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1、桥梁支座,桥梁支座,桥梁支座概述,桥梁支座的类型和构造,桥梁支座的安装与更换,概 述,一、支座的作用和要求,二、支座的分类,三、支座的布置原则,四、支座的选用,1,一、支座的作用和要求,支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，它的作用是：,(2)保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。（适应变形）,(1)传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；（传递荷载）,6.1简支梁的静力图示,二、支座的分类,1. 按其变位的可能性,2.按材料分,固定支座,活动支座：竖向力,水平力,竖向力,简易支座,钢支座,橡胶支座
2、,板式橡胶支座盆式橡胶支座,钢筋混凝土支座,固定支座 活动支座 固定支座传递竖向力和水平力，允许上部结构在支座处能自由转动但不能水平移动； 活动支座则只传递竖向力，允许上部结构在支座处既能自由转动又能水平移动。 活动支座又可分为多向活动支座(纵向、横向均可自由移动)和单向活动支座(仅一个方向可自由移动)。,1. 按其变位的可能性,大致可分为:简易支座钢支座钢筋混凝土支座橡胶支座特种支座(如减震支座、拉力支座等）,2.按材料分,(1)对于有坡桥跨结构，宜将固定支座布置在标高低的墩台上,三、支座的布置原则,(2)对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全梁的纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座设置在
3、靠近桥跨中心,三、支座的布置原则,(3)对于简支梁，一端固定，一端活动,三、支座的布置原则,对于特别宽的梁桥，因为要考虑支座横桥向移动的可能性、支座布置如图示。即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支座设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置一个纵向活动支座(与固定支座相对应)，其余均设置多向活动支座。,(4)曲线梁桥的支座布置会直接影响到梁的内力分布，同时，支座的布置应使其能充分适应曲梁的纵、横向自由转动和移动的可能性。通常宜采用球面支座，且为多向活动支座。,三、支座的布置原则,四、支座的选用,应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度、对建筑高度的要求、适应单向和多
4、向位移及其位移量的需要，以及防震、减震的需要等因素来选取支座类型。,中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座,大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座,桥梁支座的类型和构造,一、简易垫层支座,二、钢支座,三、钢筋混凝土支座,四、橡胶支座,五、拉力支座,2,一、简易垫层支座,简易支座是指在梁底和墩台顶面之间设置垫层来支承上部结构。,二、钢支座,钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动的。,传统铸铁钢支座,球形钢支座,适用于多向转动且转动量较大的情况，例如曲线桥或宽桥。同时，由于其不再使用橡胶承压，不存在橡胶变硬或老化等不良影响，所以它特别适用与低温地区。,QGZ 球型钢支座,橡胶支座与其它金
5、属刚性支座相比，具有构造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高度小、安装方便等一系列优点。此外，橡胶支座能方便地适应任意方向的变形，故对于宽桥、曲线桥和斜桥具有特别的适应性。橡胶的弹性还能消减上、下部结构所受的动力作用，这对于抗震也十分有利。 在桥梁工程中使用的橡胶支座大体上可分为两类，即板式橡胶支座和盆式橡胶支座。,三、橡胶支座,板式橡胶支座,四氟滑板式橡胶支座,球冠圆板式橡胶支座,可克服安装后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无需在梁底进行调平,（1）板式橡胶支座,变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移；（3）无固定和活动支座之分。显然橡胶支座水平位移和转动变形的
6、大小与支座的厚度有关性能指标：（1）容许应力；（2）弹性模量和剪切模量（3）容许剪切的正切值。适用范围：支座反力为300010000kN的桥梁。,（1）板式橡胶支座,板式橡胶支座代号表示方法,如GJZ30040047(CR)，表示公路桥梁矩形、平面尺寸300400、厚度为47的氯丁橡胶支座；又如GYZF430054(NR)，表示公路桥梁圆形、直径300、厚度为54、带聚四氟乙烯滑板的天然橡胶支座,（1）板式橡胶支座,板式橡胶支座的构造,常见矩形板式橡胶支座的尺寸：12*14cm15*18cm15*20cm厚度：28-51mm,式中 a0顺桥向橡胶支座钢板的长度（短边）； b0横桥向橡胶支座钢板
7、的长度（长边）； t中间层单层橡胶片厚度； d0 圆形支座钢板直径,形状系数S,支座的物理力学性能,圆形,球冠圆板式橡胶支座,可克服安装后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无需在梁底进行调平，适于纵横坡较大（ 3%-5%）的立交桥及高架桥,（1）板式橡胶支座,其他板式橡胶支座,坡型板式橡胶支座,盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的一种橡胶支座。 它与板式橡胶支座的主要区别在于：它不是利用置于橡胶中的加劲物来加强橡胶，而是将素橡胶板置于圆形钢盆内来加强橡胶。 橡胶在受压后的变形由于受钢盆的约束，处于三向受压状态，只要钢盆不破坏，橡胶就永远不会丧失承载力。这时橡胶的容许抗压强度可
8、以进一步提高到25MPa。密封在钢盆内的橡胶板，可以做适度不均匀压缩来实现转动，如果再加上聚四氟乙烯板和不锈钢板，则还可以实现水平位移。,（2） 盆式橡胶支座,因此，盆式橡胶支座可做成固定支座，也可做成活动支座，活动支座又可为多向活动支座和单向活动支座。 常用盆式橡胶支座的构造。它是由上支座板不锈钢板、聚四氟乙烯(PTFE)板、圆钢盆、橡胶板、紧箍圈、防水圈和下支座板等组成。,盆式橡胶支座具有很大的承载能力，水平位移量大，摩擦系数小,支座建筑高度低，节省钢材。 在同样的载重下,它的体积(高度)和重量不到钢支座的1/10；而且，它在纵向及横向均可转动和移动,在功能上优于钢支座、能满足宽桥对支座横
9、向也要能转动及伸缩的要求。,图6-13 GPZ和TPZ盆式橡胶支座实物照片,盆式橡胶支座构造要点（单位：mm）,盆式橡胶支座代号表示方法,例：GPZ35DX表示GPZ系列中设计承载力为35MN的单向活动的常温型盆式支座GPZ50GD表示GPZ系列中设计承载力为50MN的固定的常温型盆式支座,GPZ表示由我国交通部中交公路规划设计院设计的系列盆式橡胶支座；TPZ-1则表示我国铁道部科学研究院设计的系列盆式橡胶支座,成品盆式橡胶支座的选配 成品盆式橡胶支座的系列DX、SX、GD分别表示单向 、双向活动支座及固定支座，而GDZ则为抗震型固定支座的代号。 成品盆式橡胶支座的地区适用性 成品盆式橡胶支座
10、的适用地区应考虑温度和地震两个因素。以确定适配常温型或耐寒型支座和采用何种震型支座或抗震措施。,固定与滑动盆式橡胶支座,多向活动支座（DX）,纵向活动支座（ZX）,固定支座（GD）,5、其它支座,QGZ球型钢支座,除上述常规支座外，还有一些适合于特殊用途的支座，如拉力支座、铅芯橡胶支座、测力及调高支座等。拉力支座除可正常转动和滑动外，还可承受垂直方向的拉力（负反力）。铅芯橡胶支座是在普通板式橡胶支座中设置圆柱形铅芯，以改善支座的阻尼特性，减小地震对桥梁墩台的作用。在抗震型盆式橡胶支座中，通过增设减震橡胶条也能达到一定的减震隔震效果。测力支座除具有普通盆式橡胶支座的所有功能外，还能准确地测定支座
11、反力。在基础可能发生大的沉陷或支座受力不均时，可采用调高支座在一定范围内对支座高度进行调整。,支座更换,一、支座的病害症状及原因分析,二、支座的安装,三、支座的更换,3,一、支座的病害症状及原因分析,支座脱空,病害症状,产生原因,支座垫石和梁底钢板不水平。,一、支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座异常变形,产生原因,大多因为落梁时不够平稳，支座存在较大的初始剪切变形。,一、支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座不能正常滑动,产生原因,墩顶落有大量的混凝土垃圾，不锈钢板锈蚀，摩阻力变大 。,一、支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座开裂,产生原因,支座开裂的主要原因有：施工因素、支座质量
12、问题、超载车辆的影响、支座垫石的影响以及其他因素。,二、支座的安装,公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412015）中对板式橡胶支座安装的相关规定：,支座安装规定值或允许偏差,二、支座的安装,支座安装实测项目,二、支座的安装,公路桥工程质量检验评定标准（第一册 土建工程）（JTG F802012）中，新增加了支座垫石、支座安装的相关规定：,支座垫石实测项目,二、支座的安装,挡块实测项目,三、支座的更换, 支座的更换方法, 关于梁体的顶升, 支座更换的施工控制,一、支座的更换方法,原因：目前，新建的公路桥梁几乎全部选用橡胶支座。桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，可谓一座桥梁的咽喉所在
13、，关系重大，一旦出现病害，将影响到上下部结构的使用寿命和交通安全。特别是对于高速公路，桥梁橡胶支座的用量大，病害多，事故频繁发生。,一、支座的更换方法,1.枕木满布式支架法,一、支座的更换方法,枕木满布式支架法,架设设备比较简单，施工方法简单易于操作。对于小跨度的梁桥，用支架法施工具有一定的优势。,支架法施工工期长、支架和模板用钢材、木材量大、成本高，不适宜桥墩过高的场合。,在地面上设置枕木，以枕木为基础，设置满布式或部分木支架至桥梁梁体处，在支架上安置千斤顶顶升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,2.桥面钢导梁法,一、支座的更换方法,桥面钢导梁法,对桥下场所无要求，适用于多种桥梁类
14、型，整个起梁过程都在桥上进行，不影响桥下通航、通车要求。,钢梁长度有限制，跨径不可过大；要求用较大吨位千斤顶，对桥面局部压力较大，有可能损伤梁体。,支撑位置在桥面上，支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上绑扎钢带，安置钢梁，以相邻跨梁体为支撑基础，配合顶升设备，抬升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,3.端部整体顶升法,一、支座的更换方法,端部整体顶升法,对桥下通车影响不大，可自由通行，能满足桥下不中断交通的要求。与采用少数大吨位的千斤顶相比较，无须为应力集中设置过大的传力杆及横梁。,对桥跨下的地基基础要求较高，需建顶升基础，工序时间长，工期较长。,以地面为支撑，在墩台两侧建立顶升基
15、础，然后用贝雷梁、槽钢、螺栓连接成受力钢梁（也可用钢管墩作为传力构件），受力钢梁上架千斤顶，在梁两端同步整体顶升。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,4.鞍型支架法,一、支座的更换方法,鞍型支架法,施工方便，该方法不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。,顶升过程中盖梁会发生偏心受压现象和局部承压过高的现象以及支架变形过大的现象，顶升前须严格的验算。,用桥墩本身做支撑在盖梁上搭设支架，设计成“鞍型支架”，放置千斤顶来顶升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,5.扁型千斤顶法,一、支座的更换方法,扁型千斤顶法,机具设备很少，成本低廉；工序简单，施工快速，中断交通时间很短；对桥下场所无
16、要求，适用于多种桥梁类型。,由于扁型千斤顶的特殊构造，导致其行程较短，可能需要多次顶升才能到位。,把超薄的液压千斤顶安放在主梁与盖梁的狭小的空间内，直接顶升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,上述五种桥梁支座更换方法各自有不同的优缺点，适应不同的环境，更换方法上各有长处。 现针对高墩简支转连续梁桥提出三种新的支座更换方法：钢蝴蝶梁法、钢套箍法和气囊顶升法。,一、支座的更换方法,6.钢蝴蝶梁法,一、支座的更换方法,钢蝴蝶梁法,充分利用盖梁这个平台，施工方便，无大型机具设备；对环境的适应能力很强，不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制 。,要求盖梁较为宽大能安放液压千斤顶且千斤顶数量较多
17、。,支撑位置在盖梁上，通过液压千斤顶顶升蝴蝶梁的翅梁来提升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,7.钢套箍法,一、支座的更换方法,钢套箍法,充分利用桥梁本身的结构，可以通过增长钢套箍的长度提高其承载能力，对环境的适应能力很强，不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。,要求盖梁较为宽大能安放液压千斤顶且千斤顶数量较多。,通过圆箍与桥墩混凝土之间的摩擦力提供竖向支撑，放置液压千斤顶顶升梁体。,原理,优点,缺点,一、支座的更换方法,气囊顶升法,用集群气囊替换液压千斤顶，上述所有支座更换方法只要用气囊取代千斤顶都可以称之为气动顶升法。,起重量不受限制，通过气动提升系统的扩展组合，能满足百吨级甚
18、至千吨级桥梁构件的顶升；同步控制，安全受控；可操作性好，气动提升系统体积大，重量轻；顶升过程平稳，无附加冲击载荷；对顶升的基础要求低，特别适合临时预制构件的工程；有利于保护桥梁构件，采用分布荷载，避免了液压起重的集中载荷。,原理,特点,二、关于梁体的顶升,顶升设备,即上述各种支撑平台（钢蝴蝶梁、 钢套箍、利用桥梁本身结构等）。, 支撑体系, 监测控制系统, 多液压缸同步控制系统,二、关于梁体的顶升,高墩、多跨连续梁桥的梁体顶升问题,纵向单点逐墩顶升,三、支座更换的施工控制,顶升工况安全评估,顶升过程需施行交通管制，因此在控制截面顶升效应可与活载效应比较来评估桥梁的安全性，只要顶升效应不大于活载效应，理论上就可以认为顶升不会对桥梁结构产生不利的影响。,湿接缝上缘,湿接缝下缘,为实测应力值，可用应变片直接测量；,为控制应力；,为控制安全系数，根据现场勘察桥梁结构状态确定，通常取1；,为湿接缝监测截面上缘活载效应应力值，有限元计算得到；,为活载计算准确系数，通常取1；,为混凝土为容用拉应力，根据材料性质决定;,为成桥计算准确系数，通常取1;,为成桥阶段湿接缝监测截面下缘应力值；,三、支座更换的施工控制,一种实用的应力控制标准,Thanks !,
