一种新型易更换桥梁支座系统

潘志强，李 浩

（河北城兴市政设计院股份有限公司，河北 保定 071052）

0 引言

目前桥梁工程多采用梁式桥，梁式桥在上部梁体和下部结构间需设置支座系统，桥梁支座是连接梁桥上部结构和下部结构的重要结构部件，位于主梁和垫石之间，它能将桥梁上部结构承受的荷载和变形可靠地传递给桥梁下部结构，是桥梁重要的传力装置。按照《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）等国家规范规定，桥梁的使用年限一般为100年，而桥梁支座的使用年限仅为20年，因此桥梁使用过程中必然需要多次更换支座。

由于受目前采用桥梁支座竖向高度无法调整这一因素制约，桥梁支座更换时需对桥梁梁体顶升起一定高度，才能把支座取出更换，当对梁体顶升时，由于梁体发生了强制位移，不可避免地会造成梁体结构、桥面铺装、伸缩装置等结构的损伤。

支座更换工艺需同一墩台上的各片梁体同时顶升，故需要大型同步顶升设备，且顶升技术要求较高，大型顶升设备的采用和较高的技术要求也造成桥梁支座更换费用的居高不下。

为解决以上问题，本文给出了一种新型易更换支座系统，该支座系统可以实现在不需梁体顶升的状态下，完成支座系统的更换，从而避免对梁体结构、桥面铺装、伸缩装置等结构的损伤。

1 支座系统介绍

对于目前建设的桥梁，中小型桥梁占绝大多数，该类桥梁一般采用梁桥形式，支座系统多为板式橡胶支座，下面以此类型桥梁支座为例说明本文给出支座系统的基本原理。此支座系统主要包括橡胶支座部分和支座总高调整装置两部分，橡胶支座与支座总高调整装置之间采用环氧树脂进行粘接。根据桥梁工程设计理论和工程实践，因摩阻力的存在，上部梁体、支座系统、支座垫石各部分之间均无须另设固定措施，即可实现各部分安装完成后的位置固定。

支座系统主要包括板式橡胶支座、楔形支撑板上板、楔形支撑板下板、对拉螺杆、螺母。支座系统基本构造如图1所示。

图1 支座系统示意图

当新建桥梁时在板式橡胶支座下方增设楔形支撑块系统，支座更换时通过转动对拉螺栓螺母，实现楔形支撑板上板和楔形支撑板下板之间的相互错动，从而实现对楔形支撑块总高度的调整，进而实现原支座的卸除和新支座的安装就位。

由于楔形支撑板上板和楔形支撑板下板接触面倾斜角度不大，可以很好地实现在对螺杆施加对拉力不大的条件下就产生对梁体很大的顶升力，因此施工中仅需人工采用扳手对螺母进行转动就可实现支座竖向位置的调整过程。同时由于扳手对螺母的单位转动角度对支座竖向位移的改变量很小，可以很好地实现对支座位置的精确控制，这也为支座更换的精度提供了可靠保障。下面通过计算示例说明支座更换仅需人工操作就可实现。目前常用板梁梁端支反力见表1。

表1 常用板梁支座反力表

假设上部梁体为跨径20 m的空心板梁，根据表1，支座上部承受板梁荷载为317 kN，楔形支撑板斜面坡度为1/10，螺母螺纹间距为1 mm，螺纹周长为20 mm，扳手力矩比为1/15。根据以上条件计算对扳手需施加的作用力：

由以上计算可知，通过控制斜面坡度、螺纹间距、螺杆直径、扳手型号可以轻松实现单人更换桥梁支座，且更换工具简单易操作。

此支座系统施工过程中在无须对梁体结构顶升的状态下，完成支座系统的更换，避免对梁体结构、桥面铺装、伸缩装置等结构的损伤。同时无须采用大型同步顶升设备，只需采用普通千斤顶，对单片梁体进行支撑后就可完成支座更换，可大大降低施工技术难度和支座更换费用。

2 支座系统更换流程

此新型支座系统更换具有良好的可实施性，施工采用器械均为简单器具，且可单人操作，无工程风险，技术易于掌握，可大幅降低支座更换难度和费用。采用施工器械为千斤顶、位移计、扳手。工程中支座更换工艺流程如下：

（1）采用普通千斤顶支撑单片梁体，支撑单片梁体时采用位移计进行辅助测量，通过千斤顶保证对梁体支撑力的施加，同时通过位移计控制梁体的位置不发生改变。

（2）千斤顶对梁体支撑就位后，采用扳手转动楔形支撑块螺母，降低楔形支撑块总高度，卸除原支座。

（3）将新支座放置于楔形支撑块顶面正确的位置，采用扳手转动楔形支撑块螺母，增加楔形支撑块高度。

（4）采用扳手进一步拧紧楔形支撑块螺母，当通过位移计观测到梁体即将发生抬升时，不再通过拧紧螺母调整楔形支撑块高度。

（5）卸除千斤顶，完成支座更换。

3 支座系统优点

此新型支座系统解决了以下技术问题，具有以下工程优点：

（1）施工过程中在无须对梁体结构顶升的状态下，完成支座系统的更换，从而避免对梁体结构、桥面铺装、伸缩装置等结构的损伤。

（2）无须采用大型同步顶升设备，减少施工设备投入和施工技术难度。

（3）只需采用普通千斤顶，对单片梁体进行支撑后就可完成支座更换，可大大降低支座更换费用。

（4）通过在桥梁施工阶段适当调整支座总高度，消除桥梁上下部结构施工误差造成的桥梁各支座受力不均现象，避免部分支座因受力过大而过早破坏，从而延长桥梁支座体系的使用寿命。

4 结 语

本文给出的支座系统无须采用大型同步顶升设备，只需采用普通千斤顶，对单片梁体进行支撑后就可完成支座更换，可大大降低施工技术难度和支座更换费用。同时可以实现在不需梁体顶升的状态下，完成支座系统的更换，从而避免对梁体结构、桥面铺装、伸缩装置等结构的损伤。