桥梁支座垫石的设计

桥梁支座垫石的设计

张彦

（南京万通城市建设设计咨询有限公司，江苏南京 210023）【摘要】桥梁支座垫石处于桥梁上、下部结构连接点的重要位置，如果其设计存在问题可能会导致支座、桥面铺装和伸缩缝等其它部位发生破坏，它的可靠程度直接影响桥梁结构的安全度和耐久性。本文根据现行规范规程的有关要求，结合工程经验，对支座垫石的设计进行具体的阐述，供桥梁设计同行参考。

【关键词】桥梁支座垫石设计

桥梁支座垫石设置于墩台顶部或梁底与支座之间，桥梁上部结构荷载均会通过支座垫石传递给下部结构和基础，是桥梁受力最为集中的构件之一，是桥梁结构的重要组成部分，它的好坏直接影响桥梁的使用寿命和结构安全，其具有体积小、受力大、应力集中、分布钢筋密、施工精度要求高的特点。但由于支座垫石是桥梁附属构件，体积小，在设计中往往不被重视，而现行规范、规程和手册对支座垫石的设计也没有系统的论述。本文根据现行规范规程的有关要求，结合工程经验，对支座垫石的设计进行具体的阐述。

1支座垫石的作用

1.1调整坡度，使支座保持水平

规范要求：支座的安装应使其上下表面与梁底面及墩台支承垫石顶面平整密贴，传力均匀，当桥梁纵坡大于1%或桥面横坡大于2%时，应在梁底采用措施使支座保持水平。为满足规范的要求，当梁底坡度与墩台顶面坡度不一致时或桥梁纵横坡超过以上规定坡度时，可采取在梁底或墩顶设置支座垫石的方法使支座保持水平，均匀受力。

图1支座垫石调整纵坡示意图

图2支座垫石调整横坡示意图

1.2调节高度

（1）为了使支座不出现脱空、偏压和不均匀支承等受力现象，支承处标高须有较高的精度，与支座的接触面必须有很好的平整度，而主梁和墩台为大体积构件，施工时精度难以达到要求，通过设置体积较小的支座垫石来调节高度，施工精度比较容易满足。

（2）设计中常会出现同一工程中采用多种高度不同的支座，通过设置支座垫石从而控制支承总高度（即支座加支座垫石的总高度）为某一固定值，可使墩台顶标高计算变得简单明确，且当支座高度发生变化时只需调整支座垫石高度而不需要调整墩台顶标高。

（3）设计中常会出现在一个桥墩上两种结构高度不同的梁相接或者同一桥墩上虽结构高度相同但设置了两种不同高度的支座，采用支座垫石调节高度可使墩顶保持水平，简化设计和施工。

图3两种结构高度不同的梁相接示意图

1.3方便检查、调整和更换支座

当支座高度较小如采用板式橡胶支座时，支座至墩台边缘距离较大，难以观察支座的受力和使用状况，通过设置支座垫石保证一定的支承总高度方便对支座进行检查，当发现支座存在问题时，梁底与墩台顶之间有足够的空间高度方便安置千斤顶，用于调整和更换支座。

1.4使支座免于积水腐蚀

墩台顶面面积较大，如果将支座直接设置在墩台顶面，当墩台顶面存在积水时，会使支座浸泡在水中从而受到腐蚀，设置一定高度的支座垫石可使支座免于积水腐蚀。

2支座垫石的设计

2.1支座垫石混凝土强度及构造尺寸

板式橡胶支座等支座竖向承载力较小的支座所设置的支座垫石混凝土强度等级不应低于C30，盆式橡胶支座等支座竖向承载力较大的支座所设置的支座垫石混凝土强度等级不应低于C40。

支座垫石的平面尺寸大小应按局部承压计算确定，垫石的长度、宽度应比支座相应的尺寸增加50mm 以上，垫石的高度应满足支座安装、养护和更换的方便。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.7条，局部承压构件，应满足下列式1和式2的要求。

式1：γ0F ld ≤1.3ηs βf cd A ln ；

式2：γ0F ld ≤0.9(ηs βf cd + k ρv βcor f sd )A ln =0.9ηs βf cd A ln + k ρv βcor f sd A ln

式2中第1项0.9ηs βf cd A ln 为混凝土承担的承载力，第2项k ρv βcor f sd A ln 为钢筋承担的承载力，可知如果可以保证γ0F ld ≤0.9ηs βf cd A ln ，那式1自然

满足要求。经计算，对于板式橡胶支座和盆式橡胶支座，当支座垫石混凝土标号不低于C30时，只要保证支座边缘至支座垫石边缘的距离不小于50mm ，均能满足γ0F ld <0.9ηs βf cd A ln 。因此对于板式橡胶支座和盆式橡胶支座，

支座垫石的平面尺寸大小只要按照支座边缘至支座垫石边缘的距离大于50mm 的原则控制即可。

在具体设计中，对支座垫石的构造尺寸设计有以下建议：

（1）同一工程经常会采用很多规格的支座，此时可根据支座规格的大小将支座分为几个级别，同一级别的支座选取规格最大的支座（即尺寸最大的支座），按照支座边缘至支座垫石边缘的距离大于50mm 的原则计

算出垫石平面尺寸，并将此尺寸取整后作为此一级别支座采用支座垫石的平面尺寸，这样可减少支座垫石平面尺寸的种类，方便设计和施工。

（2）对于桥梁采用装配预制结构如空心板和小箱梁时，由于单片梁的宽度较小，支座距离小，在横桥向一般可使两个或多个支座的支座垫石形成整体，垫石通长设置或取单片梁的底宽作为垫石的长度。纵桥向，支座垫石的宽度同样是按照支座边缘至支座垫石边缘的距离大于50mm的原则计算出垫石宽度，并将此尺寸取整后求得，如果桥台支座垫石边缘至台背的距离很小，可将垫石延伸至台背。

（3）支承总高度结合支座高度进行确定，对于板式橡胶支座，支承总高度一般取15～30cm，对于盆式橡胶支座，支承总高度一般取30～50cm，支座垫石的高度一般不小于5cm。

2.2支座垫石配筋

根据上述支座垫石局部承压的计算结果，支座垫石仅靠混凝土承担的承载力即可满足承压要求，支座垫石内的钢筋主要起到防裂的作用，因此间接钢筋的配置深度不需要大于间接钢筋内表面范围内核芯的边长。当采用板式橡胶支座，支座竖向承载力较小时，支座垫石内可布置1～3层钢筋网，钢筋直径为8mm，间距为50×50mm。当采用盆式橡胶支座，支座竖向承载力较大时，支座垫石内可布置3～5层钢筋网，钢筋直径为12mm，间距为100×100mm。当支座垫石高度较大时，还应配置竖向钢筋伸入墩台和梁体内。

3结语

本文所述支座垫石的设计主要针对常用的板式橡胶支座和盆式橡胶