橋梁支座及其作用、特點、要求和分類

1/1橋梁支座及其作用、特點、要求和分類√橋梁支座及其作用、特點、要求和分類

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)在荷載、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，能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的全部荷載可靠地傳遞到墩臺上，并同時承受由荷載作用引起的橋跨結(jié)構(gòu)端部的水平位移、轉(zhuǎn)角和變形，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，但更換的成本費用、技術(shù)性以及困難性均很大，橋梁中大部分支座可謂是永久性的安裝，支座壽命應(yīng)該與橋梁的壽命相吻合，否則會對橋梁的使用造成不良的后果。盡管在橋梁的成本造價中支座成本僅占很小的比例，但作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其成本，為此，支座就成為橋梁建設(shè)和使用的重要材料之一。

近年來在橋梁支座使用過程中，支座出現(xiàn)了各種各樣的質(zhì)量問題和質(zhì)量隱患，究其原因可分為產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量和設(shè)計選型三方面。板式橡膠支座的產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量和設(shè)計選型關(guān)系到橡膠支座的使用壽命，需要生產(chǎn)方、施工方和設(shè)計方的緊密配合，任何一方出現(xiàn)問題都將嚴(yán)重影響橡膠支座的使用壽命。

橋梁支座按照其結(jié)構(gòu)可分為3大類：一是橋梁板式橡膠支座；二是盆式支座；三是球形支座。此外，還可按其功能、用途、特性、發(fā)展階段等等。

橋梁盆式橡膠支座的典型事故

案例分析與防治

周明華

東南大學(xué)土木工程學(xué)院南京210096

故。通過事故案例分析，其事故原因有支座設(shè)計布置和選用不當(dāng)、施工安裝技術(shù)不到位和產(chǎn)品質(zhì)量存在缺陷等多種因素所致，這些事故案例已引起專家們的密切關(guān)注。

2、典型事故案例與分析

2.1案例一、2002年青島某市政橋梁，在建設(shè)中發(fā)現(xiàn)箱梁安裝后盆式支座的鋼盆豎向開裂，圖1所示。出現(xiàn)鋼盆開裂事故并不是個別現(xiàn)象，橋梁養(yǎng)護(hù)檢查中發(fā)現(xiàn)已通車的橋梁中也不少。

案例分析：

2.1.1鋼盆鑄造質(zhì)量低劣，盆壁內(nèi)部有缺陷；使用材料不當(dāng)，應(yīng)該是鑄鋼，而有的廠家采用的是鑄鐵，鑄鐵容易開裂；

2.1.2支座墊石不平整和梁底支承接觸面不平整，導(dǎo)致受力不均勻，局部應(yīng)力集中，而使鋼盆豎向開裂。

2.2案例二、2004年某現(xiàn)澆七跨50m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用移動支架施工，第一聯(lián)跨落梁時，箱梁在活動盆式支座上出現(xiàn)滑移，1小時后最大橫向滑移量達(dá)46cm，導(dǎo)致嚴(yán)重事故，見圖2所示。

案例分析：

2.2.1設(shè)計原因：

①支座布置不合理，見圖3所示。七跨50m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋的兩端設(shè)計有伸縮縫，緊靠伸縮縫位置的第一聯(lián)跨布置的4個支座都是多向活動支座是不合理的。由于采用移動支架施工時，其施工順序是從伸縮縫處的第一聯(lián)跨開始，依次向跨中推進(jìn)施工，當(dāng)?shù)谝宦?lián)跨箱梁落梁時，落在4個多向活動支座上，由于未設(shè)臨時支座等于一根簡支梁落在4個球上面，使箱梁成懸浮狀態(tài)。此時支座已不以承受豎向力控制，而是由支座接觸面水平摩擦力來控制。由于活動支座的摩擦系數(shù)很小，實測為0.005。50m跨箱梁的理論自重為1600噸，平均每個支座反力為400噸。而每個支座的摩擦力為400×0.005=2噸，4個支座合起來為8噸，靠8噸的摩擦力支承1600噸的箱梁是不可能的。

圖2箱梁在盆式支座上滑移(第一聯(lián)

圖1盆式支座鋼盆豎向開

的轉(zhuǎn)角，4個多向活動支座上實際產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角有可能達(dá)到0.04rad，已超過支座設(shè)計轉(zhuǎn)角的2倍，這對支座是很不利的。因為支座的設(shè)計轉(zhuǎn)角0.02rad，主要是考慮梁體恒載和活載作用下的轉(zhuǎn)角，并未考慮梁體設(shè)置縱、橫坡所產(chǎn)生的永久轉(zhuǎn)角0.036rad。由于轉(zhuǎn)角過大安裝支座時未加楔塊調(diào)整，這是導(dǎo)致梁體在支座上發(fā)生滑移的第二個因素。安裝布置活動支座就是要求梁體在正常使用時能自由滑動，不滑動就不正常了。由于上述兩個因素，所以落梁后就開始滑動，1個小時橫向滑移量為46cm，將支座內(nèi)的橡膠體大部分?jǐn)D出。

2.2.2、施工原因：由設(shè)計圖可知第一聯(lián)跨箱梁下面布置的是4個多向活動支座，制定施工方案時未考慮落梁時活動支座會產(chǎn)生滑移的防滑措施，未加設(shè)臨時支座，施工方案考慮不周。另外落梁時不同步，有高程先后，反應(yīng)在梁體向縱坡上方向滑移，充分說明梁體上坡方向先落，下坡方向后落，造成高差使梁體產(chǎn)生向上坡方向的水平推力，導(dǎo)致梁體向上坡方向滑移。

案例分析：

對大跨度變截面箱梁采用掛籃懸挑施工，在施工階段箱梁為懸臂受力狀態(tài)與合擾后體系轉(zhuǎn)換為成橋，受力狀態(tài)是完全不同的。施工階段支座受力很小，成橋后橋梁的自重完全由支座承擔(dān)，所以在箱梁合攏后體系轉(zhuǎn)換階段必須將支座的安裝連接板全部拆除，解除約束，使支座按設(shè)計受力狀態(tài)發(fā)揮支座功能。該工程未將連接板拆除，活動支座發(fā)揮滑移功能時受到約束，在成橋后的自重作用下將連接板的連接螺栓和連接板推斷，活動支座的上滑板在約束力作用下被壓彎，使支座的作用功能喪失。

2.4案例四、2005年某特大型橋梁在交工驗收檢查時發(fā)現(xiàn)南北引橋的盆式支座安裝連接板大部分未拆除，見圖6所示。盆式支座類似安裝病害是普遍現(xiàn)象，許多橋梁在通車后，正常養(yǎng)護(hù)檢查時才發(fā)現(xiàn)多數(shù)盆式支座的安裝連接板未拆除，支座上壓板被壓彎，連接板被拉彎或拉斷。

圖6盆式支座連接板未拆除

案例分析：盆式支座出現(xiàn)上述病害，是由于安裝連接板未拆除，導(dǎo)致成橋后支座不能自由滑動所致。

2.5案例五、盆式支座的橡膠體安裝在鋼盆內(nèi)，一般檢測時，不檢測內(nèi)部橡膠層，只是檢測鋼盆的豎向和徑向變形以及活動支座的滑板水平摩擦系數(shù)。養(yǎng)護(hù)檢查時發(fā)現(xiàn)，不少橋梁的盆式支座由于橡膠體的豎向壓縮變形大，支座的上壓板完全作用在鋼盆壁上，而失去橡膠支座的功能和作用，對梁體受力十分不利。所以近幾年，發(fā)現(xiàn)梁體普遍出現(xiàn)裂縫病害，與支座病害也有密切關(guān)系。

案例分析：出現(xiàn)上述內(nèi)容，主要是橡膠配料存在不當(dāng)或摻加再生膠，導(dǎo)致膠料壓縮變形過大所致。

3、事故和病害防治措施

3.1質(zhì)量檢測

單向活動支多向活動支

支座墊石要保證平整，模板和廢棄砼要隨即清除干凈，防止積水導(dǎo)致鋼盆銹蝕，影響支座使用功能。

3.5清除垃圾及廢棄砼

支座墊石要保證平整，模板和廢棄砼要隨即清除干凈，防止積水導(dǎo)致鋼盆銹蝕，影響支座使用功能。

案例分析：

2.1.1鋼盆鑄造質(zhì)量低劣，盆壁內(nèi)部有缺陷；使用材料不當(dāng)，應(yīng)該是鑄鋼，而有的廠家采用的

是鑄鐵，鑄鐵容易開裂；

2.1.2支座墊石不平整和梁底支承接觸面不平整，導(dǎo)致受力不均勻，局部應(yīng)力集中，而使鋼盆豎向開裂。

2.2案例二、2004年某現(xiàn)澆七跨50m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用移動支架施工，第一聯(lián)跨落梁時，箱梁在活動盆式支座上出現(xiàn)滑移，1小時后最大橫向滑移量達(dá)46cm，導(dǎo)致嚴(yán)重事故，見圖2所示。

3、交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁盆式橡膠支座》JT391-1999人民交通出版社1999橋梁盆式橡膠支座的典型事故

4、胡選儒、歐陽先凱等《大噸位橋梁盆式橡膠支座的受力分析、加工質(zhì)量控制與工程應(yīng)用》

中國路橋集團(tuán)新津筑路機(jī)械廠1999年全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集人民交通出版社1999

5、周明華《公路橋梁橡膠支座的使用壽命與應(yīng)用對策》土木工程學(xué)報2005年第6期

6、梅魁、劉利平《200t公路橋梁盆式橡膠支座的研制》云南化工2003年第5期

7、邢月英《公路橋梁盆式橡膠支座新標(biāo)準(zhǔn)修訂介紹》［J］公路1999年第9期

8、周明華主編《土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測》東南大學(xué)出版社2003.9

信息：

周明華，男，教授，高級工程師，東南大學(xué)工程結(jié)構(gòu)與材料試驗中心總工程師，土木工程學(xué)院教授，1996~1997日本愛知工業(yè)大學(xué)訪問學(xué)者，長期從事錨具、橡膠支座、橋梁伸縮裝置等的檢測與試驗研究，國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文40余篇，出版專著2本。

Analysisofthetroubleexample&curemeasureforBasin-shaped

RubbersupportseatinBreidge

ZhouMingHua

(CollegeofcivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing210096)

AbstractComparewithelastomericlaminatedbearing,thepot-typeelastomericpadbearinghavetheoutstandingadvantageofgreatloading,therubberlayerisnoteasilyaginginthesteelbasin,thelongservicelife.Asaresultthepotbearingcanbeappliedextensivelyinbridgeonhighway,railroadsandthemunicipalengineering.Butinactualbridgeengineeringexistthemis-usage,whichusuallycausediseaseandquantitytrouble.Throughanalysisofthepotbearingdiseaseandthetroublewithinactualbridgeengineeringexample,thispaperputtingforwardtocorrespondi