桥梁支座发展

桥梁支座具有连接上部结构和下部结构,保持桥跨结构的整体性的作用;同时能将上部结构所受的荷载传递给下部结构,使桥跨结构的实际受力情况与设计的计算图式相符。因而对桥梁支座的研究在桥梁建设中有着非常重要的作用。

1 桥梁支座的种类及其特征

桥梁支座在其发展过程中出现了各种不同的类型,主要包括以下几类。

(1)简易支座。主要是由草席、麻绳垫等松软材料制作而成,通过这些材料剪切变形来实现所需的位移,具有成本较低、制作简便等特点,主要适用于一些小跨径的桥梁。

(2)钢支座。普通钢支座主要由铸钢材

料制成,可分为平板支座、弧形支座、摇轴支座以及辊轴支座等,这类支座具有承载能力、刚度均较大等优点,适用于大型桥梁,但同时其也具有构造尺寸大、易生锈、养护费用高等缺点。因而目前对新型钢支座的研究越来越多,新型钢支座采用高强度优质合金钢铸造,并缩小了支座尺寸,并将转动部分镀铬、用耐候钢制造或封闭在油箱内,从而可以有效防止其生锈,延长其使用寿命。

(3)橡胶支座。随着橡胶制作工业的快

速发展,橡胶支座因其造价低、构造简单、加工方便、结构高度低、节省钢材等特点,因而在桥梁工程中得到了较为广泛的应用;但其也有些不足,如橡胶容易老化,需经常进行更换。目前主要有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形橡胶支座以及铅芯板式橡胶支座等形式,其中板式支座主要适用于反力小于的中小跨径的公、铁桥梁中;盆式橡胶支座则可适用于一些支座反力较大的大跨径桥梁,球形橡胶支座是在盆式橡胶支座的基础上进一步发展起来的,主要适用于弯桥和一些跨度较大的桥,在提供较大支座反力的同时能够允许产生较大的转角。

(4)特殊桥梁支座。随着桥梁建设的飞

速发展,对支座的要求也越来越高,因而在一些特殊场合也就需要使用一些特殊的支座,如抗拉支座、抗震支座等。抗拉支座主要是通过在支座中心埋设一根拉力螺栓或预应力钢筋,将梁底和支座垫石相连,由拉力螺栓或预应力钢筋承受拉力,抗震支座设计的主要是从刚性和柔性两方面进行的,其中多以柔性抗震体系为主,滑动摩擦体系、橡胶类减震类体系以及钢耗能体系等抗震支座的研究技术较为成熟,这些抗震支座体系的主要工作原理是通过调节振动频率比和阻尼比来降低结构的响应,起到抗震的效果。

2 桥梁支座的发展现状

在古代的桥梁中由于受到技术条件的限制,基本都是采用了简易支座。在19世纪中期,随着钢铁工业的迅速发展,因而在早期的铁路桥梁中大多采用钢支座,但是由于在使用的过程中容易因铸件的锈蚀导致支座的冻死,从而会影响其使用性能。橡胶

支座的出现则是随着橡胶工业的不断发展而迅速发展起来的,在20世纪50年代,橡胶支座在国外就得到了广泛的应用,由于我国的工业、制造业相对比较落后,直至上世纪70年代才开始进行开发应用,目前国内比较常用的是盆式橡胶支座,主要有TPZ、GPZ、QPZ型,现在仍是大跨度桥梁中最主要的支座形式。随着桥梁技术的发展和为满足某些特殊功能的需要(如抗拉压、抗震等),对一些新型支座的研究也是成为了工程界的一个热点问题,如抗拉压支座以及抗震支座等,其中对抗震支座的研究更为广泛,如防错动平板支座、LRB铅芯橡胶支座、SMA抗震支座等为了是桥梁支座更好的适应桥梁建设的发展,今后的桥梁支座的发展可从以下

几个方向进行研究和改进。

(1)进一步研制构造更为合理的桥梁支座,使其受力更为合理,使用性能进一步提高。

(2)加强对制作支座的材料的研制开发工作,以便将强度更高、使用寿命长、抗震性更好的材料用于支座的生产。

(3)进一步规范支座的生产行业,加强监管力度,严厉打击不法厂商;同时施工部门也应加强对支座性能的检测,严禁使用质量不符合要求的支座。

我国从20世纪60年代开始研制板式橡胶支座,并从1965年起应用于中小跨度的公路桥上,1968年以后又幵始运用在太原铁路局、上海铁路局、沈阳铁路局等一些铁路桥梁上。70年代中期以来,为适应我国桥梁建设事业日益发展的需求,铁道部科学研究院庄军生、夏子敬等科学工作者组织开展了新型桥梁支座的系统研究工作。近十年中,在大力推广盆式橡胶支座和板式橡胶支座的同时,积极幵展球形支座的研制。

图1-1中国1960—1980年混凝土桥梁支座使用情况

同时,结合工程实际需要研制出了高度可调式板式橡胶支座、盆式橡胶测力支座等特种支座。并且为上海南浦大桥、杨浦大桥及北京机场高速立交桥等全国重点工程提供了特殊要求的支座。从而使我国桥梁支座的技术水平逐渐接近并赶上国际先进水平。随着我国桥梁支座的开发设计和制造加工水平不断提高,具有特种用途的新型支座不断研制开发出来,如高度可调式盆式橡胶支座、拉压支座等。桥梁支座的研究领域里很重要的一个研究方向是基于桥梁支座的减震隔震技术。地震作为一种严重的自然灾害,给社会经济的稳定发展带来了巨大的威胁。而桥梁作为交通运输系统的重要组成部分,如何设计开发出具有减震隔震作用的桥梁支座成为目前研究的重要方面。铅芯橡胶隔震支座、双曲面球型支座以及摩擦摆动隔震支座的研制是减震隔震技术在桥梁支座上的重要应用,桥梁支座经过不断地幵发设计,已经取得了重要

成果。