橋梁支座的選型和布置

彭靜美

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

橋梁支座雖然是整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)中很小的一部分，但它對(duì)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(jì)、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(duì)于小跨徑橋梁只作簡(jiǎn)單處理，如滿鋪油毛氈、橡膠板等，而對(duì)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(shí)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(gè)別特殊要求外，幾乎都采用板式橡膠支座和盆式支座。同時(shí)，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(shí)對(duì)橋梁支座的監(jiān)控也在不斷加強(qiáng)，有關(guān)橋梁支座動(dòng)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(diǎn)，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(tái)上去，同時(shí)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(shí)際受力情況符合計(jì)算圖式，并保護(hù)梁端、墩臺(tái)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(dòng)，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(huì)對(duì)橋梁的使用造成不良后果。盡管在橋梁的成本造價(jià)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(tái)，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(shí)大變位的作用。

（3）在車輛行駛時(shí)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(shí)容易實(shí)施。

為使支座具備以上功能，就要求確實(shí)掌握橋梁的靜力特性和動(dòng)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(shí)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(gè)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(duì)較大時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)置多個(gè)水平力分散支座，避免單個(gè)制動(dòng)墩受力過大；

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

（5）對(duì)預(yù)應(yīng)力梁支座不應(yīng)對(duì)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(tái)；

（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(duì)于地震影響地區(qū)，在墩臺(tái)布置空間足夠時(shí)，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(xiàng)

（1）對(duì)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(tái)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(shí)，固定支座宜布置在行車方向前端的墩臺(tái)上。

（2）對(duì)于連續(xù)梁橋及橋面連續(xù)的簡(jiǎn)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(diǎn)的橋墩較高或因地基受力等原因，對(duì)承受水平力十分不利時(shí)，可根據(jù)具體情況將固定支座布置在靠邊的其他墩臺(tái)上。

（3）對(duì)于特別寬的梁橋，應(yīng)設(shè)置沿縱向和橫向均能移動(dòng)的活動(dòng)支座；對(duì)于彎橋，應(yīng)考慮活動(dòng)支座沿弧線方向移動(dòng)的可能性；對(duì)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(gè)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(shí)下市場(chǎng)上扁千斤頂?shù)淖钚『穸龋话阒ё鶋|石厚度以不小于8cm為宜，太厚了也對(duì)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(cuò)臺(tái)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)。《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2004）指出，縱坡不大于1%時(shí)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(duì)于不考慮地震影響的地區(qū)，簡(jiǎn)支梁橋一端設(shè)固定支座，另一端設(shè)活動(dòng)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(dòng)的可能性、支座布置如圖1所。即在固定墩上設(shè)置一個(gè)固定支座，相鄰的支座設(shè)置為橫向可動(dòng)、縱向固定的單向活動(dòng)支座，而在活動(dòng)墩上設(shè)置一個(gè)縱向活動(dòng)支座（與固定支座相對(duì)應(yīng)），其余均設(shè)置多向活動(dòng)支座。

圖1 公路和市政簡(jiǎn)支梁橋支座布置

連續(xù)梁橋每聯(lián)只設(shè)一個(gè)固定支座。為避免梁的活動(dòng)端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點(diǎn)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(duì)于考慮地震影響的地區(qū)，對(duì)跨徑小且不夠布置抗震支座的簡(jiǎn)支梁橋，兩端均設(shè)置板式橡膠支座；對(duì)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(duì)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(dòng)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(jiǎn)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(shí)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(duì)中，但絕對(duì)的對(duì)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唬瑢?duì)橋梁使用安全和壽命有至關(guān)重要的影響，設(shè)計(jì)者及施工人員應(yīng)給予足夠的重視。

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