桥梁支座具有连接上部结构和下部结构,保持桥跨结构的整体性的作用;同时能将上部结构所受的荷载传递给下部结构,使桥跨结构的实际受力情况与设计的计算图式相符。因而对桥梁支座的研究在桥梁建设中有着非常重要的作用。
1 桥梁支座的种类及其特征
桥梁支座在其发展过程中出现了各种不同的类型,主要包括以下几类。
(1)简易支座。主要是由草席、麻绳垫等松软材料制作而成,通过这些材料剪切变形来实现所需的位移,具有成本较低、制作简便等特点,主要适用于一些小跨径的桥梁。
(2)钢支座。普通钢支座主要由铸钢材料制成,可分为平板支座、弧形支座、摇轴支座以及辊轴支座等,这类支座具有承载能力、刚度均较大等优点,适用于大型桥梁,但同时其也具有构造尺寸大、易生锈、养护费用高等缺点。因而目前对新型钢支座的研究越来越多,新型钢支座采用高强度优质合金钢铸造,并缩小了支座尺寸,并将转动部分镀铬、用耐候钢制造或封闭在油箱内,从而可以有效防止其生锈,延长其使用寿命。
(3)橡胶支座。随着橡胶制作工业的快速发展,橡胶支座因其造价低、构造简单、加工方便、结构高度低、节省钢材等特点,因而在桥梁工程中得到了较为广泛的应用;但其也有些不足,如橡胶容易老化,需经常进行更换。目前主要有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形橡胶支座以及铅芯板式橡胶支座等形式,其中板式支座主要适用于反力小于的中小跨径的公、铁桥梁中;盆式橡胶支座则可适用于一些支座反力较大的大跨径桥梁,球形橡胶支座是在盆式橡胶支座的基础上进一步发展起来的,主要适用于弯桥和一些跨度较大的桥,在提供较大支座反力的同时能够允许产生较大的转角。
(4)特殊桥梁支座。随着桥梁建设的飞速发展,对支座的要求也越来越高,因而在一些特殊场合也就需要使用一些特殊的支座,如抗拉支座、抗震支座等。抗拉支座主要是通过在支座中心埋设一根拉力螺栓或预应力钢筋,将梁底和支座垫石相连,由拉力螺栓或预应力钢筋承受拉力,抗震支座设计的主要是从刚性和柔性两方面进行的,其中多以柔性抗震体系为主,滑动摩擦体系、橡胶类减震类体系以及钢耗能体系等抗震支座的研究技术较为成熟,这些抗震支座体系的主要工作原理是通过调节振动频率比和阻尼比来降低结构的响应,起到抗震的效果。
2 桥梁支座的发展现状
在古代的桥梁中由于受到技术条件的限制,基本都是采用了简易支座。
在19世纪中期,随着钢铁工业的迅速发展,因而在早期的铁路桥梁中大多采用钢支座,但是由于在使用的过程中容易因铸件的锈蚀导致支座的冻死,从而会影响其使用性能。
橡胶支座的出现则是随着橡胶工业的不断发展而迅速发展起来的,在20世纪50年代,橡胶支座在国外就得到了广泛的应用,由于我国的工业、制造业相对比较落后,直至上世纪70年代才开始进行开发应用,目前国内比较常用的是盆式橡胶支座,主要有TPZ、GPZ、QPZ型,现在仍是大跨度桥梁中最主要的支座形式。
随着桥梁技术的发展和为满足某些特殊功能的需要(如抗拉压、抗震等),对一些新型支座的研究也是成为了工程界的一个热点问题,如抗拉压支座以及抗震支座等,其中对抗震支座的研究更为广泛,如防错动平板支座、LRB铅芯橡胶支座、SMA抗震支座等。
