理论教育 桥梁支座的种类及应用

桥梁支座的种类及应用

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:桥梁支座按容许变位方式分为固定支座与活动支座。墩顶横梁的横向刚度较小时,应设置横向可转动的桥梁支座。目前,公路桥常用的支座主要有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形钢支座、减隔振支座等。

桥梁支座的种类及应用

1.概述

桥梁支座是设置在桥梁上、下部结构之间的传力和连接装置,其作用是将上部结构的各种荷载传递到墩台上,并适应活荷载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所引起的位移,使桥梁的实际受力情况符合结构计算图式。

桥梁支座按容许变位方式分为固定支座与活动支座。固定支座是容许桥梁上部结构支撑处能在竖直平面内转动,而不能在水平方向移动的支座。除承受竖向压力外,还能承受因车辆制动力、风力、支座摩阻力等引起的水平力。活动支座是容许桥梁上部结构支撑处既能在竖直平面内转动,又能沿桥纵向水平移动的支座。容许水平移动的目的是不使桥梁因受活荷载、温度变化等而产生过大的附加水平反力。活动支座按活动方式可分为滑动支座、滚动支座和摆动支座。

桥梁支座按制作材料分为钢支座(平板支座、弧形支座、摇轴支座、辊轴支座)、橡胶支座(板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形支座、铅芯橡胶支座)、混凝土支座(混凝土铰支座、钢筋混凝土摆柱式支座)等。

桥梁支座按构造形式分为弧形钢板支座、辊轴支座、摇轴支座、板式橡胶支座和盆式橡胶支座等。

2.桥梁支座的布置原则

桥梁支座的布置应遵循以下原则。

(1)当桥梁位于坡道上时固定支座的设置:简支梁桥一般应设在下坡方向的前端,连续梁桥一般应设在下坡方向的桥台上。

(2)当桥梁位于平坡上时固定支座的设置:简支梁桥宜设在主要行车方向的前端,连续梁桥宜设在主要行车方向的前端桥台上。

(3)较长的连续梁桥的固定支座宜设在桥长中间部位的桥墩上,以使其两侧的自由伸缩长度比较均匀。位于山谷地区时,固定支座宜设在相对矮壮的桥墩上,并尽量向中间桥墩设置。

(4)固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方。

(5)固定支座应避开不良地质地段的桥墩。

(6)墩顶横梁的横向刚度较小时,应设置横向可转动的桥梁支座。

(7)在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度。(www.daowen.com)

(8)对于斜交桥及横向易发生变形的桥梁,不宜采用辊轴支座和摇轴支座等。

(9)宽桥、弯桥,支座应根据全桥总布置图、线形、桥梁受力等情况综合布设。当横向有两个以上支座时,应考虑桥的横向变形。当纵向为固定支座时,其相邻横向支座为单向活动支座;当纵向为单向活动支座时,其相邻横向支座为多向活动支座。

(10)在地震区,支座要满足桥梁防震、减震的需要。

3.桥梁支座的常见类型和构造

桥梁支座应根据桥梁的用途、跨径、类型、结构物的高度等因素,视具体情况选用。目前,公路桥常用的支座主要有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形钢支座、减隔振支座等。下面主要介绍板式橡胶支座和盆式橡胶支座。

(1)板式橡胶支座。

①工作原理。板式橡胶支座又称弹性支座,具有足够的竖向刚度以承受垂直荷载,能将上部结构的反力可靠地传递给墩台;有良好的弹性以适应梁端的转动;有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移;还具有构造简单、安装方便、养护简便、易于更换、建筑高度低、有隔振作用等优点。其活动机理是利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角θ,利用其剪切变形实现水平位移Δ。

②主要类型与构造。板式橡胶支座一般分为无加劲支座和加劲支座两种。无加劲支座只有一层纯橡胶板,其容许承压应力约为3000 kPa,故只适用于小跨径桥梁。加劲支座则在几层橡胶片内嵌入刚性加劲物,常用薄钢板作为刚性加劲物。桥梁上常用的板式橡胶支座每层橡胶片厚5 mm,橡胶片间嵌入2 mm厚的薄钢板。钢板的加劲阻止了橡胶片的侧向膨胀,从而提高了橡胶片的抗压能力,支承反力达7000 kN,适用于中等跨径桥梁。

③安装。为使橡胶支座受力均匀,支座安装位置要正确。安装时要避免过大的剪切变形,支座处梁的底面和墩台顶面要清洁、平整,必要时可铺一层薄薄的水泥砂浆。橡胶支座一般直接安装在墩台的顶面或钢筋混凝土支承垫石上,而梁就直接安放在支座上。如果支座比梁肋宽,就应在支座与梁之间设置钢垫板。通常支座无须与墩台或支承垫石固定,在水平荷载较大时,为防止支座滑动,可借助支座顶面、底面上的定位孔来固定。此时,应注意锚钉不能深入支座太多,以免削弱其活动性。

(2)盆式橡胶支座。

①构造及工作原理。一般的板式橡胶支座处于无侧限受压状态,故其抗压强度不高,加之其位移量取决于橡胶的容许剪切变形和支座高度,要求的位移量愈大,支座就要做得愈厚,所以板式橡胶支座的承载能力和位移值受到一定限制。盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的一种橡胶支座。其工作原理:利用底钢盆对橡胶块的三向约束来获得较大的承载能力,利用中间衬板上的聚四氟乙烯板与顶板上不锈钢板的低摩擦系数获得大的转角水平位移,利用钢盆中三向受力的弹性橡胶块的不均匀压缩获得大的转角。

②安装。支座与桥梁上部构造、下部构造的连接方式,可以采用焊接,也可以采用地脚螺栓锚固,或两种办法同时采用,即上部焊接、下部锚固,或下部焊接、上部锚固。当采用焊接时,必须预埋钢板。预埋钢板的厚度和平面几何尺寸均应大于支座顶板或底板的厚度和平面几何尺寸,并有可靠的锚固措施。支座定位后用断续焊接方式将支座顶板、底板与预埋钢板焊在一起并逐步焊满周边。当采用地脚螺栓连接时,支座的上支座板与地脚螺栓应按设计要求做好,再浇上部混凝土。支座的下支座板与墩台的连接则应预留地脚螺栓孔。孔的尺寸应大于或等于3倍地脚螺栓的直径,深度稍大于地脚螺栓的长度。孔中浇筑环氧树脂砂浆,于初凝前插进地脚螺栓并拧上螺母。外露螺母顶面的高度不得大于螺母的厚度,待砂浆完全凝固后再拧紧螺母。

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