桥梁支座

    架设于墩台上,顶面支承桥梁上部结构的装置。其功能为将上部结构固定于墩台,承受作用在上部结构的各种力,并将它可靠地传给墩台;在荷载、温度、混凝土收缩和徐变作用下,支座能适应上部结构的转角和位移,使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。桥梁支座的构造应符合上部结构的理论计算图式,如支承压力通过一个固定点传递时,支座应设计成只能容许结构端部转动而不能移动的固定支座;如支承压力通过一个固定点且作用在一定的方向传递时,则应设计成既能转动又能移动的活动支座。梁式桥支座有水平双向固定支座(即固定支座)、水平双向活动支座(或称双向活动支座)、水平一向固定一向活动支座(即活动支座)三种,其布置根据桥梁宽度而定。在窄桥中一般只要求沿行车方向自由伸缩移动,其各类支座布置方式如图1a;在宽桥中,因上部结构横向变形也较大,则要求按图1b的方式布置。

支座是桥梁的重要传力装置,设计中除考虑其应有足够的强度、刚度和自由的转动或移动性能外,还应注意便于维修和更换,施工中应重视座板下混凝土垫层的平整,并应根据气温确定其安放位置;在地震区应考虑抗震措施。


桥梁支座的分类

  分别按变形的可能性、所用材料、结构形式三种方法分类。

(一)按支座变形可能性分类

1)固定桥梁支座;

2)单项活动桥梁支座;

3)多项活动桥梁支座。

(二)按支座所用材料分类

1)钢支座:平板支座、弧形支座、摇轴支座、辊轴支座。

2)聚四氟乙烯支座:滑动支座。

3)橡胶支座:板式橡胶支座、盆式橡胶支座、四氟板式橡胶支座。

4)混凝土支座:混凝土较支座

5)铅支座

(三)按支座的结构形式分类

1)弧形支座

2)摇轴支座

3)辊轴支座

4)板式橡胶支座

5)四氟版式橡胶支座

6)盆式橡胶支座

7)球形支座等。

    桥梁支座类型很多,主要根据支承反力、跨度、建筑高度以及预期位移量来选定。传统的常用桥梁支座有:垫层支座、平板支座、弧形支座、摇轴支座、铰式固定支座以及铰式辊轴支座等。


①垫层支座。用油毛毡或石棉板做成垫层支承上部结构,用于跨度小于6米(铁路桥)或10米(公路桥)的简支板式桥和梁式桥。

②平板支座。由上、下两块平面铸钢板(座板)构成,用于跨度小于8米或12米的梁式桥。座板之间如加设销钉,即可构成固定支座。

③弧形支座。其活动支座系由平板支座中的下座板改为圆弧面板而成(图2a),可提高其滑移和转动性能,用于跨度小于20米的公、铁路桥。在座板间加销钉即成固定支座。

④摇轴支座。用铸钢摇轴与上、下座板组成(图2b)的活动支座,用于中等跨度梁式桥。

⑤铰式固定支座。由铸钢上、下摆组成(图2c),两摆之间嵌以摆卡,以控制横向滑动。是用于大跨度梁式桥的固定支座。

⑥铰式辊轴支座。 在铰式固定支座的下摆下面加设锻钢辊轴和铸钢座板而成,辊轴的数量及尺寸根据支承反力的大小来确定。常用于大跨度梁式桥的活动支座。

⑦双向活动支座。系由两层互相叠置,而在正交的两个方向均能滚动的铰式辊轴支座构成,用于宽度大的梁式桥。

桥梁支座的布置

  桥梁支座的布置主要和桥梁的结构形式有关。通常在布置支座时需要考虑以下的基本原则:

  (1)上部结构是空间结构时,支座应能同时适应桥梁顺桥向(X方向)和横桥向(Y方向)的变形;

  (2)支座必须能可靠的传递垂直和水平反力;

  (3)支座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、恒向转角应尽可能不受约束;

  (4)铁路桥梁通常必须在每联梁体上设置一个固定支座;

  (5)当桥梁位于坡道上,固定支座一般应设在下坡方向的桥台上;

  (6)当桥梁位于平坡上,固定支座宜设在主要行车方向的前端桥台上;

  (7)固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方;

  (8)在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度;

  (9)连续梁可能发生支座沉陷时,应考虑制作高度调整的可能性。

  总之,桥梁支座的布置原则是既要便于传递支座反力,又要使支座能充分适应梁体的自由变形。

桥梁支座的安装

  (1)在支座安装之前应对支座的安装位置进行测量检验,支座安装平面应和支座的滑动平面或滚动平面平行,其平行度的偏差不宜超过2‰。

  (2)支座安装前应对活动支座顶、底板的相对位置进行检查。

  (3)支座安装后,滚动和滑动平面应水平,其与理论平面的斜度不大于2‰。支座上、下板中心应对中,其偏差不大于2‰。

  (4)为保证支座安装平整,一般应在支座底面与职称垫石顶面之间,捣筑20~50mm厚的干硬性无收缩砂浆垫层。

桥梁支座的养护

    桥梁支座在使用年限中应定期进行养护,这些工作包括:钢件的表面油漆、辊轴及摇轴转动部分定期擦洗并涂抹润滑油、滑动支座不锈钢表面的擦洗及检查支座的锚栓等等。只有定期养护才能保证支座的正常工作状态。桥梁支座研究发展方向:改善材料,提高强度和抗腐蚀、抗老化性能;减少摩擦系数;简化构造;降低支座的结构高度;提高经济和使用性能;安装和更换方便等。近年来,针对这些目标进行改进的新型支座有:

①优质钢辊轴支座。辊轴及其上、下座板全部进行淬火,可大幅度提高容许荷载并减少结构高度,在主力作用下的赫兹容许压应力(即按赫兹公式计算钢圆柱体与钢板平面接触时的最大承压应力容许值)约2254兆帕。

②改进防锈焊接支座。支座经过全部淬火,并在上下座板面上设防锈焊接层,在主力作用下的赫兹容许压应力约为2156兆帕。

③板式橡胶支座。是一种面支承支座,桥梁中只采用加劲的合成橡胶支座,它是在人工合成氯丁橡胶中夹以刚性加劲层(薄钢板、带孔薄钢板、钢丝网等)构成,以加劲层阻止橡胶侧向膨胀,提高其抗压刚度,利用橡胶支座的压缩差异和剪切变形来适应上部结构支承端的转角与水平位移,容许支承力达1800千牛。这种支座可兼作固定和活动支座之用,构造简单,结构高度很小(1.4~8.5厘米),安装方便,适用面广,可用于斜桥、弯桥;吸震好,适用于地震区;用钢量省,造价低廉;置换方便等。它是一种较完善的支座型式,20世纪60年代以来,采用日广;其主要缺点为抗臭氧、抗氧化、抗低温(低于-30°C)能力差。

④盆式橡胶支座。较板式橡胶支座具有更大的支承力和位移量,系用聚四氟乙烯、氯丁橡胶、不锈钢(或镀铬钢)滑板和钢材组合而成。聚四氟乙烯和不锈钢滑板间的摩擦系数很小( μ=0.018~0.046);氯丁橡胶被密封在钢盆内,处于三向受压应力状态,具有很高的容许承载力,且能灵活转动;钢密封环用以防止橡胶被挤出盆外;橡胶密封圈用邵氏50度的氯丁橡胶制成,用来防止钢盆内橡胶的老化。中国现已制成20兆牛(2000吨)级,并设计了40兆牛(4000吨)级的这种支座。

 
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