋混凝土拱座的垫板1-1、设于垫板左右两侧的侧加劲板1-2、置于侧加劲板之间的支撑板1-3、设于支撑板上部的凹形圆曲面板1-4、以及设于垫板前后侧的限位板1-5。支撑板等间隔设置在垫板上，侧加劲板和限位板位于支撑板四周，侧加劲板与支撑板垂直设置，限位板与支撑板平行设置且与凹形圆曲面板相连，凹形圆曲面板前后两端均与限位板相连，滑板垫块置于凹形圆曲面板上。支撑板和侧加劲板设在垫块和支撑板之间，为支撑板提供压力支撑；凹形圆曲面板提供转动接触面，与凸形转动块匹配相连，用于传递钢主拱施加给拱座的力；限位板用于限制凹形圆曲面板前后移动；根据装置的结构强度和拱座所受压强的临界值调整垫板的大小，使得在充分发挥本装置结构强度的同时，避免因混凝土单位面积承受的压强过大导致拱座损坏的情况。
32.在上述的一些实施例中，支撑板两侧设有与侧加劲板相匹配的内凹槽，侧加劲板置于内凹槽内，将支撑板连成一个整体，防止单个的支撑板窜动，从而增加本装置的结构强度。限位板的高度高于凹形圆曲面板上表面的高度，限位板顶在滑板垫块的两侧。
33.在上述的一些实施例中，限位板上设有用于固定滑板垫块的限位块1-6，限位块位于凹形圆曲面板的上表面的上方，与凹形圆曲面板上表面之间存在一定间隙，用于放置滑板垫块。限位板和限位块的共同作用下，将滑板垫块固定在凹形基座的凹槽上，防止滑板垫块滑出。
34.在上述的一些实施例中，垫板设有若干个轴孔，轴孔阵列布设；垫板通过若干个锚栓穿过轴孔固定在钢筋混凝土拱座上。
35.在上述的一些实施例中，支撑板的厚度范围为20mm～40mm(本实施例选用30mm)，宽度范围为500mm～1000mm(本实施例选用800mm)。
36.本发明的施工步骤如下：在钢筋混凝土拱座上预埋锚栓；通过锚栓将凹形基座固定在钢筋混凝土拱座上；在凹形基座上设置凹形的滑板垫块(采用聚四氟乙烯材料)；将凸形转动块与凹形的滑板垫块顶紧并转动至设计角度，再用临时支撑钢管7对凸形转动块进行临时固定；安装钢主拱，并将钢主拱与凸形转动块的端封板焊接；最后拆除临时支架，完成钢拱结构安装。
37.本装置的工作原理：
38.拱脚承载力由拱脚自身的承载力和钢筋混凝土拱座局部承压承载力决定，其中拱脚自身的承载力由拱脚本身的尺寸和材料强度控制，钢筋混凝土拱座局部承压承载力由拱脚与凹形基座的接触面积控制。本发明采用凹形基座、滑板垫块以及凸形转动块作为拱脚，可以通过增大凹形基座底面面积来降低钢筋混凝土拱座局部承压承载力。以上措施使得在钢主拱施加给拱脚的压力不变，同等材料用量下，本发明提供的拱脚的承载能力远高于销轴式铰接(销轴式铰接的拱脚采用拱脚凸型构件直接顶入混凝土拱座开设的凹槽，拱脚凸型构件与混凝土拱座凹槽之间为点接触，接触面积小，容易造成接触面混凝土压碎)。本发明由于设置凹形基座，凹形基座与钢筋混凝土拱座的接触面积较大，且可以通过凹形基座底部平面尺寸的变化进行增大。
39.在凹形基座和凸形转动块之间设置聚四氟乙烯滑板垫块，可将转动界面摩擦系数降低至0.04，同等条件下钢-钢、钢-混凝土界面摩擦系数为0.4，为本发明的10倍，本发明竖向转动界面摩擦系数小，可以较为完美的实现拱脚自由转动，真正符合了铰接拱脚的计算假定，从而降低主拱赘余力，改善结构性能。
40.以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。