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橋梁支座的作用及布設原則

信息來源:http://www.zjcljt.com/ 作者: 發布時間:2019-03-29 14:45

一、橋梁支座的作用和要求
支座設置在橋梁的上部結構與墩台之間,它的作用是:

(1)傳遞上部結構的支承反力,包括恒載和活載引起的豎向力和水平力;
(2)保證結構在活載,溫度變化,混凝土收縮和徐變等因素作用下能自由變形,以使上、下部結構的實際受力情況符合結構的靜力圖式。
二,、橋梁支座的分類
1、按其變位的可能性
固定支座
活動支座
固定支座傳遞豎向力和水平力,允許上部結構在支座處能自由轉動但不能水平移動;
活動支座則隻傳遞豎向力,允許上部結構在支座處既能自由轉動又能水平移動。
活動支座又可分為多向活動支座(縱向,橫向均可自由移動)和單向活動支座(僅一個方向可自由移動)。、

2.按材料分
簡易支座
鋼支座
鋼筋混凝土支座
橡膠支座
特種支座(如減震支座,拉力支座等)


三、橋梁支座的布置原則

(1)對于有坡橋跨結構,易将固定支座布置在标高低的墩台上
(2)對于連續梁橋及橋面連續的簡支梁橋,為使全粱的縱向變形分散在梁的兩端,宜将固定支座設置在靠近橋跨中心;但若中間支點的橋墩較高或因地基受力等原因,對承受水平力十分不利時,可根據具體情況将固定支座布置在靠邊的其它墩台上
(3)對于特别寬的梁橋,尚應設置沿縱向和橫向均能移動的活動支座。對于彎橋則應考慮活動支座沿弧線方向移動的可能性。對于處在地震地區的梁橋,其支座構造還應考慮橋梁防震的設施,通常應确保由多個橋墩分擔水平力。固定支座和活動支座的布置,應以有利于墩台傳遞縱向水平力為原則。(1)對于橋跨結構,最好使梁的下緣在水平力的作用下受壓,從而能抵消一部分豎向荷載在梁下緣産生的拉應力。
(2)對于橋墩,應盡可能使水平力的方向指向河岸,以使橋墩頂部在水平力作用下不是受拉。
(3)對于橋台,應盡可能使水平力的方向指向橋墩中心,以使橋台頂部受壓,并能平衡一部分台後土壓力。
四、橋梁支座布置注意事項:

橋梁支座的布置方式,主要根據橋梁的結構形式及橋梁的寬度确定.
簡支梁橋一端設固定支座,另一端設活動支座.鐵路橋梁由于橋寬較小,支座橫向變位很小,一般隻需設置單向活動支座(縱向活動支座),公路T形梁橋由于橋面較寬,因而要考慮支座橫橋向移動的可能性;即在固定墩上設置一個固定支座,相鄰的支座設置為橫向可動、縱向固定的單向活動支座,而在活動墩上設置一個縱向活動支座(與固定支座相對應),其餘均設置多向活動支座。
連續梁橋每聯隻設一個固定支座。為避免梁的活動端伸縮縫過大;固定支座宜置于每聯的中間支點上。但若該處墩身較高,則應考慮避開或采取特殊措施,以避免該墩身承受水平力過大。
曲線連續梁橋的支座布置會直接影響到梁的内力分布;同時,支座的布置應使其能充分适應曲梁的縱、橫向自由轉動和移動的可能性,通常宜采用球面支座,且為多向活動支座;此外,曲線箱梁中間常設單支點支座,僅在一聯梁的端部(或橋台上)設置雙支座,以承受扭矩,有意将曲梁支點向曲線外側偏離,可調整曲梁的扭矩分布。
當橋梁位于坡道上時,固定支座應設在較低一端,以使梁體在豎向荷載沿坡度方向分力的作用下受壓,以便能抵消一部分豎向荷載産生的梁下緣拉力,當橋梁位于平坡上時,固定支座宜設在主要行車方向的前端。
橋梁的使用效果與支座能否準确地發揮其功能有着密切的關系,因此在安放支座時,應使上部結構的支座位置與下部結構的支座中線對中 ,但絕對的對中是很難做到的,因此要注意使可能的偏心在允許的範圍内,不緻影響支座的正常工作。
正确地确定支座所承受的荷載和活動支座的位移量,關系到支座的使用壽命。一般而言,固定支座除承受豎向壓力外,還必須能承受水平力,其中包括可能産生的制動力、風力、活動支座的摩阻力 、主梁彈性撓曲對支座的拉力等,這些水平力總是應當偏大地取用,且要求支座伸至上、下部結構中進行錨固或銷結。對于彎、斜和寬橋,支座的受力比較複雜,需要認真從三個坐标方向去研究,即使是在同一支座位置,不同的部位在受力上可能會有很大的差别。

位移量的計算要考慮各種可能出現的工況。
(1)對溫差産生的位移 要有足夠的估計。
(2)橋梁的撓曲,基礎的不均勻沉降都會産生縱向位移,對于高橋墩,墩頂位移可通過活動支座上的擋塊加以限制,它能使基底反力變化,并且阻止不均勻沉降;
(3)由于一些不可估計的因素,通常計算的位移量宜乘以1.3左右的安全系數 。
梁橋支座的支承面一般是水平的。

第二節 橋梁支座的類型和構造

一、簡易墊層支座
簡易支座是指在梁底和墩台頂面之間設置墊層來支承上部結構.墊層可用油毛氈,石棉闆或鉛闆等做成,利用這些材料比較柔軟又具有一定強度的特性來适應梁端比較微小的轉動與伸縮變形的要求,并承受支點荷載.固定的一端,加設套在鐵管中的錨釘錨固.錨釘預埋在墩台帽内.簡易支座僅适于跨度10m以下的公路橋和4m以下的鐵路闆橋.由于這種支座自由伸縮性差,為避免主梁端部和墩台混凝土拉裂,宜在支座部位的梁端和墩台頂面布設鋼筋網加強。


二、鋼支座
1、鑄鋼支座
2、特殊鋼支座
鋼支座是靠鋼部件的滾動、搖動和滑動來完成支座的位移和轉動的。
特點:承載能力強,能适應橋梁的位移和轉動的需要,目前仍廣泛應用于鐵路橋梁。鋼支座常用的有鑄鋼支座和特種鋼支座。
1. 鑄鋼支座
(1)平闆支座
(2)弧形支座
(3)搖軸支座
(4)輥軸支座
鑄鋼支座使用碳素鋼或優質鋼經過制模、翻砂、鑄造、熱處理、機械加工和表面處理制成,是一種傳統形式的支座。
各類支座基本上都由可以相對擺動的。所謂上、下擺組成.搖軸與輥軸支座還包括搖軸(可以看作下擺),輥軸與底闆。

三、鋼筋混凝土支座
1. 鋼筋混凝擺柱式支座
鋼筋混凝土擺柱式支座可用于跨徑大于或等于20m的公路梁橋,或跨徑大于13m的公路懸臂梁橋的挂孔.它的水平位移量較大,承載力為5500kN左右,摩阻系數為0.05.
鋼筋混凝土擺柱放在梁底與支承墊石之間,它的上下兩端各放弧形固定鋼支座一座.擺柱由40~50号混凝土制成,柱體内一般按含筋率約為0.5%左右配置豎向鋼筋,同時要配置水平鋼筋網,以承受支座受豎向壓力時所産生的橫向拉力。
2. 混凝土鉸
混凝土鉸有各種類型.橋梁上常用弗萊西奈鉸,它是利用頸縮部分混凝土的雙向或三向應力狀态而使其承壓能力提高,并可沿鉸豎向軸線作少量轉動.混凝土鉸是最簡單,也是最便宜的中心可轉動的支座。混凝土鉸需要在鉸頸上,下設置足以抵抗橫向拉應力的鋼筋,鉸頸高度為鉸頸寬度的1/2~1/3.鉸頸部分應做成順滑的抛物線形,鉸頸兩旁可用瑪締脂或瀝青材料填塞.
混凝土鉸曾多次在大跨徑橋梁中采用,支承反力可達10000kN.它的優點是支座高度小,構造簡單,用鋼量少;缺點是不能抵抗拉力,不能調整高度,轉動量少,不便于更換和修理。

四、橡膠支座

橡膠支座與其它金屬剛性支座相比,具有構造簡單,加工方便,節省鋼材,造價低,結構高度小,安裝方便等一系列優點.此外,橡膠支座能方便地适應任意方向的變形,故對于寬橋,曲線橋和斜橋具有特别的适應性.橡膠的彈性還能消減上,下部結構所受的動力作用,這對于抗震也十分有利。在橋梁工程中使用的橡膠支座大體上可分為兩類,即闆式橡膠支座和盆式橡膠支座。
(1)闆式橡膠支座
(2)盆式橡膠支座
闆式橡膠支座是僅用一塊橡膠闆做成的适用于中,小跨度橋梁的一種簡單橡膠支座,它的活動機理是:利用橡膠的不均勻彈性壓縮實現轉角,利用其剪切變形實現水平位移。
因橡膠與鋼或混凝土之間有足夠大的摩阻力(摩擦系數0.25~0.40)橡膠闆與梁底和墩台頂之間一般無須連接.在墩台頂部,需鋪設一層砂漿,以保證支座放置平穩。采用橡膠支座可以不設固定支座,所有水平力由各個支座均勻分擔,必要時也可采用不等高的橡膠闆來調節各支座傳遞的水平力。
無加勁層的純橡膠支座,由于其容許壓應力甚小,約為3000kPa,故隻适合于小跨徑橋梁.
常用的闆式橡膠支座都用幾層薄鋼闆或鋼絲網作為加勁層,由于橡膠片之間的加勁層能起阻止橡膠片側向膨脹的作用,從而顯著提高了橡膠片的抗壓強度和支座的抗壓剛度,其抗壓容許應力可以達到8~10MPa,而加勁物對橡膠闆的轉動變形和剪切變形幾乎沒有影響.加勁闆式橡膠支座的承載能力可達2000-8000kN,目前已廣泛用于中、小跨度的公路及鐵路橋梁。
國内使用的橡膠以氯丁橡膠為主,也可采用天然橡膠。氯丁橡膠的使用溫度不低于-25℃,天然橡膠不低于-40℃。盆式橡膠支座的一般構造
當活動支座的位移量較大時,要使橡膠闆産生相應較大的剪切變形,就必須增加橡膠闆的厚度.這樣一則多耗材料,再則支座不穩, 而且相鄰支座厚度可能不一,車輛駛過時會産生高差,行車不順。為克服這一缺點,可在用作活動支座的橡膠闆頂面貼一片聚四氟乙烯闆,再在聚四氟乙烯闆與梁底之間墊上一塊光潔度很高的不鏽鋼薄闆.由于聚四氟乙烯闆與 不鏽鋼闆之間的摩阻力極小(摩擦系數小于 橡膠支座0.04)故可利用它們之間的滑動來滿足活動座位移的需要。