浅谈桥梁支座预偏量的设置

浅谈桥梁支座预偏量的设置

发表时间：2018-08-29T16:07:24.640Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第9期作者：罗磊彭代友[导读] 本文以已完工的东风大道（G318）快速化改造二期主线高架桥项目为例。

中国公路工程咨询集团有限公司（武汉）建设分公司湖北武汉 430000 摘要：中长联多跨预应力混凝土连续箱梁桥施工，己合拢的梁体在温度、混凝土收缩徐变等因素影响下，会产生纵向变形，从而导致桥墩活动支座的位移量、梁端伸缩量较大。因此，需在桥墩支座上座板与支座理论中心线间预设纵向偏移量，以抵消合拢后梁体产生的纵向位移，从而避免支座出现偏心受力，甚至破坏支座。

关键词：弹性形变、收缩徐变、体系温差、支座、预偏量

本文以已完工的东风大道（G318）快速化改造二期主线高架桥项目为例，高架桥全长约7.124公里，起点桩号K6+500与一期高架桥顺接，采用城市快速路标准建设，设计速度80km/h，双向八车道。全桥共50联，其中混凝土梁45联，共计173孔；钢箱梁5联，共计17孔。33m等宽段混凝土梁有156孔（其中含18孔不等跨连续梁和138孔等跨连续梁），变宽段混凝土梁有17孔。在138孔等宽段混凝土梁中，跨径为35m共123孔，跨径为34m跨共10孔，跨径为32m跨共5孔。按墩高分：a、高墩区：纵坡为2.5%，共34孔。b、普通区：纵坡0.5%-1.7%，共101孔。c、落地段：纵坡3.9%，共3孔。预应力混凝土现浇箱梁除第27—30联箱梁采用移动模架施工外，其余现浇混凝土箱梁采用大钢管立柱固定支架施工。

1.支座基本情况

桥梁支座采用JLQZ球形支座，按支座活动类型分为单向活动抗拉球形支座（DX）、固定抗拉球形支座（GD）和双向活动抗拉球形支座（SX）。按支座竖向压力分为4000、6000、8000、10000、12500、15000、17500、20000、22500、25000、35000和37500型一共12种。其中4000-25000型（DX和SX）主位移量为±100mm，35000-37500型（DX和SX）主位移量为±150mm。对球形支座进行检查，认真核对检查所需安装支座的型号、类别、安装就位方向，无误后方可安装。清理支座垫石表面和预留锚拴孔，在支座锚栓孔旁开一条小槽口，便于灌浆时软管伸入锚栓孔内。放出垫石纵横向中心线并标记好，支座中心线与垫石中心线对准重合，轴线偏位控制在3mm以内。将水和支座灌浆料均匀地倒入搅拌机中，水胶比为0.14，搅拌3-5分钟，静置4分钟后灌浆。将浆液导流管导管一端与漏斗连接，另一端的塑料软管通过槽口塞入支座底板四个锚栓孔内部。浆液注入支座锚栓孔，直至支座锚栓孔旁槽口处往外溢浆为止。浇注完毕将支座底板螺栓孔旁槽口处溢出的浆液进行封堵抹平，清理现场，严禁碰撞支座，以免发生偏位。在支座安装时暂不对支座预偏量进行调整，待支座安装完成后即梁体底模铺设前对活动支座的预偏量进行逐一调整。因此安装就位前不得松动支座锁定装置。

2.支座偏移值影响因素

支座锚栓孔的位置、大小、孔深及所涉及的预埋钢板、套筒、螺栓、螺帽等配套产品均按设计及生产厂家要求施工，支座设置预偏时不考虑支座安装的因素。

混凝土连续箱梁考虑的因素：梁体的弹性变形、混凝土收缩徐变、体系温差；钢箱梁支座设置预偏值只受体系温差的影响。

2.1梁体的弹性变形：箱梁在外界荷载和自身荷载作用下会产生挠曲变形，以及在施加预应力后箱梁会产生弹性压缩变形。该桥主梁采用C50混凝土，设计弹性模量为195000MPa。在实际施工过程中，由于受现场水泥、骨料及水灰比等因素的影响，混凝土弹性模量与设计值有一定差异，故需在浇筑混凝土时从现场取样进行实验室试验，混凝土龄期28d时实测弹性模量比设计值要大，因此，弹性模量对支座偏移量的影响也不可忽视。弹性模量变化会引起刚度变化，进而影响后期收缩、徐变引起的支座偏移量值，而温度变化引起的支座预偏值则不受弹性模量变化的影响。

2.2混凝土收缩徐变：砼箱梁施工完成后，由于混凝土自身特点，在非荷载因素会引起混凝土自身的缩小（收缩）；以及在荷载作用下混凝土随时间不断增加的变形（徐变）。在支座预偏时计算考虑该变形。TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（简称《铁路桥规》）[2]中的混凝土收缩应变和徐变系数计算公式与JTGD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（简称《公路桥规》）[3]中的混凝土收缩应变和徐变系数计算公式基本相同，本文建模以《公路桥规》为准。混凝土收缩徐变在混凝土箱梁浇筑完成后两年以内就完成了80%，在10年以内基本已经完成，所以混凝土的收缩徐变对支座预偏值的影响建模取10年龄期的混凝土。

2.3体系温差：施工时箱梁合拢温度和常年平均温度存在一定的温差，箱梁受温差作用会产生变形。本项目段位于武汉市经济技术开发区，武汉市气候属亚热带湿润季风气候，雨量充沛、日照充足，四季分明。武汉市夏季最高气温在37-39℃，局部最高温度达40℃以上，冬季的平均气温在一般在1-3度，寒潮或雨雪时常常在0度以下，极限低温-10℃，所以武汉平均温度取值为15℃。体系温差即为箱梁合拢时环境温度与当地平均温度之间的温差。钢箱梁在最高温情况下温度可达到60℃（钢箱梁平均温度为25℃），最低温和混凝土箱梁一样。关于温度变化引起的预偏量计算公式如下：

4.支座预偏的设置

4.1以第15联4号支座为例：在冬天最低温浇筑，混凝土箱梁合拢时温度在-10℃，与平均温度差值为35℃，弹性变形及收缩徐变为-51.7mm，升温膨胀为35mm，则预偏值△=-（-51.7+35）=16.7mm。相对于支座活动范围±100mm来说，16.7mm的预偏不用设置。

4.2以第44联6号支座为例：在冬天最低温浇筑，混凝土箱梁合拢时温度在-10℃，与平均温度差值为35℃，弹性变形及收缩徐变为-44mm，升温膨胀为36.5mm，则预偏值△=-（-44+36.5）=7.5mm。相对于支座活动范围±100mm来说，7.5mm的预偏不用设置。

4.3以第6联6号支座为例：在夏天最高温钢箱梁合拢，钢箱梁温度达到60℃，与钢箱梁平均温度差值为-35℃，则预偏值△=-[-35*（65+58+50）*0.000012]=72.7mm。相对于支座活动范围±100mm来说，72.7mm需要设置预偏。如果此处不设置支座预偏，支座长时间在受到偏载的情况下很容易损坏支座。

5.结语

桥梁工程中支座起着承上启下的作用，支座损坏后无法修复只能更换处理，现阶段很多桥梁支座尺寸重量较大，更换相当困难。因此，在安装支座一定要精细，需要设置预偏的严格在规定的流程中设置，确保桥梁的正常通车。

参考文献

[1]肖星星，年温差对多跨长联桥的影响分析，合肥工业大学学报：自然科技版，2008（4）；

[2]TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》；

[3]JTGD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》。