对桥梁支座各方面的介绍
来源: 管理员 | 发布时间: 2021-09-01 | 414 次浏览
桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。它能将桥梁上部结构的反力和变形（位移和转角）可靠的传递给桥梁下部结构，从而使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合。在地震区应考虑抗震措施。
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。
桥梁支座[1]
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。
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）固定支座。
2）单项活动支座。
3）多项活动支座。
（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）是否带滑动能力划分支座：滑动支座、固定支座。
3）橡胶支座：板式橡胶支座（含四氟滑板板式橡胶支座）、盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼隔震橡胶支座。
（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）板式橡胶支座和四氟版式橡胶支座。
5）盆式橡胶支座。
6）球形钢支座。
7）拉压支座等。
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、横向转角应尽可能不受约束。
（4）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。
（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。
为了保证桥梁支座的施工质量，以及安装、调整、观察、及更换桥梁支座的方便不管是采用现浇梁法还是预制梁法施工，不管是安装何种类型的桥梁支座，在墩台顶设置支撑垫石是必须的。
桥梁支座更换施工过程中如何能不破坏桥梁的结构,由于我国在上世纪八、九十年代建造的许多桥梁(主要是空心板和T梁居多)在2000年之后的检查中发现多数桥梁橡胶支座因质量问题（主要是早年间采用再生橡胶生产的支座耐老化能力不足）或者施工问题，导致发生很多产品损坏、异常移位等问题。因而橡胶支座更换就成为一项重要的工作，由于这些桥梁仍然需要承担重要的交通运输任务，为了保证桥梁的行车安全和交通的通畅，必须在不断交通的情况下更换旧支座，采用普通的千斤顶根本没有办法更换橡胶桥梁支座，一般采用薄型专用液压千斤顶更换。
另外，气囊千斤顶是一种比较安全的顶升方式，技术设计指标：最大应力1.6MPa，承受最大荷载40t。气囊几何尺寸为：长70cm，宽58cm，厚3cm。由于其结构尺寸较小，特别是厚度超薄，实现了其他千斤顶所无法满足的所需要施工空间小的要求，所以"超低高度气囊式千斤顶"可以直接在盖梁上起顶适合于空心板梁顶升以及顶升间隙较小的物体。"超低高度气囊式千斤顶"不仅在结构尺寸上满足了直接在盖梁上起顶及顶升间隙小的要求，同时在顶起施工时的受力分析也完全符合有关要求。为了确保工程施工作业的顺利进行，做到心中有数，对空心板的受力、变形做了分析，并进行了力学计算，重在了解结构受力后内部变化情况。
计算模型及参数取一座30m跨空心板桥作为算例，主要计算空心板的横向受力，尤其是底板部位的横向受力。分析计算按平面应力模型进行，单元采用8节点等参元。纵向受力长度偏于保守地取用气囊的顺桥向长度L一70cm。对于30m跨径空心板桥，计算荷载：梁自重为43t，二期恒载为9t。计算结果通过有限元计算，支座更换施工过程中，梁体所受的最大剪应力为1.03MPa。梁体的最大主拉应力5。一3.33MPa，大于正常使用阶段荷载组合Ⅱ下的c40混凝土容许主拉应力[d：-]一2.34MPd。与施工阶段受弯构件中c40混凝土容许主拉应力[鳓]一3.38MPa非常接近。但考虑到出现较大主拉应力的范围较小，并且计算时采用了比较保守的纵桥向只有70cm的梁体参与受力的假定，所以顶升过程中，梁体主拉应力基本处于安全范围内。梁体最大主压应力S=2.73MPa，远小于正常使用阶段c40混凝土的容许主压应力18.2MPa。因此，梁体的主压应力满足规范要求。
在桥梁橡胶支座更换过程中，一定要对桥梁按基础、墩台、主梁、桥面系和附属工程逐一进行全面检查，并做好记录和拍照。对于基础、墩台所存在的病害应先进行处治，然后再处治主梁。需更换支座的，视桥面系和附属工程的具体情况，决定是否对桥面系和附属工程予以保留或全部清除。需保留的，要事先对各桥孔的纵向连接予以解除，最后才进行支座更换施工。传统的施工方法，需要在可利用的扩大基础或承台上搭设顶升支架实施作业，但顶升点应尽可能地靠近原支点。如果没有可以利用的扩大基础或承台，需重新浇注临时承重基础，再搭设顶升支架实施作业，这种情况多发生在柱桩对接的桥墩或实体式墩台结构，遇到深水基础更为困难。
在墩台结构无任何病害的情况下，可直接在盖梁顶面和空心板梁翼缘板下实施顶升，但要求千斤顶高度一般不超过3cm。采用"超低高度气囊式千斤顶"来实施就显得相当方便。准备工作在墩位处设置操作平台，对于无水地段采取搭设支架方式，用普通脚手架钢管，扣件连接即可。对于水中墩则采用船拼搭设支架。支架强度、稳定性均应满足作业安全的要求。支架完成后，对各墩位支座进行全面检查，并做好记录和编号。根据检查情况，确定更换支座部位、桥跨和数量，再根据交通运行情况，制定最佳支座更换计划。在作业前应对千斤顶安放处进行清理，以利于千斤顶及垫板的安放平稳。同时确定千斤顶所使用的垫板，垫板采用钢板(厚10mm)，尺寸不得小于14cm×14cm，在相对应的板式支座前面放置，并准备一定数量的薄钢板或楔型钢板，以利于在板梁顶升过程中超垫楔紧。气囊千斤顶、气管、闸门使用前应进行荷载试验，以检验各设备的有效性。
