按变位的可能性,桥梁支座分为固定支座和活动支座。固定支座允许梁截面自由转动而不能移动;活动支座允许梁在挠曲和伸缩时转动与移动。活动支座又可分为单向活动和多向活动支座。在窄桥中,一般只要求支座沿行车方向自由伸缩移动,其布置方式见图a;在宽桥中,因上部结构横向变形较大,要求支座按图b的方式布置。
梁式桥支座布置
支座是桥梁的重要传力装置,设计中除考虑其应有足够的强度、刚度和自由转动或移动性能外,还应注意便于维修和更换;施工中应重视座板下混凝土垫层的平整,并应根据气温确定其安放位置;在地震区应考虑抗震措施。
随着桥梁工程的发展,过去一般针对小跨径桥梁的或加工较烦琐的支座形式已不常使用,如垫层支座、弧形钢板支座、钢筋混凝土摆柱式支座等,代之以板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球形钢支座等。
由数层薄橡胶片与薄钢板交替排列并镶嵌、黏合、压制而成,以薄钢板加劲层阻止橡胶侧向膨胀来提高其抗压强度,利用橡胶的压缩差异和剪切变形来适应上部结构支承端的转角和水平位移。这种支座主要优点是可兼作固定和活动支座之用,构造简单、结构高度小、安装方便、适用面广、用钢量省、造价低廉、置换方便,20世纪60年代以来应用广泛。其主要缺点为抗臭氧、抗氧化、抗低温(低于-30℃)能力差。
板式橡胶支座可分为普通型和滑板式。滑板式橡胶支座是在普通板式橡胶支座上安装一层厚2~4毫米的聚四氟乙烯板,可利用聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板间的低摩擦系数,使桥梁上部结构水平位移不受支座本身剪切变形量的限制。
钢盆构件与橡胶组合而成的桥梁支座。其橡胶被密封在钢盆内而处于三向受压状态,因而具有很高的承载力和容许水平位移量,且能灵活转动,适用于支座承载力1000千牛以上的大跨径桥梁。
盆式橡胶支座分固定支座与单向或双向活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板(底盆)以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。
由上支座板、不锈钢位移板、聚四氟乙烯滑板、中间球形钢芯板、聚四氟乙烯球形板、橡胶密封圈、下支座板和上下固定连接螺栓等组合而成的桥梁支座。
球形钢支座传力可靠,转动灵活,不但具备盆式橡胶支座承载能力大、容许水平位移大等特点,而且能更好地适应支座大转角的需要。其特点包括:①通过球面传力,反力比较均匀。②通过球面聚四氟乙烯板的滑动实现支座的转动过程,转动力矩小,适用于大转角要求。③各向转动性能一致,适用于宽桥、曲线桥。④不存在橡胶老化对支座转动性能的影响,特别适用于低温地区。
在特殊情况下,桥梁结构的某些支点上可能会产生拉力,在这种情况下,必须设置能抗拉并且能承受相应的转动和水平位移的支座。球形钢支座、盆式和板式橡胶支座都能变更构造改为拉力支座,这种变更既可用于固定支座又可用于活动支座。板式橡胶支座能够用于拉力较小的桥梁,对拉力较大的桥梁则用球形抗拉钢支座或盆式拉力支座。
地震地区的桥梁支座不仅应满足支承要求,同时应具有减震、防震等多种功能。按抗震要求设计的支座必须具有抵抗或消减地震力的能力;而减、隔震支座的作用是尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动隔离开来,以大大减少传递到上部结构的地震力。
中国主要的减、隔震支座和抗震支座包括:抗震型球形钢支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座。抗震型球形钢支座是通过变更上下支座板的构造形式,以保证满足常规支座要求外,还能承受地震时的反复荷载及防落梁要求。铅芯橡胶支座是在多层橡胶支座中插入铅芯,当多层橡胶产生剪切变形时,利用铅芯的塑性变形吸收能量。高阻尼橡胶支座是用特殊配置的具有较高耗能能力的橡胶材料代替普通橡胶支座中的氯丁橡胶、天然橡胶等常用材料,其特点是滞回环面积较大,具有较大的吸收地震能量的能力。