桥梁支承高度研究及相关问题探讨

吴婷婷，何建华

(1.江西省交通规划勘察设计院；2.江西省交通科学研究院)



桥梁支承高度研究及相关问题探讨

吴婷婷1，何建华2

(1.江西省交通规划勘察设计院；2.江西省交通科学研究院)

在数值分析的基础上，对公路桥涵国标通用图所列各型主梁结构，建议了可同时满足支座组装和更换支座要求的支承高度值，并对几个相关问题进行了进入探讨，可供同类桥梁设计参考。

桥梁；支承高度；空心板；小箱梁；现浇箱梁

1 研究对象设定

1.1 主梁结构

考虑到成果的通用性，本次以2007年公开发行的《中华人民共和国交通行业公路桥涵通用图》系列所列空心板、T梁、小箱梁、现浇连续箱梁为研究对象，对未列入的其它各类主梁结构，建议控制最小垫石厚度不小于6 cm，并由此反推算支承高度，垫石过薄可能会造成支座更换时操作空间不足。

1.2 千斤顶类型

市场上的千斤顶种类繁多，按结构特征可分为齿条式、螺旋式、液压式和气动式四种，按协同工作能力可分为同步和非同步两种，按本体高度可分为大吨位、薄、超薄和超低薄四种，其它的分类方式还有一体式和分离式，单动式和双动式等。根据桥梁更换支座的工作特点，宜选用同步—分离式—单动—液压千斤顶，JTG D61所称扁千斤顶即为这种类型。

2 研究过程及主要结论

2.1 不同主梁结构支座选型及组装高度

列出不同主梁结构最大单支座支反力，并据支反力选配了相应的支座型号(所选支座型号仅供参考，不可盲目套用)。板式支座规格及尺寸取自JT/T 663-2006，盆式支座规格及尺寸取自《OVM东方橡胶》(2010年版)。由于实桥上要求的支座变形量不同，表中未具体给定板式支座的厚度，组装高度一栏给出的是该型支座从最薄到最厚的所有变化幅度。

所列空心板支反力取值为公路-Ⅰ级时的边板单支座最大值；小箱梁支反力取值为不同汽车荷载等级、不同桥宽、不同梁间距时的边梁单支座最大值；现浇箱梁的汽车荷载等级均为公路-Ⅱ级；T梁支反力取值为公路-Ⅰ级时的中、边板最大值。

选配支座类型时，支反力3 000 kN以下优先选用板式支座，以上优先选用盆式支座；同一联桥采用同样的支座类型，即板式支座和盆式支座不混用。为简便起见，除盆式支座(GPZ)外，边支点支座示意为圆形四氟滑板式橡胶支座(GYZF4，普通钢筋混凝土简支空心板桥因一般联长较短除外)，中支点支座示意为圆形普通板式橡胶支座(GYZ)，实际工作中应根据结构位移量确定是否采用滑动支座，或采用顺桥向刚度较小的矩形橡胶支座，以达到降低桥梁顺桥向抗推刚度的目的。

2.2 千斤顶选用原则及主要技术参数

一般而言，支座更换时，操作高度均较局促，实际工作中，可根据操作空间受限情况，选用不同本体高度的千斤顶：如顶升吨位较大、操作高度不受限、顶升量要求较大时，宜选用大吨位千斤顶；如操作高度受限不太严重，宜选用行程稍大、安全性较好的薄型千斤顶；如薄型千斤顶不能满足操作高度要求，可选用超薄型千斤顶或超低薄型千斤顶。薄型千斤顶与超薄型千斤顶的主要区别来自于设计行程不同引起的本体高度不同，其承载力范围基本相同。超低薄型千斤顶是为操作高度特殊受限而开发的产品，设计行程仅6～10 mm，非必要不建议选用(相对而言，千斤顶本体高度越薄安全性越低)。表1～表4列出了较常见的几种千斤顶的主要技术参数。表中数据均来源于相关厂家(不具名)2014年宣传资料。

表1 大吨位同步顶升千斤顶技术参数

表2 薄型液压同步千斤顶技术参数

表3 超薄型液压同步千斤顶技术参数

表4 超低薄型液压同步千斤顶技术参数

2.3 支承高度的确定

列出了不同主梁类型单支点恒载支反力，并据此选定更换支座时的千斤顶型号(简支端按一个支座对应一个千斤顶布置，连续端按一个支座对应两个千斤顶布置)。千斤顶选型原则为优先采用薄型千斤顶，当起重量超过表列薄型千斤顶限值时，改用大吨位千斤顶。因同步顶升时为多台千斤顶协同作业，为确保安全，选配千斤顶型号时，每台液压千斤顶的额定起重量之和不小于所承担总梁重的1.5倍。

同时列出了所选千斤顶安装所需的最小支承高度及支座组装要求的最小支承高度，计算千斤顶安装所需支承高度时，考虑了上、下各垫一块15 mm厚的钢板共计30 mm作为富余量；计算支座组装所需支承高度时，考虑了梁靴厚10 mm及60 mm厚垫石，支座组装高度一般取为该型支座的最大值或接近最大值，以备富余。

2.4 支承高度的合理取值

(1)分体预制装配式梁桥

分析可知，表列所有类型的分体预制装配式梁桥，更换支座时千斤顶安装高要求的支承高度均小于或接近于支座组装高度所要求的支承高度，即当垫石厚度不小于60 mm时，可以保证顺利更换支座。表5列出了同时满足支座组装和更换支座要求的各类分体预制梁桥建议支承高度。

表5 各类预制梁桥建议支承高度取值表

续表5

(2)现浇预应力混凝土箱形连续梁桥

分析可知，现浇箱梁桥，边支点千斤顶安装要求的支承高度均小于或略大于支座组装要求的支承高度；中支点尽管采用两台千斤顶顶升一个支座方案，当桥宽≥10 m时，就会发生支反力超出薄型千顶顶适用范围的情况，如改用大吨位千斤顶，千斤顶安装高度将大大超出支座组装要求的支承高度，此时，需增加千斤顶个数，直至满足适用薄型千斤顶的要求。表6列出了同时满足支座组装和更换支座要求的各类型现浇箱梁桥建议支承高度。

表6 各类现浇箱梁桥建议支承高度取值表

表6中，有5处将所示TD320大吨位千斤顶置换为了QB200/30薄型千斤顶，均为2个TD320置换为3个(实际运用时可用4个)QB200/30薄型千斤顶。仅有一处是由千斤顶安装要求控制支承高度取值，其它均由支装组装要求控制支承高度。

3 几个相关问题探讨

3.1 墩、台帽梁垫石外襟边宽度问题

在确定墩、台帽梁顶面宽度时，除应满足桥梁抗震规范关于梁端至帽梁边缘的距离要求外，还应尽量考虑更换支座时千斤顶的安装宽度要求。更换支座时，为使主梁受力合理，宜优先选择在支座对应位置的纵桥向布置千斤顶，当纵桥向墩、台帽宽度受限无法布置千斤顶时，才宜考虑在支座对应位置的横桥向布置千斤顶。这就要求墩、台帽梁顺桥向垫石外侧宜预留一定的襟边宽度，以便在更换支座时将千斤顶布置有顺桥向梁底位置。

由表2可知，常用薄型千斤顶的外径为64～273 mm，再考虑适当的富余量，墩、台帽梁垫石外的襟边宽度不宜小于150～400 mm(随支座型号或恒载支反力大小适当取值)。经核查实际设计项目，空心板桥因支承线距梁端距离(以下简称支距)小、恒载轻、垫石尺寸小，均能满足上述要求；分体预制箱梁桥和T梁桥情况则相反，简支端由于存在两排支座，加之支反力较大，垫石尺寸及千斤顶型号均较大，很难满足上述要求(连续端仅有一排支座，可以满足要求)，千斤顶只能布置在支座的横桥向；特别是T梁桥，由于支距较大，垫石外边缘距墩、台帽梁边缘距离往往很小。

3.2 《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011)关于垫石长度的规定

该规范11.1.3条规定“过渡墩及桥台处的支座垫石不宜高于10 cm，且顺桥向宜与墩、台最外边缘平齐”，制订该条规定的目的是为了降低地震发生时的落梁风险及危害程度。垫石顺桥向与墩、台最外边缘平齐，则在顺桥向布置千斤顶的操作空间将更为局限，对于有横梁的主梁，可以将千斤顶横桥向移动到横梁底部，对于无横梁的简支空心板，只得选择本体高度极低的超低薄千斤顶，或者是另行搭设支架用于结构顶升作业。

3.3 现浇箱梁无帽梁柱式墩更换支座问题

由于无帽梁柱式墩墩顶面积较小，很难为更换支座预留放安千斤顶的宽度，更换支座时只得另外搭设支架或制作专用挑臂梁用于安放千斤顶。为避免上述问题，可以在设计时就在无帽梁柱式墩顶部加设的四个小牛腿，以方便日后支座的更换。再结合一些造型设计，还可能会带来一定的景观效果。

4 结 语

支承高度过小会增加支座更换时的难度和工程费用，过大则不利于桥梁抗震安全，可见合理的支承高度取值的重要性。本文建议的支承高度是在给定支座及千斤顶型号的基础上得出的，但在实桥上情况总是千变万化的，不仅支座、千斤顶等桥用产品会不断改进和创新，而且从设计到支座更换的时间跨度很大，难以预见的情况较多，设计者也不可能在设计文件中注明支座更换时必须采用某某规格的千斤顶。故，本文给出的建议支承高度仅供设计参考，尽管建议值已经考虑了一定的富余量，可满足一般情况下正常使用，设计者尚应根据实桥情况自行调整取值。

[1] 中华人民共和国交通行业.公路桥涵通用图[Z].人民交通出版社，2007.

[2] 中华人民共和国交通部.公路桥梁板式橡胶支座规格系列JT/T 663-2006[S].2007.

2015-08-18

吴婷婷(1983-)，女，工程师，研究方向：路桥设计。

U445

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1008-3383(2015)11-0153-03