梁式桥支座布置探讨

2016-11-16任玲玲

城市道桥与防洪 2016年6期

关键词：支座箱梁滑动

任玲玲

（天津市市政工程设计研究院南方分院，广东深圳 518000）

梁式桥支座布置探讨

任玲玲

（天津市市政工程设计研究院南方分院，广东深圳 518000）

对常见的简支梁、连续梁、预制结构及现浇结构等梁式桥的支座类型进行了介绍，并对各种类型结构支座的选择及布置进行了分析归纳总结。

梁桥；支座；荷载；反力

0　引言

在梁式桥中，支座起到承上启下的作用。支座顶面承受上部结构所有恒载及活载，并将荷载可靠地传递并分配到下部结构，再由下部结构传递至基础来承担；同时，支座还起到适应温度、混凝土收缩徐变等因素产生的位移的作用，适应结构使用过程中必要的变形功能。选取不同的支座类型，不同的支座布置方式，下部结构所分配到的荷载类型及大小也不尽相同。支座类型选取是否合理，支座布置是否得当，直接影响上部结构荷载的传递以及结构的安全与稳定性。

1　支座类型

梁式桥常用的支座有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形钢支座、减隔震支座。

简易垫层支座采用基层油毛毡或石棉做成，变形能力较差，一般用于跨径小于5 m的涵洞、跨径小于10 m的板桥或梁桥。

板式橡胶支座根据形状分为矩形支座、圆形支座；根据作用类型分为普通橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座；根据约束条件分为固定支座、单向滑动支座、双向滑动支座。

盆式橡胶支座承载能力强，水平位移量大，转动灵活，适用于大跨度桥梁。根据约束条件也可分为固定支座、单向滑动支座、双向滑动支座。

特殊功能支座有球形钢支座、拉力支座、抗震支座。

固定支座：固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力，保证主梁发生竖向挠曲时支撑处自由转动。

活动支座：只传递竖向压力，保证主梁在竖向支撑处既能自由转动，又能水平移动。

2　支座的选取及布置方式

目前国内市场上有大量的成品支座，若无特殊要求，支座的设计过程实际上就是成品支座选用的过程，不需要进行支座的设计计算。

支座的布置，应以有利于墩台传递水平力为原则。一般来说，一片T梁的支点宜设置一个支座，一个箱梁的支点宜设置两个支座，当超过此数目时，则应考虑如何调整多支座的均衡受力的措施［1］。

2.1预制梁桥

常见的预制结构有预制空心板、预制T梁、预制小箱梁等。整个桥面宽度范围内由多个板（梁）拼接而成，这些预制结构或为普通钢筋混凝土结构，或为预应力混凝土结构，但单片梁体积均较小，支反力也比较小。一般而言，此类结构的支座选取板式橡胶支座即可满足要求。

2.1.1预制简支结构（桥面连续）

一般而言，一片空心板每板端布置两个支座，一片T梁每梁端布置一个支座，一片小箱梁每梁端布置一个或两个支座（见图1）。由于板式橡胶支座水平向具有一定的剪切变形能力，预制结构单孔纵向伸缩量较小，每孔的变形能够通过支座的变形得到有效调节。支座布置时，原则上简支梁所有支座均采用固定型支座；也可以考虑仅在每联伸缩缝位置布置滑动支座，其他位置布置固定。如果采用严格区分活动、固定的支座体系，一般把固定支座设置在桥台上，每个桥墩上布置一组活动支座与一组固定支座，以便使所有墩台均匀承受纵向水平力［1］。

图1　简支支座布置

2.1.2预制连续结构（结构连续）

对于多跨预制连续梁，中墩位置由于实现了结构连续，成桥后仅需布置一排支座（见图2）。多跨连续梁中墩设置固定型支座，边墩或桥台设置滑动型支座，对于联长较大的可将距桥梁中心较远的中墩也设置滑动型支座。

图2　连续支座布置

对于斜交桥梁或弯桥，当斜交角度较大或曲线半径较小时，由于水平向伸缩方向的不确定性，应选用圆形板式橡胶支座。

2.2现浇连续梁桥

连续箱梁一般选用盆式橡胶支座，顺桥向，在中墩处只设置一排支座（每排1～2个支座），在边墩处每个梁端设置一排支座（每排2个支座）。每联应在联中间位置的某个中墩上设置固定支座，以便全梁的纵向变形分散在梁的两端，减小每个支撑位置的最大水平位移，减小支座水平受力，同时避免梁端伸缩缝过大。对于坡桥，应将固定支座布置在标高低的墩台上，以使梁体在竖向荷载沿坡度方向分力的作用下受压，以便能抵消一部分竖向荷载产生的梁下缘拉力；当桥梁位于平坡上时，固定支座也可考虑设在主要行车方向的前端，理由同前。

单支座只宜用于中墩，且因单支座会使上部结构产生较大扭矩从而影响结构的安全与稳定性（弯桥尤为严重），应尽量少用或不用。

若连续箱梁位于曲线上且为双支座时，固定支座及单向支座应设置于曲线内侧，有利于箱梁在收缩徐变及温度应力作用下向曲线外侧自由伸缩；若曲线半径过小，应考虑设置支座的横向偏心，以平衡扭矩及支反力，必要时设置拉力支座。若桥墩高度过大，可将固定支座改为墩梁固结模式（墩柱主筋伸入箱梁，连接刚度介于固定支座及完全刚性连接之间），利用桥墩的柔度来实现上部结构的平动和转动，根据一联的孔数，设置一个或多个墩梁固结，有利于结构稳定并防止落梁。

当支撑位置有负反力时（如曲线梁桥内侧支座）需要使用拉力支座，当有抗震需求时可选用抗震支座。

顺桥向支座位移的布置方向，对于直桥及斜桥应平行于行车道方向，对于弯桥应平行于曲线的切线方向；横桥向支座位移的布置方向，对于弯桥应沿着曲线法线方向布置（见图3）。

图3　连续箱梁支座布置

支座承载力大小的选择，应根据桥梁恒载、活载的支点反力之和及墩台上设置的支座数目来计算。合适的支座一般为：最大反力不超过支座容许承载力的5%，最小反力不低于容许承载力的80%。规定最小反力的目的是保证支座具有良好的滑移性能，因为聚四氟乙烯板的摩阻系数与压力成反比，如低于规定的数值，则摩阻系数会增大［1］。

弯桥的支点反力与直线桥相比，有外侧变大、内侧变小的倾向，内侧甚至产生负反力。在曲率半径小、恒载小的情况下，应注意内侧支点的负反力，必要时设置拉压支座，同时防止外侧支座超载。

2.3悬臂梁桥

悬臂梁桥的支座设置在锚固孔与挂孔相结合的牛腿上，锚固孔一侧设置固定支座，一侧设置活动支座，也可两侧均设置固定支座，其设置方法与简支梁相同［2］。