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橋樑支座是連接橋樑上部結構和下部結構的重要結構部件。它能將橋樑上部結構的反力和變形(位移和轉角)可靠的傳遞給橋樑下部結構,從而使結構的實際受力情況與計算的理論圖式相符合。

1定義

橋樑支座

  橋樑支座

架設於墩台上,頂面支承橋樑上部結構的裝置。其功能為將上部結構固定於墩台,承受作用在上部結構的各種力,並將它可靠地傳給墩台;在荷載、溫度、混凝土收縮和徐變作用下,支座能適應上部結構的轉角和位移,使上部結構可自由變形而不產生額外的附加內力。
橋樑支座的構造應符合上部結構的理論計算圖式,如支承壓力通過一個固定點傳遞時,支座應設計成只能容許結構端部轉動而不能移動的固定支座;如支承壓力通過一個固定點且作用在一定的方向傳遞時,則應設計成既能轉動又能移動的活動支座。梁式橋支座有水平雙向固定支座(即固定支座)、水平雙向活動支座(或稱雙向活動支座)、水平一向固定一向活動支座(即活動支座)三種,其布置根據橋樑寬度而定。在窄橋中一般只要求沿行車方向自由伸縮移動,其各類支座布置方式如圖1a;在寬橋中,因上部結構橫向變形也較大,則要求按圖1b的方式布置。
橋樑支座
支座是橋樑的重要傳力裝置,設計中除考慮其應有足夠的強度、剛度和自由的轉動或移動性能外,還應注意便於維修和更換,施工中應重視座板下混凝土墊層的平整,並應根據氣溫確定其安放位置;在地震區應考慮抗震措施。

2分類

分別按變形的可能性、所用材料、結構形式三種方法分類。
(一)按支座變形可能性分類
網架橡膠支座

  網架橡膠支座

1)固定支座;
2)單項活動支座;
3)多項活動支座。
(二)按支座所用材料分類
1)鋼支座:平板支座、弧形支座、搖軸支座、輥軸支座。
2)是否帶滑動能力劃分支座:滑動支座、固定支座。
3)橡膠支座:板式橡膠支座(含四氟滑板板式橡膠支座)、盆式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼隔震橡膠支座。
(三)按支座的結構形式分類
球形支座

  球形支座

1)弧形支座
2)搖軸支座
3)輥軸支座
4)板式橡膠支座和四氟版式橡膠支座
5)盆式橡膠支座
6)球形鋼支座
7)拉壓支座 等。
橋樑支座類型很多,主要根據支承反力、跨度、建築高度以及預期位移量來選定。
傳統的常用橋樑支座有:墊層支座、平板支座、弧形支座、搖軸支座、鉸式固定支座以及鉸式輥軸支座等。
①墊層支座。用油毛氈或石棉板做成墊層支承上部結構,用於跨度小於6米(鐵路橋)或10米(公路橋)的簡支板式橋和梁式橋。
②平板支座。由上、下兩塊平面鑄鋼板(座板)構成,用於跨度小於8米或12米的梁式橋。座板之間如加設銷釘,即可構成固定支座。
③弧形支座。其活動支座系由平板支座中的下座板改為圓弧面板而成(圖2a),可提高其滑移和轉動性能,用於跨度小於20米的公、鐵路橋。在座板間加銷釘即成固定支座。
④搖軸支座。用鑄鋼搖軸與上、下座板組成(圖2b)的活動支座,用於中等跨度梁式橋。
⑤鉸式固定支座。由鑄鋼上、下擺組成(圖2c),兩擺之間嵌以擺卡,以控制橫向滑動。是用於大跨度梁式橋的固定支座。
⑥鉸式輥軸支座。 在鉸式固定支座的下擺下面加設鍛鋼輥軸和鑄鋼座板而成(圖2d),輥軸的數量及尺寸根據支承反力的大小來確定。常用於大跨度梁式橋的活動支座。
⑦雙向活動支座。系由兩層互相疊置,而在正交的兩個方向均能滾動的鉸式輥軸支座構成,用於寬度大的梁式橋。

3布置

橋樑支座的布置主要和橋樑的結構形式有關。通常在布置支座時需要考慮以下的基本原則:
(1)上部結構是空間結構時,支座應能同時適應橋樑順橋向(X方向)和橫橋向(Y方向)的變形;
(2)支座必須能可靠的傳遞垂直和水平反力;
(3)支座應使由於梁體變形所產生的縱向位移、橫向位移和縱、恆向轉角應儘可能不受約束;
(4)橋樑通常必須在每聯梁體上設置一個固定支座;
(5)當橋樑位於坡道上,固定支座一般應設在下坡方向的橋台上;
(6)當橋樑位於平坡上,固定支座宜設在主要行車方向的前端橋台上;
(7)固定支座宜設置在具有較大支座反力的地方;
(8)在同一橋墩上的幾個支座應具有相近的轉動剛度;
(9)連續梁可能發生支座沉陷時,應考慮製作高度調整的可能性。
總之,橋樑支座的布置原則是既要便於傳遞支座反力,又要使支座能充分適應梁體的自由變形。

4安裝

橋樑支座

  橋樑支座

(1)在支座安裝之前應對支座的安裝位置進行測量檢驗,支座安裝平面應和支座的滑動平面或滾動平面平行,其平行度的偏差不宜超過2‰。
(2)支座安裝前應對活動支座頂、底板的相對位置進行檢查。
(3)支座安裝后,滾動和滑動平面應水平,其與理論平面的斜度不大於2‰。支座上、下板中心應對中,其偏差不大於2‰。
(4)為保證支座安裝平整,一般應在支座底面與職稱墊石頂面之間,搗築20~50mm厚的干硬性無收縮砂漿墊層。
為了保證橋樑支座的施工質量,以及安裝、調整、觀察、及更換橋樑支座的方便不管是採用現澆梁法還是預製梁法施工,不管是安裝何種類型的橋樑支座,在墩台頂設置支撐墊石是必須的。

5更換

橋樑支座更換施工過程中如何能不破壞橋樑的結構,由於中國在上世紀八、九十年代建造的許多橋樑(主要是空心板和T梁居多)在2000年之後的檢查中發現多數橋樑橡膠支座因質量問題(主要是早年間採用再生橡膠生產的支座耐老化能力不足)或者施工問題,導致發生很多產品損壞、異常移位等問題。因而橡膠支座更換就成為一項重要的工作,由於這些橋樑仍然需要承擔重要的交通運輸任務,為了保證橋樑的行車安全和交通的通暢,必須在不斷交通的情況下更換舊支座,採用普通的千斤頂根本沒有辦法更換橡膠橋樑支座,一般採用薄型專用液壓千斤頂更換。
另外,氣囊千斤頂是一種比較安全的頂升方式,技術設計指標:最大應力1.6MPa,承受最大荷載40t;氣囊幾何尺寸為:長70cm,寬58cm,厚3cm。由於其結構尺寸較小,特別是厚度超薄,實現了其他千斤頂所無法滿足的所需要施工空間小的要求,所以"超低高度氣囊式千斤頂"可以直接在蓋樑上起頂適合於空心板梁頂升以及頂升間隙較小的物體。"超低高度氣囊式千斤頂"不僅在結構尺寸上滿足了直接在蓋樑上起頂及頂升間隙小的要求,同時在頂起施工時的受力分析也完全符合有關要求。為了確保工程施工作業的順利進行,做到心中有數,對空心板的受力、變形做了分析,並進行了力學計算,重在了解結構受力后內部變化情況。
計算模型及參數取一座30m跨空心板橋作為算例,主要計算空心板的橫向受力,尤其是底板部位的橫向受力。分析計算按平面應力模型進行,單元採用8節點等參元。縱向受力長度偏於保守地取用氣囊的順橋向長度L一70cm。對於30m跨徑空心板橋,計算荷載:梁自重為43t,二期恆載為9t。計算結果通過有限元計算,支座更換施工過程中,梁體所受的最大剪應力為1.03MPa。梁體的最大主拉應力5。一3.33MPa,大於正常使用階段荷載組合Ⅱ下的c40混凝土容許主拉應力[d:-]一2.34MPd;與施工階段受彎構件中c40混凝土容許主拉應力[鰳]一3.38MPa非常接近。但考慮到出現較大主拉應力的範圍較小,並且計算時採用了比較保守的縱橋向只有70cm的梁體參與受力的假定,所以頂升過程中,梁體主拉應力基本處於安全範圍內。梁體最大主壓應力S=2.73MPa,遠小於正常使用階段c40混凝土的容許主壓應力18.2MPa。因此,梁體的主壓應力滿足規範要求。
在橋樑橡膠支座更換過程中,一定要對橋樑按基礎、墩台、主梁、橋面系和附屬工程逐一進行全面檢查,並做好記錄和拍照。對於基礎、墩台所存在的病害應先進行處治,然後再處治主梁。需更換支座的,視橋面系和附屬工程的具體情況,決定是否對橋面系和附屬工程予以保留或全部清除;需保留的,要事先對各橋孔的縱向連接予以解除,最後才進行支座更換施工。傳統的施工方法,需要在可利用的擴大基礎或承台上搭設頂升支架實施作業,但頂升點應儘可能地靠近原支點。如果沒有可以利用的擴大基礎或承台,需重新澆注臨時承重基礎,再搭設頂升支架實施作業,這種情況多發生在柱樁對接的橋墩或實體式墩台結構,遇到深水基礎更為困難。
在墩台結構無任何病害的情況下,可直接在蓋梁頂面和空心板梁翼緣板下實施頂升,但要求千斤頂高度一般不超過3cm。採用"超低高度氣囊式千斤頂"來實施就顯得相當方便。準備工作在墩位處設置操作平台,對於無水地段採取搭設支架方式,用普通腳手架鋼管,扣件連接即可;對於水中墩則採用船拼搭設支架。支架強度、穩定性均應滿足作業安全的要求。支架完成後,對各墩位支座進行全面檢查,並做好記錄和編號。根據檢查情況,確定更換支座部位、橋跨和數量,再根據交通運行情況,制定最佳支座更換計劃。在作業前應對千斤頂安放處進行清理,以利於千斤頂及墊板的安放平穩。同時確定千斤頂所使用的墊板,墊板採用鋼板(厚10mm),尺寸不得小於14cm×14cm,在相對應的板式支座前面放置,並準備一定數量的薄鋼板或楔型鋼板,以利於在板梁頂升過程中超墊楔緊。氣囊千斤頂、氣管、閘門使用前應進行荷載試驗,以檢驗各設備的有效性。

6養護

支座在使用年限中應定期進行養護,這些工作包括:鋼件的表面油漆、輥軸及搖軸轉動部分定期擦洗並塗抹潤滑油、滑動支座不鏽鋼表面的擦洗及檢查支座的錨栓等等。只有定期養護才能保證支座的正常工作狀態。
橋樑支座的每次在檢修加固前都必須進行養護檢查工作,這些工作內容不僅可以保證橋樑支座的正常工作,同時也保證了橋樑的正常使用。
下面給大家簡單介紹下橋樑支座的檢修檢查工作內容介紹:
(1)墊層支座的油氈是否有老化斷裂情況;
(2)鋼板滑動支座和弧形支座的是否出現了鏽蝕現象;
(3)擺柱支座是否各部件位置正確,受力是否均勻;
(4)滑動盆式橡膠支座的固定螺栓是否有損壞或者螺母鬆動現象;
(5)橡膠支座是否有老化變形現象發生;
(6)活動支座是否靈活,實際位移是否正確;
還有就是看看低迷那的防水裝置及其排水裝置是否產生漏水,如果這樣長期不管會讓支座產生生鏽、腐蝕,從而無法保證橋樑支座的正常使用。

7施工風險

1 橋樑支座安裝作業過程中應考慮下列主要危險源、危害因素:
(1) 墩頂未設置欄杆、步梯等安全防護設施。
(2) 支座在墩頂存放時固定不牢。
(3) 選用的千斤頂不符合施工要求。
(4) 頂落梁時違規操作
(5) 施工現場違章、疲勞作業。
(6) 支座安裝無防風措施;冬季無防滑措施。
2 支座安裝前,墩頂及支座錨栓孔中的積雪、冰凍、積水和其他雜物應清理乾淨,並採取必要的防滑措施。支座在墩頂存放時,要固定牢固。
3 吊運支座時,墩頂作業人員應待支座穩定后再扶正就位。人工抬運支座時,應協調一致,防止擠壓手腳。
4 簡支梁梁體吊裝架設前,應先將支座安裝在預製梁的底部。上支座板與梁底預埋鋼板間不得有空隙。箱梁支座下的灌漿強度達到20MPa后,擰緊下支座板錨栓,並拆除各支座上、下連接鋼板及螺栓,再拆除臨時千斤頂。
5 頂落梁所用的油壓千斤頂均須附有球形支撐墊、保險圈、升程限孔。共同作用的多台千斤頂應選用同一類型,並用油管並聯。油壓千斤頂、油泵、油管、壓力表等在使用前應分別進行試驗。
6 使用千斤頂頂梁安放支座時,應及時落梁到支座,嚴禁長時間用千斤頂支承梁體。
7 頂落梁時,應有保險設施,隨著活塞起落及時安放或撤除。兩端支點不得同時起落。施頂或縱橫移時,應緩慢平穩,各道工序應派專人檢查,統一指揮。
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