桥梁支座—保护桥梁结构

2020-08-17
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一、桥梁支座简介

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,位于桥梁和垫石之间,其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥墩台上去,同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下的自由变形,以便使结构的实际受力情况符合计算图式,并保护梁端、墩台帽不受损伤。

桥梁支座

二、桥梁支座的受力原理

桁架由上弦、下弦、腹杆组成;腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆;由于杆件本身长细比较大,虽然杆件之间的连接可能是“固接”,但是实际杆端弯矩一般都很小,因此,设计分析时可以简化为“铰接”。简化计算时,杆件都是“二力杆”,承受压力或者拉力。

由于桥梁跨度都较大,而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱,因此,“平面外”需要设置支撑。设计桥梁时,“平面外”一般也是设计成桁架形式,这样,桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。

有些桥梁桥面设置在上弦,因此力主要通过上弦传递;也有的桥面设置在下弦(比如现在比较多的高速公路桥梁采用这种形式),由于平面外刚度的要求,上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。

桁架的弦杆在跨中部分受力比较大,向支座方向逐步减小;而腹杆的受力主要在支座附件最大,在跨中部分腹杆的受力比较小,甚至有理论上的“零杆”。

三、桥梁支座的分类

1、按变形方向分为:固定支座、单向活动支座和多向活动支座。

2、按材料不同分为:钢支座、聚四氟乙烯支座(滑动支座)、橡胶支座、混凝土支座和铅支座等。

3、按结构形式分为:弧形支座、摇轴支座、辊轴支座、板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座。

四、桥梁支座的选用

1、公路桥梁对于高速公路桥梁和一些小型公路桥梁,由于其跨径小、上部结构的反力及变形小,一般选用板式橡胶支座。对于跨公路、跨铁路、跨江河、跨海的桥梁,由于其跨径较大、上部结构的反力及变形大,一般选用盆式橡胶支座或球型支座

2、桥梁设计为保证其规范性,一般采用专图形式进行设计,各设计院在设计中直接根据实际情况进行选图设计。目前形成专图的支座产品主要有铸钢支座(包括摇轴、辊轴和铰轴支座)、盆式橡胶支座、柱面支座和球型支座等。球型支座由于其承载力高、传力均匀、耐久性好等特点,多用于连续梁及有特殊要求的桥梁设计中,现也开始逐步取代盆式橡胶支座使用于简支梁桥中。

3、其它特殊支座选用。对于处于地震带上的公路、铁路桥梁,为减小地震灾害,现多选用抗震支座或减隔震支座产品。对于上部结构存在向上的反力的桥梁,一般选用拉压支座。对于悬索桥、斜拉桥等存在漂浮结构的桥梁,在梁体横向一般需要选用抗风支座产品。对于沿海及跨海桥梁,为保证支座使用寿命,则多选用耐蚀支座产品(一般为耐蚀球型支座)。对于跨铁路、高山跨峡谷的桥梁,为了不干扰铁路运行和减小施工难度,多选用转体法施工,因此多选用转体球铰产品。对于在高纬度地区低温环境,为保证钢材应力,多选用低温用支座。

桥梁支座安装

五、桥梁支座的布置原则

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。

六、桥梁支座的基本要求

1、桥梁支座的材料、质量和规格必须满足设计和有关规范的要求,经验收合格后方可安装。  

2、桥梁支座底板调平砂浆性能应符合设计要求,灌注密实,不得留有空洞。  

3、桥梁支座上下各部件纵轴线必须对正。当安装时温度与设计要求不同时,应通过计算设置支座顺桥向预偏量。  

4、桥梁支座不得发生偏斜、不均匀受力和脱空现象。滑动面上的四氟滑板和不锈钢板不得有划痕、碰伤等,位置正确,安装前必须涂上硅脂油。

七、桥梁支座的安装

不同类型的支座有不同的安装方法和工艺,但都应遵守以下施工要点:

1、雨季施工:

(1)雨天禁止进行混凝土及砂浆灌注。

(2)盆式支座及球形支座安装完毕后,在上部结构混凝土浇筑前应对其采取覆盖措施,以免雨水浸入。

2、冬季施工时应采取有效保温措施,确保混凝土及砂浆在达到临界强度前不受冻。

3、当上部结构预制梁板就位不准确或梁板与支座不密贴时,必须吊起梁板重新就位或垫钢板消除缝隙,不得用撬棍移动梁板。

4、当支座钢体采用焊接时,要将橡胶块用阻燃材料予以适当覆盖遮挡,防止烧伤支座,并避免钢体受热。

5、支座检查:

(1)桥梁支座运营一年后应进行检查,要派专业人员,对桥梁支座围板进行检查,查看锚栓有否剪断,两侧位移值是否均匀,并逐个记录支座位移值。

(2)一定要认真测量并校核检查盆式橡胶支座高度是否有变化,校核支座内聚四氟乙烯板的磨耗,如发现高度变化超过3mm时,应进一步检查聚四氟乙烯板的状况。

(3)如果发现橡胶支座周围的杂物和灰尘一定要仔细清除,并用棉丝仔细擦净不锈钢表面的灰尘。

(4)可以定期对桥梁支座钢件进行油漆防锈(不锈钢滑动面不得有油漆)。

桥梁支座更换

八、桥梁支座的更换注意事项

1、保证顶升时梁体不会因局部应力突然增加而受到破坏。在顶升梁体时,梁体会出现因局部应力的突然增加而造成应力集中的现象,而当取消梁体顶升时,应力会突然得到释放,这样一来,梁体的薄弱环节会因为受力的变化造成对梁体的破坏。针对这种现象,在进行梁体顶升时,我们要进行精密的计算,来控制总的顶升量。当采取分级顶升的方法时,总的顶升会通过几级小的顶升来分别完成,因此需要注意的是当每一级提升量到位后要用垫块垫牢,然后才能对当前级的千斤顶进行卸载,在对桥梁支座采取顶升后静止1个小时,再进入到下一级的顶升作业,并逐步依次进行。

2、保证顶升时梁体局部混凝土不受破坏。在顶升梁体时,因梁体的巨大自重所应用的大吨位千斤顶,在梁体的局部单位面积上产生的顶升力会大于混凝土的抗压强度,因此会造成混凝土局部压碎现象,影响梁体的完整度和质量安全。因此,针对这种现象,可以在千斤顶上下各设置一块钢板,通过计算确定钢板的面积和厚度,增加梁体的受力面积,分散千斤顶的破坏力,以实现单位面积上的顶升力小于混凝土的抗压强度,并在钢板与混凝土之间垫一层起缓冲作用的硬木板,确保梁体混凝土局部不受破坏。

3、防止梁体横向位移而导致失稳破坏所有的中小桥的盖梁,两端已有防侧移的钢筋混凝土挡块,在顶升前仔细检查,每一个挡块发现有破损现象时要进行修复,待修复后才能进行顶升施工,必要时可在两侧设置防侧移的限位装置。

4、防止梁体纵向滑移而导致构件间的破坏,顶升因桥梁规模较小,根据桥梁施工方的指导意见更换支座时,不影响桥面系统。当每座桥为三跨简支空心板桥,在每座桥的两端桥台处各设有一道毛勒伸缩缝。所以我们考虑先整体顶升中间盖梁上的四个梁端,然后再单独顶升桥台处的梁端。在顶升中间盖梁上的四个梁端时,桥台处梁端有可能产生滑移,造成毛勒缝处梁端与桥台产生挤压破坏。顶升时毛勒缝内用钢板设置一限位装置,但必须保证该梁端处于铰接状态。

5、建立观察系统,顶升系统较单一力学模型简单、直观,所以不采用应力应变仪监测,但必须派两名技术人员在顶升过程中对梁体进行观察,一旦发现问题,立即停止顶升,待问题解决后再进行顶升。

九、桥梁支座的价格行情

桥梁支座价格

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