對(duì)橋梁支座各方面的介紹
來源: 管理員 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-09-01 | 643 次瀏覽
橋梁支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件。它能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形（位移和轉(zhuǎn)角）可靠的傳遞給橋梁下部結(jié)構(gòu)，從而使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算的理論圖式相符合。在地震區(qū)應(yīng)考慮抗震措施。
架設(shè)于墩臺(tái)上，頂面支承橋梁上部結(jié)構(gòu)的裝置。其功能為將上部結(jié)構(gòu)固定于墩臺(tái)，承受作用在上部結(jié)構(gòu)的各種力，并將它可靠地傳給墩臺(tái)。在荷載、溫度、混凝土收縮和徐變作用下，支座能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角和位移，使上部結(jié)構(gòu)可自由變形而不產(chǎn)生額外的附加內(nèi)力。
橋梁支座的構(gòu)造應(yīng)符合上部結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算圖式，如支承壓力通過一個(gè)固定點(diǎn)傳遞時(shí)，支座應(yīng)設(shè)計(jì)成只能容許結(jié)構(gòu)端部轉(zhuǎn)動(dòng)而不能移動(dòng)的固定支座。如支承壓力通過一個(gè)固定點(diǎn)且作用在一定的方向傳遞時(shí)，則應(yīng)設(shè)計(jì)成既能轉(zhuǎn)動(dòng)又能移動(dòng)的活動(dòng)支座。梁式橋支座有水平雙向固定支座（即固定支座）、水平雙向活動(dòng)支座（或稱雙向活動(dòng)支座）、水平一向固定一向活動(dòng)支座（即活動(dòng)支座）三種，其布置根據(jù)橋梁寬度而定。在窄橋中一般只要求沿行車方向自由伸縮移動(dòng)，其各類支座布置方式如圖1a。在寬橋中，因上部結(jié)構(gòu)橫向變形也較大，則要求按圖1b的方式布置。
橋梁支座[1]
支座是橋梁的重要傳力裝置，設(shè)計(jì)中除考慮其應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和自由的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)性能外，還應(yīng)注意便于維修和更換，施工中應(yīng)重視座板下混凝土墊層的平整，并應(yīng)根據(jù)氣溫確定其安放位置。在地震區(qū)應(yīng)考慮抗震措施。
分別按變形的可能性、所用材料、結(jié)構(gòu)形式三種方法分類。
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1）固定支座。
2）單項(xiàng)活動(dòng)支座。
3）多項(xiàng)活動(dòng)支座。
（二）按支座所用材料分類
1）鋼支座：平板支座、弧形支座、搖軸支座、輥軸支座。
2）是否帶滑動(dòng)能力劃分支座：滑動(dòng)支座、固定支座。
3）橡膠支座：板式橡膠支座（含四氟滑板板式橡膠支座）、盆式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼隔震橡膠支座。
（三）按支座的結(jié)構(gòu)形式分類
1）弧形支座。
2）搖軸支座。
3）輥軸支座。
4）板式橡膠支座和四氟版式橡膠支座。
5）盆式橡膠支座。
6）球形鋼支座。
7）拉壓支座等。
橋梁支座類型很多，主要根據(jù)支承反力、跨度、建筑高度以及預(yù)期位移量來選定。
傳統(tǒng)的常用橋梁支座有：墊層支座、平板支座、弧形支座、搖軸支座、鉸式固定支座以及鉸式輥軸支座等。
�、賶|層支座。用油毛氈或石棉板做成墊層支承上部結(jié)構(gòu),用于跨度小于6米（鐵路橋）或10米（公路橋）的簡(jiǎn)支板式橋和梁式橋。
�、谄桨逯ё�。由上、下兩塊平面鑄鋼板（座板）構(gòu)成,用于跨度小于8米或12米的梁式橋。座板之間如加設(shè)銷釘，即可構(gòu)成固定支座。
③弧形支座。其活動(dòng)支座系由平板支座中的下座板改為圓弧面板而成（圖2a），可提高其滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)性能，用于跨度小于20米的公、鐵路橋。在座板間加銷釘即成固定支座。
�、軗u軸支座。用鑄鋼搖軸與上、下座板組成(圖2b)的活動(dòng)支座，用于中等跨度梁式橋。
�、葶q式固定支座。由鑄鋼上、下擺組成（圖2c）,兩擺之間嵌以擺卡,以控制橫向滑動(dòng)。是用于大跨度梁式橋的固定支座。
�、捭q式輥軸支座。在鉸式固定支座的下擺下面加設(shè)鍛鋼輥軸和鑄鋼座板而成，輥軸的數(shù)量及尺寸根據(jù)支承反力的大小來確定。常用于大跨度梁式橋的活動(dòng)支座。
�、唠p向活動(dòng)支座。系由兩層互相疊置，而在正交的兩個(gè)方向均能滾動(dòng)的鉸式輥軸支座構(gòu)成，用于寬度大的梁式橋。
橋梁支座的布置主要和橋梁的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。通常在布置支座時(shí)需要考慮以下的基本原則：
�。�1）上部結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)時(shí)，支座應(yīng)能同時(shí)適應(yīng)橋梁順橋向（X方向）和橫橋向（Y方向）的變形。
�。�2）支座必須能可靠的傳遞垂直和水平反力。
�。�3）支座應(yīng)使由于梁體變形所產(chǎn)生的縱向位移、橫向位移和縱、橫向轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能不受約束。
�。�4）橋梁通常必須在每聯(lián)梁體上設(shè)置一個(gè)固定支座。
�。�5）當(dāng)橋梁位于坡道上，固定支座一般應(yīng)設(shè)在下坡方向的橋臺(tái)上。
�。�6）當(dāng)橋梁位于平坡上，固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端橋臺(tái)上。
（7）固定支座宜設(shè)置在具有較大支座反力的地方。
�。�8）在同一橋墩上的幾個(gè)支座應(yīng)具有相近的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度。
�。�9）連續(xù)梁可能發(fā)生支座沉陷時(shí)，應(yīng)考慮制作高度調(diào)整的可能性。
總之，橋梁支座的布置原則是既要便于傳遞支座反力，又要使支座能充分適應(yīng)梁體的自由變形。
�。�1）在支座安裝之前應(yīng)對(duì)支座的安裝位置進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)，支座安裝平面應(yīng)和支座的滑動(dòng)平面或滾動(dòng)平面平行，其平行度的偏差不宜超過2‰。
�。�2）支座安裝前應(yīng)對(duì)活動(dòng)支座頂、底板的相對(duì)位置進(jìn)行檢查。
�。�3）支座安裝后，滾動(dòng)和滑動(dòng)平面應(yīng)水平，其與理論平面的斜度不大于2‰。支座上、下板中心應(yīng)對(duì)中，其偏差不大于2‰。
（4）為保證支座安裝平整，一般應(yīng)在支座底面與職稱墊石頂面之間，搗筑20～50mm厚的干硬性無收縮砂漿墊層。
為了保證橋梁支座的施工質(zhì)量，以及安裝、調(diào)整、觀察、及更換橋梁支座的方便不管是采用現(xiàn)澆梁法還是預(yù)制梁法施工，不管是安裝何種類型的橋梁支座，在墩臺(tái)頂設(shè)置支撐墊石是必須的。
橋梁支座更換施工過程中如何能不破壞橋梁的結(jié)構(gòu),由于我國(guó)在上世紀(jì)八、九十年代建造的許多橋梁(主要是空心板和T梁居多)在2000年之后的檢查中發(fā)現(xiàn)多數(shù)橋梁橡膠支座因質(zhì)量問題（主要是早年間采用再生橡膠生產(chǎn)的支座耐老化能力不足）或者施工問題，導(dǎo)致發(fā)生很多產(chǎn)品損壞、異常移位等問題。因而橡膠支座更換就成為一項(xiàng)重要的工作，由于這些橋梁仍然需要承擔(dān)重要的交通運(yùn)輸任務(wù)，為了保證橋梁的行車安全和交通的通暢，必須在不斷交通的情況下更換舊支座，采用普通的千斤頂根本沒有辦法更換橡膠橋梁支座，一般采用薄型專用液壓千斤頂更換。
另外，氣囊千斤頂是一種比較安全的頂升方式，技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)：最大應(yīng)力1.6MPa，承受最大荷載40t。氣囊?guī)缀纬叽鐬椋洪L(zhǎng)70cm，寬58cm，厚3cm。由于其結(jié)構(gòu)尺寸較小，特別是厚度超薄，實(shí)現(xiàn)了其他千斤頂所無法滿足的所需要施工空間小的要求，所以"超低高度氣囊式千斤頂"可以直接在蓋梁上起頂適合于空心板梁頂升以及頂升間隙較小的物體。"超低高度氣囊式千斤頂"不僅在結(jié)構(gòu)尺寸上滿足了直接在蓋梁上起頂及頂升間隙小的要求，同時(shí)在頂起施工時(shí)的受力分析也完全符合有關(guān)要求。為了確保工程施工作業(yè)的順利進(jìn)行，做到心中有數(shù)，對(duì)空心板的受力、變形做了分析，并進(jìn)行了力學(xué)計(jì)算，重在了解結(jié)構(gòu)受力后內(nèi)部變化情況。
計(jì)算模型及參數(shù)取一座30m跨空心板橋作為算例，主要計(jì)算空心板的橫向受力，尤其是底板部位的橫向受力。分析計(jì)算按平面應(yīng)力模型進(jìn)行，單元采用8節(jié)點(diǎn)等參元�？v向受力長(zhǎng)度偏于保守地取用氣囊的順橋向長(zhǎng)度L一70cm。對(duì)于30m跨徑空心板橋，計(jì)算荷載：梁自重為43t，二期恒載為9t。計(jì)算結(jié)果通過有限元計(jì)算，支座更換施工過程中，梁體所受的最大剪應(yīng)力為1.03MPa。梁體的最大主拉應(yīng)力5。一3.33MPa，大于正常使用階段荷載組合Ⅱ下的c40混凝土容許主拉應(yīng)力[d：-]一2.34MPd。與施工階段受彎構(gòu)件中c40混凝土容許主拉應(yīng)力[鰳]一3.38MPa非常接近。但考慮到出現(xiàn)較大主拉應(yīng)力的范圍較小，并且計(jì)算時(shí)采用了比較保守的縱橋向只有70cm的梁體參與受力的假定，所以頂升過程中，梁體主拉應(yīng)力基本處于安全范圍內(nèi)。梁體最大主壓應(yīng)力S=2.73MPa，遠(yuǎn)小于正常使用階段c40混凝土的容許主壓應(yīng)力18.2MPa。因此，梁體的主壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。
在橋梁橡膠支座更換過程中，一定要對(duì)橋梁按基礎(chǔ)、墩臺(tái)、主梁、橋面系和附屬工程逐一進(jìn)行全面檢查，并做好記錄和拍照。對(duì)于基礎(chǔ)、墩臺(tái)所存在的病害應(yīng)先進(jìn)行處治，然后再處治主梁。需更換支座的，視橋面系和附屬工程的具體情況，決定是否對(duì)橋面系和附屬工程予以保留或全部清除。需保留的，要事先對(duì)各橋孔的縱向連接予以解除，最后才進(jìn)行支座更換施工。傳統(tǒng)的施工方法，需要在可利用的擴(kuò)大基礎(chǔ)或承臺(tái)上搭設(shè)頂升支架實(shí)施作業(yè)，但頂升點(diǎn)應(yīng)盡可能地靠近原支點(diǎn)。如果沒有可以利用的擴(kuò)大基礎(chǔ)或承臺(tái)，需重新澆注臨時(shí)承重基礎(chǔ)，再搭設(shè)頂升支架實(shí)施作業(yè)，這種情況多發(fā)生在柱樁對(duì)接的橋墩或?qū)嶓w式墩臺(tái)結(jié)構(gòu)，遇到深水基礎(chǔ)更為困難。
在墩臺(tái)結(jié)構(gòu)無任何病害的情況下，可直接在蓋梁頂面和空心板梁翼緣板下實(shí)施頂升，但要求千斤頂高度一般不超過3cm。采用"超低高度氣囊式千斤頂"來實(shí)施就顯得相當(dāng)方便。準(zhǔn)備工作在墩位處設(shè)置操作平臺(tái)，對(duì)于無水地段采取搭設(shè)支架方式，用普通腳手架鋼管，扣件連接即可。對(duì)于水中墩則采用船拼搭設(shè)支架。支架強(qiáng)度、穩(wěn)定性均應(yīng)滿足作業(yè)安全的要求。支架完成后，對(duì)各墩位支座進(jìn)行全面檢查，并做好記錄和編號(hào)。根據(jù)檢查情況，確定更換支座部位、橋跨和數(shù)量，再根據(jù)交通運(yùn)行情況，制定最佳支座更換計(jì)劃。在作業(yè)前應(yīng)對(duì)千斤頂安放處進(jìn)行清理，以利于千斤頂及墊板的安放平穩(wěn)。同時(shí)確定千斤頂所使用的墊板，墊板采用鋼板(厚10mm)，尺寸不得小于14cm×14cm，在相對(duì)應(yīng)的板式支座前面放置，并準(zhǔn)備一定數(shù)量的薄鋼板或楔型鋼板，以利于在板梁頂升過程中超墊楔緊。氣囊千斤頂、氣管、閘門使用前應(yīng)進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)各設(shè)備的有效性。
