周孝林

摘 要：橋梁支座是連接梁上下結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形（位移和轉(zhuǎn)角）可靠地傳遞給橋梁下部結(jié)構(gòu)。其力學性能及可靠性對橋梁的正常承載和安全性有重要的影響。本文主要對一種特殊設計支座進行設計計算。

關鍵詞：一種特殊設計支座;設計計算;重要構(gòu)件

1 概述

目前，鐵路橋梁標準跨度和常用跨度橋梁支座通用安裝圖有以下三類：

（1）通橋（2007）8160客貨共線鐵路常用跨度簡支T梁支座，豎向承載力（1 000～3 000）kN共5級;

（2）通橋（2007）8360客貨共線鐵路常用跨度簡支梁支座，豎向承載力（1 000～7 000）kN共12級;

（3）通橋（2009）8361鐵路常用跨度連續(xù)梁支座，豎向承載力（4 000～45 000）kN共15級。

若支座噸位超過上述使用范圍，需要對支座的安裝尺寸進行特殊設計，特殊設計原則滿足行業(yè)標準和規(guī)范，并結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)需求：

（1）支座必須具有較大噸位支座高承載、高耐磨等特點，以適應荷載相對較大的要求;

（2）根據(jù)最新頒布的鐵道行業(yè)標準TB/T 3320-2013《鐵路橋梁球型支座》要求，為了提高球面光潔度及耐腐蝕能力，球冠襯板凸球面擬采用球面包覆不銹鋼板取代鍍硬鉻處理;

（3）為了確保支座外部防護結(jié)構(gòu)耐久、可靠，擬采用“聚四氟乙烯涂覆玻璃布+不銹鋼護罩”雙層密封防護結(jié)構(gòu)對支座進行保護;

（4）對于鋼桁拱支座，其結(jié)構(gòu)形式宜采用倒置布置（即球面向上布置）方案，目的是為了防止支座在發(fā)生位移后受力中心發(fā)生變化而產(chǎn)生的較大彎矩作用于梁體，對梁體產(chǎn)生不利影響。

2 主要設計內(nèi)容

2.1 滑板材料的選擇

大噸位球型鋼支座主體結(jié)構(gòu)由鋼構(gòu)件和高分子滑板材料組成，鋼構(gòu)件按照設計要求進行防腐處理和正常的養(yǎng)護完全能夠滿足使用壽命要求，大噸位球型鋼支座的使用壽命關鍵在于高分子滑板材料的承載應力和磨耗性能是否滿足設計要求[1]。

2.2 球面包覆不銹鋼板結(jié)構(gòu)設計

支座球冠襯板凸球面按照TB/T 3320要求采用球面包覆不銹鋼板取代鍍硬鉻層，不僅提高了球面光潔度，減小了轉(zhuǎn)動摩擦因素，而且還提高了支座的耐腐蝕能力，延長了支座的使用壽命。

2.3 雙層密封防護結(jié)構(gòu)設計

為了確保支座外部防護結(jié)構(gòu)耐久、可靠，本方案采用了“聚四氟乙烯涂覆玻璃布+不銹鋼護罩”雙層密封防護結(jié)構(gòu)對支座進行保護。

2.4 鋼桁拱支座結(jié)構(gòu)設計

由于鋼桁拱上部結(jié)構(gòu)支承重量大，結(jié)構(gòu)型式復雜，結(jié)構(gòu)支點受力的位移影響較大，支座需采用位移面下置的倒置結(jié)構(gòu)設計（即球面向上布置），這樣能防止支座在發(fā)生位移后受力中心發(fā)生變化而產(chǎn)生的較大彎矩作用于梁體，避免對梁體產(chǎn)生不利影響。同時考慮到鋼桁下弦節(jié)點和支座接觸處為鋼結(jié)構(gòu)件，為了分配鋼結(jié)構(gòu)和支座的受力，支座上設計有載荷分配板，為滿足支座滑板材料的均勻受力，根據(jù)傳力計算要求，按照45°角傳遞，上部載荷傳遞到滑板處，應該覆蓋整個滑板，可以認為支座滑板受力均勻。

3 設計計算書

3.1 主要材料許用應力

3.1.1 改性超高分子量聚乙烯

改性超高分子量聚乙烯設計容許壓應力為，考慮到支座受梁底及支座墊石混凝土局部承壓強度的需要，實際取值為45 MPa，計算時不超過實際取值的5%[2]。

3.1.2 鋼材

各種鋼材容許應力按照TB 10002.3-2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》第7.2條的規(guī)定進行選取，實際計算時不得超過鋼材容許應力的5%。

3.2 支座主要部件設計計算

3.2.1 改性超高分子量聚乙烯設計計算

另外改性超高分子量聚乙烯摩擦系數(shù)、滑板的厚度和外露凸緣高度、球面滑板載荷偏心以及圓心角等按照符合歐洲標準EN1337-2中相關規(guī)定進行設計，這里不作詳細闡述。

3.2.2 鋼構(gòu)件計算校核

這里主要針對縱向活動支座以及錨固螺栓按照理論強度進行計算。

（1）上支座板擋塊設計計算。計算內(nèi)容包括縱向活動支座擋塊彎剪組合應力計算。（2）梁底和墩頂螺栓水平剪力設計計算。錨固螺栓材料為40Cr，并進行調(diào)質(zhì)處理，其強度等級要求達到8.8級。錨固螺栓主要受到剪切應力作用。

3.3 混凝土局部承壓校核

在進行混凝土局部承壓校核時，通常以混凝土標號墩臺頂為C40、梁底為C50，鋼件與混凝土的傳力擴散角為45°進行計算校核。根據(jù)TB 10002.3-2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》第5.2.1條的規(guī)定，不大于3，混凝土的局部承壓容許應力墩臺頂為、梁底為。當β=≈2時，混凝土的局部承壓容許應力墩臺頂為21.6 MPa、梁底為26.8 MPa，再通過在梁體和墩臺的支承部位設置鋼筋網(wǎng)加勁，則完全滿足混凝土局部承壓的要求。

D——滑板材料按照45°傳力擴散角通過鋼件傳遞到支承墊石或梁底的直徑范圍（mm）。

4 結(jié)束語

橋梁支座作為橋梁工程上、下部結(jié)構(gòu)的連接、傳力部件，橋梁支座的優(yōu)、劣直接影響橋梁的整體性能。因此鐵路工程對橋梁支座產(chǎn)品的安全性、耐久性、承載能力、環(huán)境適應性等方面都提出了更高的要求。為了適應市場需要，本文主要介紹了一種特殊支座的結(jié)構(gòu)設計、性能指標、材料選擇、關鍵點控制、計算校核等內(nèi)容。

參考文獻：

[1]莊軍生.橋梁支座[M].遼寧大學出版社，2015年11月第1版.

[2]TB/T 3320-20113，鐵路橋梁球型支座[S].北京：中國鐵道出版社，2013年7月第1版.