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        橋梁支座的選型和布置

        2014-07-05 09:38:04彭靜美
        交通運(yùn)輸研究 2014年7期
        關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)置水平

        彭靜美

        (唐山市交通勘察設(shè)計院有限公司,河北 唐山 063000)

        橋梁支座雖然是整個橋梁結(jié)構(gòu)中很小的一部分,但它對橋梁的水平位移、轉(zhuǎn)角及橋面的行車舒適性和平穩(wěn)性等有著重要的影響,其性能的好壞直接關(guān)系到橋梁的使用效果與壽命。因此橋梁支座已成為橋梁整體不可忽視的部分,越來越受到橋梁設(shè)計、研究和施工部門的重視。

        1 橋梁支座的發(fā)展與現(xiàn)狀

        隨著我國公路橋梁技術(shù)的發(fā)展,橋梁支座的類型在不斷更新與增加。20世紀(jì)60年代以前,對于小跨徑橋梁只作簡單處理,如滿鋪油毛氈、橡膠板等,而對較大跨徑的橋梁支座多采用鋼支座和鋼筋混凝土支座。從20世紀(jì)60年代初開始,板式橡膠支座與盆式支座逐漸得以開發(fā)和應(yīng)用,尤其到20世紀(jì)80~90年代,隨著一系列規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布與實施,盆式支座成為我國橋梁最主要的支座形式。

        我國目前橋梁除有個別特殊要求外,幾乎都采用板式橡膠支座和盆式支座。同時,隨著我國橋梁支座的制造和加工水平的提高,研究和開發(fā)了一系列具有特殊用途的支座,如可調(diào)式盆式支座、拉壓式支座、用于地震區(qū)的減震型盆式橡膠支座、HDR系列高阻尼隔震橡膠支座、LNR系列水平力分散型橡膠支座、鉛心隔震橡膠支座及球形抗震支座等。同時對橋梁支座的監(jiān)控也在不斷加強(qiáng),有關(guān)橋梁支座動力性能的研究不斷興起,橋梁支座將更好地滿足我國橋梁建設(shè)的需要。

        2 橋梁支座的作用和功能要求

        在橋梁結(jié)構(gòu)中,支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接點,其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載順適、安全地傳遞到橋墩臺上去,同時保證上部結(jié)構(gòu)在活載、溫度變化、混凝土收縮等因素作用下的自由變形,以便使結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合計算圖式,并保護(hù)梁端、墩臺帽不受損傷。這就要求它具有足夠的豎向剛度和彈性,減輕和緩解橋墩承受的震動,適應(yīng)因溫度、濕度變化引起的橋跨結(jié)構(gòu)脹縮。

        就支座的安裝位置而言,雖然在使用中可以進(jìn)行更換,但更換的成本費(fèi)用、技術(shù)性以及困難均很大,橋梁中大部分支座可謂是永久性的安裝,支座壽命應(yīng)該與橋梁壽命相吻合,否則會對橋梁的使用造成不良后果。盡管在橋梁的成本造價中支座成本僅占很小的比例,但作用卻不可低估,為此,支座就成為橋梁建設(shè)和使用的重要材料之一。

        綜上所述,橋梁支座的主要作用和功能要求如下:

        (1)可靠傳遞上部荷載至墩臺,并保證橋梁主體結(jié)構(gòu)在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下能自由變形。

        (2)在地震和風(fēng)力作用下,具有適用瞬時大變位的作用。

        (3)在車輛行駛時具有緩沖作用,避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

        (4)支座還應(yīng)在后期安裝、維護(hù)和更換時容易實施。

        為使支座具備以上功能,就要求確實掌握橋梁的靜力特性和動力特性,而適當(dāng)選擇支座形式并合理布置就顯得尤為重要。

        3 橋梁支座的選型和布置

        3.1 橋梁支座的選型和布置原則

        橋梁支座的布置主要與橋梁的結(jié)構(gòu)形式及橋梁的寬度有關(guān),布置的合理與否直接影響橋梁的安全舒適性和使用壽命。通常在選擇和布置支座時應(yīng)考慮以下基本原則:

        (1)支座應(yīng)使由梁體變形所產(chǎn)生的縱向位移、橫向位移和縱橫向轉(zhuǎn)角盡量不受約束,若上部結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu),則支座應(yīng)能順應(yīng)橋梁順橋向和橫橋向的變形;

        (2)支座必須能可靠地傳遞豎向力和水平力;

        (3)通常橋梁每聯(lián)必須設(shè)置一個固定支座,并設(shè)置在支座反力較大且梁端的伸縮位移均衡的位置,當(dāng)水平力相對較大時,應(yīng)盡量設(shè)置多個水平力分散支座,避免單個制動墩受力過大;

        (4)墩頂橫梁橫向剛度較小時,應(yīng)布置橫向易轉(zhuǎn)動的支座,同一個橋墩上的支座應(yīng)具有相近的轉(zhuǎn)動剛度;

        (5)對預(yù)應(yīng)力梁支座不應(yīng)對橫向預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生約束,且不應(yīng)把施加給梁體的預(yù)應(yīng)力傳遞給墩臺;

        (6)斜橋和橫向易變形的橋梁不宜使用輥軸支座和搖軸支座;

        (7)對于地震影響地區(qū),在墩臺布置空間足夠時,應(yīng)布置可以分散和緩沖效果好的耗能支座。

        總之,橋梁支座既要有利于傳遞支座反力又能適應(yīng)梁體的自由變形,使橋梁受力更加優(yōu)化。

        3.2 橋梁支座選型和布置中的注意事項

        (1)對于縱坡較大的橋跨結(jié)構(gòu),宜將固定支座布置在標(biāo)高低的墩臺上,以使梁體在豎向荷載沿坡道方向分力的作用下受壓,以便能抵消一部分豎向荷載產(chǎn)生的梁下緣拉力。位于平坡段時,固定支座宜布置在行車方向前端的墩臺上。

        (2)對于連續(xù)梁橋及橋面連續(xù)的簡支梁橋,為使全梁的縱向變形分散在梁的兩端,宜將固定支座設(shè)置在靠近橋跨中心。但若中間支點的橋墩較高或因地基受力等原因,對承受水平力十分不利時,可根據(jù)具體情況將固定支座布置在靠邊的其他墩臺上。

        (3)對于特別寬的梁橋,應(yīng)設(shè)置沿縱向和橫向均能移動的活動支座;對于彎橋,應(yīng)考慮活動支座沿弧線方向移動的可能性;對于身處地震地區(qū)的梁橋,其支座構(gòu)造還應(yīng)考慮橋梁防震設(shè)施,通常應(yīng)確保由多個橋墩分擔(dān)水平力。

        (4)支座一般要求水平放置,不要人為設(shè)置剪力。另外,為了將來更換支座方便,應(yīng)設(shè)置支座墊石,以方便保持支座底水平放置。考慮時下市場上扁千斤頂?shù)淖钚『穸?,一般支座墊石厚度以不小于8cm為宜,太厚了也對梁體穩(wěn)定不利,一般小于30cm,梁體橫坡不大,一般都是水平放置,除非錯臺很嚴(yán)重,則傾斜放置,但要用楔形塊調(diào)平,確保橡膠支座處于水平狀態(tài)?!豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62—2004)指出,縱坡不大于1%時也可以直接放置。

        3.3 橋梁支座的常用布置方式

        橋梁支座的放置主要由橋梁結(jié)構(gòu)形式、橋梁寬度及所處地區(qū)是否考慮地震的影響來確定。

        對于不考慮地震影響的地區(qū),簡支梁橋一端設(shè)固定支座,另一端設(shè)活動支座。公路和市政橋梁由于橋面較寬,因而要考慮支座橫橋向移動的可能性、支座布置如圖1所。即在固定墩上設(shè)置一個固定支座,相鄰的支座設(shè)置為橫向可動、縱向固定的單向活動支座,而在活動墩上設(shè)置一個縱向活動支座(與固定支座相對應(yīng)),其余均設(shè)置多向活動支座。

        圖1 公路和市政簡支梁橋支座布置

        連續(xù)梁橋每聯(lián)只設(shè)一個固定支座。為避免梁的活動端伸縮縫過大,固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。但若該處墩身較高,則應(yīng)考慮避開或采取特殊措施,以避免該墩身承受水平力過大。其支座布置如圖2所示。

        圖2 連續(xù)梁橋支座布置

        對于考慮地震影響的地區(qū),對跨徑小且不夠布置抗震支座的簡支梁橋,兩端均設(shè)置板式橡膠支座;對于跨徑較大且有空間布置抗震支座的,兩端均可布置LNR系列水平力分散型橡膠支座(固定型)或HDR系列高阻尼隔震橡膠支座,支座布置如圖3所示。對于連續(xù)梁橋,則可使用LNR系列水平力分散型橡膠支座或LNR系列水平力分散型橡膠支座(滑動型)與HDR系列高阻尼隔震橡膠支座配合布置,支座布置如圖4所示。

        圖3 地震區(qū)簡支梁橋支座布置

        圖4 地震區(qū)連續(xù)梁橋支座布置

        另外,橋梁的使用效果與支座能否準(zhǔn)確地發(fā)揮功能有著密切的關(guān)系,因此在安放支座時應(yīng)使上部結(jié)構(gòu)的支座位置與下部結(jié)構(gòu)的支座中線對中,但絕對的對中是很難做到的,因此,要注意使可能的偏心在允許范圍內(nèi),不致影響支座的正常工作。

        4 結(jié)語

        綜上所述,選擇適當(dāng)?shù)闹ё⒑侠聿贾檬菢蛄菏┕し浅V匾墓ぷ髦?,對橋梁使用安全和壽命有至關(guān)重要的影響,設(shè)計者及施工人員應(yīng)給予足夠的重視。

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