基于支座脱空对桥梁受力性能影响的研究综述

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

基于支座脱空对桥梁受力性能影响的研究综述

金成昊

（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）

文中在介绍了在桥梁工程中设置支座的重要性基础上，通过对国内外相关文献进行分类、归纳和总结，从设计方面、施工方面和支座材料性能方面综述了支座脱空在桥梁工程中的现状和研究进展，同时对由支座脱空而给桥梁结构体系的受力状态和支座本身造成的影响做了详细的总结和思考，并就对支座脱空这一工程问题提出了自己的处理措施。（1）在梁体与桥台之间设置抗拉支座。支座脱空现象势必会引起支座处产生负反力，也就是说如何消除支座负反力才是解决这一问题的核心。尽管抗拉支座的施工很不方便，但是它对于解决支座脱空问题却是很有效的。（2）合理布置桥梁的孔径。对于多跨连续梁来说，在满足设计要求的前提下尽量增大边跨的跨径，这样不仅可以减小邻跨支点处的弯矩而且也能避免支座脱空现象的发生。

支座脱空；曲线梁；预偏心；桥梁施工；支反力

1 引言

在桥梁结构中，支座作为其上、下部结构之间的主要连接构件，主要有两方面的作用：一方面是它将上部结构所受的荷载直接传递给下部结构，使上、下部结构组成一个有机整体共同来承受荷载，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；另一方面，桥梁的上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等作用下，会产生应力应变，桥梁可以借助支座而实现自由变形，使结构的实际的受力状况符合设计计算图式，保护梁端和墩台墩帽不受损伤。桥梁支座以其显著地经济适用性得到了工程和学术界的普遍认可。但是在工程质量的检查中时常会发现由于设计、施工以及运营不当的原因，常常使支座出现各种病害，最为典型的就是支座脱空了。尤其是曲线桥和斜交桥中，出现这一现象最为普遍了。

2 支座脱空的原因

2.1设计方面

桥梁作为一种空间构，其线性由平、纵、横三个方面控制。从几何学角度考虑，三点可以确定一个平面，但对于一个三维实体的桥梁支座来说，空间上要求四点甚至更多的点位于同一个平面。这些位于同一平面的点收到平、纵、横的先行指标的线性约束，受到斜桥、弯桥等支点受力复杂的结构约束。设计上给定数值来指导施工要综合考虑上

述因素。在桥梁设计过程中理论与实践不能有效的结合，致使设计不能有效、正确的指导施工。杨怀庆、刘永福、彭增刚等[2-8]通过《桥规》（JTJ 041-2000)及公路桥涵施工技术规范[13]中规定：“支座垫石标高准确，表面平整在平坡的情况下同一片梁两端支座垫石水平面应尽量处在同一平面内。其相对误差不应超过3mm，避免支座偏歪，不均受力和脱空现象。”然而在土建工程中相对高程误差3mm是不容易做到的，如果按照那样的设计标准来指导施工显然是不科学的。

2.2施工方面

桥梁施工是桥梁建设过程中相当重要的阶段。刘永福，彭增刚，陈福斌等[13-28]多年来通过对一些桥梁检测数据的分析以及对实际桥梁支座破坏的研究认为按目前的施工工艺要想完全解决支座脱空问题是不可能的，由施工造成支座脱空的原因主要有:

2.2.1 墩台、支座垫石

对墩台、支座垫石施工过程的控制不严，支座垫石的标高不能满足设计要求。尤其是那些斜桥、弯桥。对墩台、垫石的施工太粗糙，使得墩台、垫石表面不平整，从而使桥梁地面与支座接触处由面与面的接触变为点和点的接触，使支座脱空。

2.2.2 梁体吊用

我们很容易想到在桥梁施工过程中，对桥梁的运输、吊移过程是必不可少的环节，也是梁体最容易受损破坏的环节 。因此在这个过程中由于活荷载的作用使得梁体发生内力重分布。从而造成梁板底面挠曲，支座脱空。

2.2.3 梁体的安装

桥梁安装以后未及时对各片梁体进行整体化，同时也没有及时进行桥面铺装施工，造成了反拱太大。

3 支座脱空的危害

支座发生脱空以后就会大大降低了梁体的稳定性，在车辆等动力荷载作用下使梁体和支座发生振动并使梁体与支座发生碰撞。如粗反复作用下，将会严重损坏梁体和支座。严重影响了桥梁的使用性能和支座的寿命，严重时甚至发生质量安全事故。可以说支座脱空在桥梁施工过程中的一个质量通病，如不及时解决将会造成严重的后果。

3.1损坏梁板

梁板与支座脱空以后，将使梁体所受约束减少，受力体系发生改变，在荷载反复作用下，最终导致梁体发生剪切破坏，同时桥梁支座脱空会导致梁体发生较大的扭转变形，进而带动伸缩缝扭曲、变形，严重影响了伸缩缝的正常使用功能。

3.2降低支座的使用寿命

支座脱空以后使原本受静、动荷载的支座承受了很大动能冲击性的荷载，造成了支座的破损。另外支座脱空使得支座暴露在自然界缺少必要的养护而容易遭受腐蚀破坏。

4 支座脱空问题的预防措施

通过查阅有关支座脱空方面的学术研究文献我们能够清晰地知道要想彻底的解决这一问题无论是从设计还是施工，甚至对于支座本身的研究来说都是不可能的。为此我们应该综合考虑各种因素总结出有效的防治措施：

4.1设计方面

首先设计人员应该从平、纵、横、三方面综合考虑如何完善关于调平钢板尺寸的施工图设计。对于支座垫石的设计应该综合考虑他的强度、平整度以及支座安放的角度等多项指标。

4.2施工方面

（1）由于底模容易受雨水和温度变化的影响而发生变形，在桥梁施工期间要随时检查、矫正预制梁底模。

（2）在浇筑混凝土之前应该对梁体预埋钢板位置和标高进行检查。如不符合要求应立即调整。

（3）对梁体地板的沙箱进行实时检查看是否露沙。

5 支座脱空问题的处理措施

5.1 杨怀庆等[2-8]人利用多年的施工经验和对支座脱空现象的深入理解提出了加入钢板的施工方法。具体的步骤是（1）确定钢板的厚度，制备钢板；（2）人工支顶梁板。（3）将脱落支座移除，清理碎屑。

5.2 更换支座

由于支座本身性能的劣化而导致支座脱空现象的发生，对于这种情况可以考虑采用更支座的方法。

5.3 刘永福等[2]通过对板梁桥支座脱空现象的研究得出整体抬升的起重袋法。这种方法是采用耐磨、耐老化、耐疲劳的优质橡胶与抗弯强度钢丝帘布经特殊加工制成的，用这种方法可以顺利地整体抬升半幅或整幅桥，能够很方便的调整支座。

6 结论

支座在桥梁结构中虽说是附属设施，但它关系着桥梁上下部结构的受力状态，起着承上启下的重要作用，因此支座脱空这一工程问题必须要得到有效的解决。在此我就自己对于这一工程问题的解决方法提出几种解决措施：

在梁体与桥台之间设置抗拉支座。支座脱空现象势必会引起支处产生负反力，也就是说如何消除支座负反力才是解决这一问题的核心。为了解决这一问题我们可以设计抗拉支座来解决支座脱空带来的危害。

曲线桥梁及斜板桥横向水平应力与直线桥梁存在差异，具体主要表现在桥梁外侧应力增大，桥梁内测应力减小，外边缘的挠度将会大于内边缘的挠度尤其在动力荷载作用下，内侧支座脱空的可能性会很大。

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杨佳，昆明有色冶金设计研究院股份公司电气分院

U45

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1007-6344（2017）06-0032-02

唐小辛，1984年9月4日，女，汉，工程师，本科，学士，供配电系统，昆明有色冶金设计研究院股份公司电气分院