铁路客专桥梁球形支座介绍、安装、维护

铁路桥梁球型支座产品使用介绍中国船舶重工集团公司第七二五研究所洛阳双瑞特种装备有限公司李恒跃2010年10月目录™铁路常用支座及选用™球型支座结构与制造流程™球型支座技术参数与性能™球型支座安装工艺™球型支座保养维护™支座安装过程中可能存在的问题及处理方法一、铁路常用支座及选用1、支座产品功能与分类支承构件桥梁支座产品分类™结构型式：球型支座、盆式橡胶支座、板式橡胶支座、铰轴支座、转体球铰等™使用功能：普通支座、抗震支座、减隔震支座、拉压支座、抗风支座等™使用环境：普通环境用支座、低温用支座和耐蚀支座球型支座盆式橡胶支座铸钢支座板式橡胶支座2、桥梁支座产品的选用™桥梁支座产品，主要应用于铁路桥梁、公路桥梁、城市立交桥、高架桥等项目中，也可用于大型建筑结构中。在不同类型的桥梁中，设计院一般按照桥梁的结构型式、桥梁上部结构的反力及变形大小、设置支座的位置及大小、桥梁上部行车的类型（火车或汽车）、桥梁所处地震区域、桥梁所处的环境情况来选取适当的桥梁支座产品。1）公路桥梁对于高速公路桥梁和一些小型公路桥梁，由于其跨径小、上部结构的反力及变形小，一般选用板式橡胶支座产品。对于跨公路、跨铁路、跨江河、跨海的桥梁，由于其跨径较大、上部结构的反力及变形大，一般选用盆式橡胶支座或球型支座产品。2）铁路桥梁铁路桥梁设计为保证其规范性，一般采用专图形式进行设计，各设计院在设计中直接根据实际情况进行选图设计。目前形成专图的支座产品主要有铸钢支座（包括摇轴、辊轴和铰轴支座）、盆式橡胶支座、柱面支座和球型支座等。球型支座由于其承载力高、传力均匀、耐久性好等特点，多用于连续梁及有特殊要求的桥梁设计中，现也开始逐步取代盆式橡胶支座使用于简支梁桥中。3）其它特殊支座选用™对于处于地震带上的公路、铁路桥梁，为减小地震灾害，现多选用抗震支座或减隔震支座产品。™对于上部结构存在向上的反力的桥梁，一般选用拉压支座。™对于悬索桥、斜拉桥等存在漂浮结构的桥梁，在梁体横向一般需要选用抗风支座产品。™对于沿海及跨海桥梁，为保证支座使用寿命，则多选用耐蚀支座产品（一般为耐蚀球型支座）。™对于跨铁路、高山跨峡谷的桥梁，为了不干扰铁路运行和减小施工难度，多选用转体法施工，因此多选用转体球铰产品。™对于在高纬度地区低温环境，为保证钢材应力，多选用低温用支座（型号后加注“F”）。3、支座的布置方案™支座按承受的反力与变形可分为固定、横向活动、纵向活动、多向活动四类。对于不同的桥梁结构，支座的布置方式不同。™固定支座宜设置在出现较大支座反力的部位，如曲线桥的外侧和坡桥的下坡端。™在同一支墩上，固定支座旁一般布置有横向活动支座，纵向活动支座则一般与多向活动支座布置在同一支墩上。图1支座布置原则二、球型支座结构与制造流程1、球型支座的结构1、上座板2、密封装置3、球冠衬板4、下座板5、平面不锈钢滑板6、平面滑板7、球面不锈钢滑板8、球面滑板9、下锚栓10、预埋钢板11、上锚栓图2简支梁桥球型支座结构示意图1、下座板2、球面滑板3、中座板4、下滑板5、密封裙6、上滑板7、平面滑板8、上座板F11、螺杆F12、套筒F13、地脚螺栓图3连续梁桥球型支座结构示意图2、球型支座的构造分类™按承受的反力与变形，共分四类：Š固定（GD）球型支座Š横向活动（HX）球型支座Š纵向活动（ZX）球型支座Š多向活动（DX）球型支座图4-1简支梁桥固定球型支座图4-2简支梁桥横向活动球型支座图4-3简支梁桥纵向活动球型支座图4-4简支梁桥多向活动球型支座图5-2连续梁桥横向活动球型支座图5-1连续梁桥固定球型支座图5-4连续梁桥多向活动球型支座图5-3连续梁桥纵向活动球型支座3、球型支座主要生产流程合同签订——图纸确认下发——原材料采购入库——铸造——热处理——粗加工探伤——精加工——组焊——涂装——组装——终检——发运三、球型支座技术参数与性能1、简支梁桥球型支座代号TJQZ-×××-×-×坡度分类代号（mm）i0--0‰≤i≤4‰；i8--4‰＜i≤12‰；i16--12‰＜i≤20‰；支座适用地震动峰值加速度地区：分0.1g、0.15g、0.2g三种；支座分类代号：DX表示多向活动支座HX表示横向活动支座ZX表示纵向活动支座GD表示固定支座支座设计竖向承载力（kN）铁路简支梁桥球型支座2、简支梁桥球型支座设计参数序号项目内容技术要求1支座型号TJQZ(铁路简支梁桥球型支座)2设计竖向承载1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、7000kN，共12级3设计转角0.02rad4分类代号固定(GD)、横向(HX)、纵向(ZX)、多向(DX)四种5设计水平力支座限位方向分别为设计竖向承载力的15%（Ag≤0.1g地区）、22.5%（0.1g＜Ag≤0.15g地区）30%（0.15g＜Ag≤0.2g地区）6设计最大位移活动支座纵桥向：≤3000kN为±50mm，其余±60mm。活动支座横桥向：±10mm7适应温度范围-25℃～+60℃8设计摩擦系数常温(-25℃～60℃)≤0.039调高范围0～+20mm10坡度适用范围0～20‰（分i0、i8、i16三级）3、连续梁桥球型支座代号GTQZ-×-×××-×支座纵桥向位移（mm）支座分类代号：DX表示多向活动支座HX表示横向活动支座ZX表示纵向活动支座GD表示固定支座支座设计竖向承载力（kN）支座类型代号（支座适用范围）：II-支座水平力为竖向承载力的15%；III-支座水平力为竖向承载力22.5%；IV-支座水平力为竖向承载力30%；铁路连续梁桥球型支座4、连续梁桥球型支座设计参数序号项目内容技术要求1支座型号GTQZ(铁路连续梁桥球型支座)2设计竖向承载从1000～100000kN，共分34级3设计转角0.02rad4分类代号固定(GD)、横向(HX)、纵向(ZX)、多向(DX)四种5设计水平力支座限位方向分别为设计竖向承载力的15%、22.5%、30%6设计最大位移活动支座纵桥向：分±100mm、±150mm两档。活动支座横桥向：±10mm7适应温度范围-25℃～+60℃8设计摩擦系数常温(-25℃～60℃)≤0.039调高范围0～+20mm10坡度适用范围支座上支座板顶面不设坡度，桥梁的坡度由梁底混凝土调整四、球型支座安装工艺1、球型支座的运输和贮存™球型支座表面喷涂有支座型号、纵桥向方向箭头。支座采用汽车运送至工地现场。™支座到达工地后，施工物资人员应根据计划单和厂家提供的交验清单核对支座型号和数量。™核对无误后应将支座卸至干燥平稳的地方贮存，支座底部应垫以枕木，防止地面暂时性积水浸湿支座。支座按规格摆好后，顶部应盖好防雨布或搭好防雨篷。2、球型支座的安装注意事项2.1支座支承垫石混凝土强度等级不宜低于C40，垫石高度应考虑安装、养护和必要时更换支座的方便。2.2球型支座与墩台采用地脚螺栓+套筒+螺杆的锚固方式，可在不影响正常运营的情况下，更换支座。结构如图6所示。图6锚固结构图2.3在墩台顶面支承垫石部位需预留锚栓孔，锚栓孔预留尺寸：直径应大于套筒直径加60mm，深度应大于锚栓长度加50mm。预留锚栓中心及对角线位置偏差不得超过10mm。2.4支座出厂时，已由生产厂家将支座调平，并拧紧连接螺栓以防止支座在运输、安装过程中发生转动和倾覆。2.5连续梁桥球型支座可根据设计需要预设位移，用户需在订货时提出预设位移量的要求（位移量由设计院与施工单位共同确定），由生产厂家在出厂前预先调整好。简支梁桥球型支座无须设置偏装。2.6支座安装前，工地应检查支座连接状况是否正常，不得任意松动上、下支座板连接螺栓。如发现螺栓松动造成支座初始状态发生扰动，施工单位应在厂家指导下进行恢复。2.7支座安装前，应根据施工图，查阅支座的摆放方向和坡度，保证各活动支座的主位移方向和支座坡度方向正确无误。现浇梁支座采用梁底混凝土调整坡度，因此支座无使用坡度标识。对于进行偏装的连续梁桥支座，还应注意偏装方向与图示方向一致。3、球型支座的安装3.1预制简支梁球型支座的安装1）预制简支梁体与球型支座采用螺栓与套简的方式进行锚固，套简点焊固定在连接钢板上，由制梁厂预埋在梁体底部。2）梁体吊装前，注意查阅梁体使用的相应墩位，并根据坡度要求将坡度匹配的支座安装在预制梁底部，上座板与梁底预埋钢板间不得留有间隙。3）凿毛支座就位部位的支承垫石表面，清除预留锚栓孔中的杂质，安装灌浆用模板，并用水将支承垫石表面浸湿。灌浆用模板可采用预制钢模，底层设一层橡胶防漏条，通过膨胀螺栓固定在支承垫石顶面。图7灌浆模板布置图4）吊装预制梁体（带支座），将梁体落在临时支承千斤顶上，通过千斤顶调整梁体位置及标高，各千斤顶的反力差不超过平均值的5%。5）支座就位后，在支座底板与桥墩或桥台支承垫石顶面之间应留有20～50mm的空隙，以便灌注无收缩高强度灌注材料。灌浆材料抗压强度要求不低于50MPa6）采用重力灌浆方式，灌注支座下部及锚栓孔处，灌浆过程应从支座中心部位向四周注浆，直至从模板与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。图8重力灌浆示意图7）灌浆前，应初步计算所需的浆体体积，灌注实用浆体数量不应与计算值产生过大误差，防止中间缺浆。8）临时支点拆除前，严禁架桥机过孔；临时支点拆除时，灌浆材料的强度不应小于20MPa。9）浆体强度达到规定强度后，拆除钢模板，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆。10）拧紧下支座板锚栓，并拆除各支座的上、下支座连接螺栓，拆除临时支承千斤顶。3.2连续梁及现浇简支梁支座与墩台的安装1）凿毛支座安装部位的支承垫石表面，清除垫石表面及预留锚栓孔中的杂物，安装灌浆用模板。2）将地脚螺栓穿过支座底板的锚栓孔与套筒螺杆连接在一起，把套筒螺杆另一端插入锚栓预留孔中。然后在下支座板四角用钢楔块调整支座水平，并使下支座板底面高出桥墩顶面20～50mm，找正支座纵、横向中线位置及标高，使之符合设计要求。3）用无收缩高强度灌注材料灌注锚栓预留孔及支座底面垫层。灌注材料要求抗压强度不低于50MPa。在使用前应进行配比试验，掌握材料固化时间。4）灌浆前，应初步计算所需的浆体体积，灌注实用浆体数量不应与计算值产生过大误差，应防止中间缺浆。图9支座与墩台的锚固5)采用重力灌浆方式，灌注支座下部及锚栓孔网间隙处，灌浆过程应从支座中心部位向四周注浆，直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。6)灌浆材料终凝后，拆除模板及四角楔块，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆，并用砂浆填堵楔块抽出后的空隙，拧紧下座板锚栓。3.3支座与现浇梁体（包括连续梁和简支梁）的锚固支座与现浇梁安装时，先用地脚螺栓将套筒螺杆固定在支座上座板上。如设置有预埋钢板（钢板上按套筒直径开孔），则将其穿过套筒并点焊固定，然后沿支座顶面向外搭建梁体模板，搭好后浇砼即可。3.4支座与预制混凝土连续梁体的锚固对于用于预制混凝土连续梁的支座，采用在梁底预埋钢板上预先点焊固定预埋套筒，再用地脚螺栓与预埋套筒连接的方式安装支座。预埋钢板应预先按支座上座板锚栓间距位置要求钻孔，孔径=套筒直径+2mm为宜。采用此方法安装时要注意保证预制梁上预埋钢板的位置与墩台上支座的安装位置一致，从而保证预埋套筒螺孔位置与支座上座板螺栓孔位置相对应。图10支座与连续梁预制梁体的锚固3.5运输用连接螺栓的拆除在支座与墩台及预制梁体安装完毕后，或现浇混凝土梁体形成整体并达到设计强度后，在张拉梁体预应力之前，拆除上、下支座板运输用连接螺栓，以防止约束梁体正常运动。3.6支座外露表面防护对支座、地脚螺栓及预埋钢板未进行涂装防护的外露钢表面（不锈钢除外）进行涂装防护，以防止支座及锚栓生锈。涂装按TB/T1527中第6套防护体系进行。如支座在安装过程中表面涂装受损，也需进行涂装防护。注意防护过程中，支座不锈钢滑板表面严禁进行涂装，如不小心涂装到不锈钢表面，需立即用丙酮等有机溶剂进行清除。五、球型支座的保养及维护1、支座的保养支座安装过程及安装后桥梁通车前，应注意保养。1)不得用锐器碰、刮支座表面，防