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板式桥梁支座设计与安装

  板式桥梁支座设计与安装


  前言:板式桥梁橡胶支座,看起来很简单,安装起来好像也没什么难点。但通过这么多年的桥梁建设后再去检查,有多少桥梁的板式橡胶支座安装是合格的(预制梁)?对于梁式预制梁板桥梁的后期运营破坏,基本上归结于支座的安装问题占很大比重。以前人们不大注意,认为这是细节问题,只要主体工程看不出毛病,就认为是安全的。但笔者认为,桥梁支座也是桥梁结构的重要部位,如果安装有问题,桥梁受力不协调,会在很大程度上影响桥梁的使用寿命或者安全事故。本文通过对板式桥梁橡胶支座的设计与安装讲解,明确桥梁支座在桥梁上的重要性,以供桥梁建设提供参考。


  一、普通橡胶支座内部结构


  普通橡胶支座内部结构示意图


  四氟滑板橡胶支座内部结构示意图


  二、支座结构设计


  对于任何桥梁设计,支座在桥梁部位始终是水平安装的。因此,支座的设计受力在理论上也始终假定是均匀的。所以,设计人员在桥梁设计中,选择支座型号的原则有:


  1、能够承担在规定桥上最不利荷载作用下是安全的;


  2、考虑在偶然荷载作用下是安全的(如地震、绝对温差、非正常驾驶等);


  3、有一定的抗老化年限;


  4、能在一定范围内考虑施工引起的偏差后,还能正常的工作;


  5、有一定的变形能力和抗变形能力;


  6、滑动支座还要考虑尽可能减小支座与梁板的摩擦系数、最大滑移量等。


  三、预制梁板支座安装设计


  对于支座安装方法以及支座与梁板的构造受力要求,现在很多设计人员基本上不了解安装过程以及精度控制方法,大部分都是抄录原来设计文件的说明了事。所以在支座与梁板的设计上,固定了一种思维方式。至于细节方面,大都是采用补救的办法来实现。这里,有一实例,见下图:


  现在有部分设计单位处理梁底与支座接触方法示意图


  这种方法就是采用塞入楔形钢板来弥补梁底与支座之间由于梁上有坡度而产生的安装间隙。由于在桥梁设计中,梁板安装很少有是水平的,而且梁板在桥梁横向上还有横坡(如果梁板在设计时考虑横坡在梁板自身内消除的除外),怎么样使板在安装之后能够与支座全面接触,使支座受力均匀,有些设计单位早在几年前就解决了这些问题,见下图:


  这种处理方法本人觉得很好,减少了楔形调平钢板的加工成本和工期,又做到了节约材料、缩短工期、设计简单的优势。但在梁板预制时,增加了预制底座的施工难度,而且对于每一块预制梁板只能固定安装位置,不能错乱。但这样也有一个好处,加强了施工管理力度,起到数据复核的效果,减少失误发生。


  四、梁板预制考虑


  当设计实现取消了楔形钢板之后,对预制梁板底支座处要进行特殊处理,其方法其实很简单,即在预制梁板支座底模处,留出可以自由调节的空间。考虑横坡和纵坡对梁板底预埋钢板改变两个方向的斜度,梁板底预埋的钢板必须考虑当梁板安装在桥上后,应当要与设计标高一致,必须要使梁板底预埋的底钢板与支座平面全接触,这样才能完全实现支座的功能。


  五、预制梁板底支座处的处理五、预制梁板底支座处的处理


  梁板底支座处特殊处理示意图


  六、对于梁板底预埋钢板厚度的要求


  由于梁板底预埋钢板起到调整斜度的功能,所以对这块钢板厚度应当有要求。即至少能满足在调整斜度之内钢板整个长度都能预埋在梁板混凝土内,如果厚度不够,则钢板就有部分长度全部悬在混凝土之外,如下图:


  这种情况对桥梁受力很不利,且也不满足设计要求,应当完全避免。


  七、支座安装控制


  桥梁上部构造整个重量以及上面的车辆荷载全部都由支座来承担,而且还要承受不良荷载(如地震力、温度、车辆制动力等)的干扰,加重了支座负担。所以我们在桥梁工程结构施工时的每一部分都要力争精益求精,满足设计要求。当然,利用橡胶支座的特性,橡胶加钢板,容许有一点安装误差,但如果我们把这个误差尽量减到最小,对桥梁的安全储备、使用寿命等都有好处。


  笔者通过设计理论与现场施工经验总结,归纳为以下方法,供参考。


  1、在每个支座垫石上放样出支座设计的纵横轴线;在全站仪放样之后,还要用钢尺进行局部校核;(平面控制)


  2、在每个支座垫石上精确测量出支座板平面位置前后左右轴线点标高(精确到1mm)(高程控制);


  3、微调支座垫石标高(高点凿除磨光,低点采用环氧砂浆整平。精确到1mm)


  4、在安装板式支座前,首先在室内通彩笔在支座平面上画出垂直的十字线,以便在安装时与支座垫石上的十字线完全重合。注意板式支座的安装方向。


  安装时与支座垫石上的十字线完全重合。注意板式支座


  5、其它可参照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)里第22.2.1条


  八、其它注意事项


  对于桥梁支座处的混凝土强度以及此处加强部分,在设计上一般要求都比支座外高,所以我们在梁板底预埋钢板处,以及支座垫石,浇筑混凝土时要格外慎重,不能出现混凝土振捣不到位和混凝土水灰比过大现象,否则会严重影响桥梁的竣工质量和适用寿命。


  桥梁结构是高速公路上一种非常重要结构,对于设计、施工者也应多考虑其安全性、经济性、适用性、完美性。多在细节上考虑问题。