一种适用于钢桥或钢混组合梁桥的抗拉拔支座及其施工方法与流程

本发明属于桥梁建筑技术领域，涉及一种抗拉拔支座及其施工方法。

背景技术：

近年来，我国大力发展钢桥或钢混组合梁桥的的使用。此类桥梁在提高整体强度、抗震性能的同时，减轻自重、增大桥下净空，还能有效缩短施工周期。钢桥或钢混组合梁桥虽然可用普通橡胶支座，但存在如下缺点：

(1)抗拉拔能力太弱。板式橡胶支座能较好解决正常运营时产生的转角，但在遭遇强烈地震，梁体发生大转角翘曲时则无法提供足够的约束力。

(2)板式橡胶抗剪能力有限。当梁体发生较大位移，支座的剪切变形超过橡胶的极限剪切变形时，支座橡胶部分易损坏。

(3)横桥向挡块结构不合理。目前我国桥梁多在桥墩盖梁顶部的横桥向两侧设置钢筋混凝土挡块，但钢筋混凝土挡块的抗剪能力不足，在地震时常常发生破坏；并且挡块发生碰撞时，碰撞力效应会直接传递到桥墩底部，对墩底造成损坏。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明为钢桥或钢混组合梁桥设计了一种新型支座，其能较好地解决现有支座的问题，并能进一步满足钢桥或钢混组合梁桥的需求特性。此发明能有效限制梁体的横桥向位移和较大翘曲变形，适应梁体顺桥向的位移需求。此外，通过梁体与支座接触面的较新设计提升连接处的抗剪能力。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种适用于钢桥或钢混组合梁桥的抗拉拔支座，具体包括定位钢芯、支座上钢板、不锈钢板、聚四氟乙烯板、中间钢板、带凹槽的圆环形橡胶板、支座下钢板、弧形限位装置和侧面抗拉拔钢挡块结构。

支座上钢板是一块矩形钢制部件，通过螺栓固定于梁体底部。其在横桥向两侧开有顺桥向的滑轨，便于地震时梁体的顺桥向滑动。同时在中心位置设有一个圆形凹槽。

进一步的，在凹槽中嵌入圆柱形定位钢芯，嵌入后定位钢芯会略高出支座上钢板，该高出部分在施工安装时可嵌入调平钢板预先开好的凹槽中。一方面，这种安装方式有利于支座与上部结构的对中；另一方面，钢芯扁平的设计可增大剪力的受力面，减小剪应力，提升梁体与支座连接处的抗剪能力。

由不锈钢板、聚四氟乙烯板和中间钢板组成的滑动部分，通过相互滑动适应梁体顺桥向的位移需求。聚四氟乙烯板嵌于中间钢板的圆形凹槽中，中间钢板为其提供平整坚实的支撑面。此外，中间钢板横桥向两侧开有凹槽便于其安装时对中。

带凹槽的圆环形橡胶板由圆环形钢板和带凹槽的圆环形橡胶层夹合而成，直接放置于弧形限位装置之间。两块钢板的环状带宽较大，形成凹槽。周围包裹有橡胶。在发生转动时，橡胶层发生形变，钢板随之转动。带凹槽的设计，即在内、外环处均设置凹槽，可以增加钢板的转动空间，同时能减小支座承受竖向荷载时，橡胶层中部向外鼓出的损坏，提高承载能力和耐久性。

支座下钢板上布置有横桥向抗拉拔钢挡块，通过螺栓固定于钢板横桥向两侧。地震时，抗拉拔钢挡块的水平段直接扣于支座上钢板两端的顺桥向滑轨上，限制梁体较大的翘曲变形。

进一步的，正常工作状态下，滑轨与抗拉拔钢挡块不是紧密相扣，竖向与横桥向均设有间隙，分别适应梁体的正常转动和横桥向位移。

支座下钢板上还布置有弧形限位装置，其设于顺桥向两侧，贴合橡胶板布置，弧形的设计使限位装置能卡住橡胶板的底部，限制橡胶板的各向位移。

本发明所述的钢桥或钢混组合梁桥抗拉拔支座的施工方法，按以下步骤：(1)先将定位钢芯嵌入支座上钢板的凹槽；(2)再将不锈钢板与支座上钢板焊接；(3)将支座下钢板装在桥墩顶部，顺桥向两侧安装好弧形限位装置；(4)将带凹槽的圆环形橡胶板下端放置于弧形限位装置之间；(5)将中间钢板置于带凹槽的圆环形橡胶板上；(6)在支座下钢板横桥向两侧安装抗拉拔钢挡块；(7)在中间钢板两侧的凹槽与抗拉拔钢挡块之间设置金属固定器，将中间钢板对中；(8)将中间钢板通过胶水与带凹槽的圆环形橡胶板连接；(9)将圆形聚四氟乙烯板嵌入中间钢板的凹槽中；(10)将支座上钢板放置于中间钢板上，使不锈钢板与聚四氟乙烯板接触；(11)将上钢板通过螺栓与调平钢板连接，定位钢芯高出部分嵌入调平钢板中心的凹槽，保证调平钢板和支座上钢板紧密贴合，接触均匀，受力合理，支座位置水平；(12)拆除金属固定器。

本发明的创新之处如下：

(1)改进现有支座与调平钢板的接触面设计。一方面，方便施工时的对中安装；另一方面，提升支座在地震时横桥向的抗剪能力；

(2)通过聚四氟乙烯板与不锈钢之间的滑动使支座具有顺桥向滑动功能；

(3)橡胶板的槽型设计提升其耐久性和转动灵敏性；

(4)采用一体式搭扣设计，降低支座高度，易于支座的维修更换；

(5)本发明的钢挡块均直接布置于支座上，一方面，钢挡块相比于钢筋混凝土挡块抗剪能力大幅提升；另一方面，分散布设钢挡块，碰撞位置分散，单个钢挡块上的碰撞力较小，使传到墩底的碰撞力效应较小，可以有效减小支座损坏及墩底损坏。

附图说明

图1为本发明整体的三维构造示意图。

图2为本发明的横桥向布置图。

图3为图2的b处局部放大图。

图4为本发明的上支座钢板和定位钢芯的结构布置详图。

图5为图3结构中上钢板在梁体底部的布置剖面图。

图6为本发明的顺桥向布置图。

图7为本发明的滑动部分顺桥向工作状态图。

图8为本发明安装时金属固定器的布置详图。

图9为本发明的半剖图。

图10为图9的c处局部放大图。

图11为本发明在梁体发生较大翘曲变形时的工作状态图。

图12为支座下钢板上钢挡块的安装详图。

在图中：1为支座上钢板螺栓，2为定位钢芯，3为支座上钢板，4为不锈钢板，5为聚四氟乙烯板，6为中间钢板，7为支座的滑动部分，8为带凹槽的圆环形橡胶板，9为支座下钢板，10为侧面抗拉拔钢挡块，11为弧形限位装置，12为锚栓，13为侧面钢挡块螺栓，14为圆环形钢板，15为橡胶层，16为桥面板，17为工字钢主梁，18为桥墩，19为工字钢下翼缘板，20为调平钢板，21为金属固定器。

具体实施方式

如图1所示是一种钢桥或钢混组合梁桥抗拉拔支座的剖切三维图。其结构主要包括定位钢芯2、支座上钢板3、支座的滑动部分7、带凹槽的圆环形橡胶板8、支座下钢板9、侧面抗拉拔钢挡块10和弧形限位装置11。

如图2和图3所示，支座通过螺栓和锚栓固定于工字钢下翼缘板19和桥墩18之间。其中侧面抗拉拔钢挡块10与各部件之间留有间隙l1、l2，分别适应横桥向位移和梁体转动的需求。本实例选用的桥型为工字型钢板组合梁桥，所述支座还可运用于其他类型的钢-混结合梁桥或钢桥。

如图4所示，支座上钢板3横桥向两侧开有顺桥向的滑轨，中心位置设有圆形凹槽，用于放置定位钢芯。支座上钢板的四周设有4个螺栓孔。在施工过程中先将钢芯2置于凹槽中，再通过四个螺栓1将支座上钢板3通过调平钢板20固定于工字钢主梁17的底部。圆柱型钢芯2的高度略大于凹槽深度，高出的高度在5mm-10mm。

在安装完成后如图5所示，定位钢芯2高出部分将嵌入调平钢板20的凹槽中，使调平钢板20与支座上钢板3紧密贴合。

如图6和图7所示，本发明的滑动部分7通过聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的滑动来适应梁体顺桥向较大位移。其中不锈钢板与支座上钢板3下端焊接，聚四氟乙烯板嵌于中间钢板6的凹槽中。此外，在中间钢板横桥向两侧设有方形凹槽。如图8所示，中间钢板6安装时，可在凹槽与抗拉拔钢挡块10之间设置金属固定器21，便于中间钢板6安装时对中。

如图9所示，带凹槽的圆环形橡胶板8为钢板夹合橡胶的形式，橡胶层上下布置的钢板14能有效加强结构抗压能力，中间的橡胶层15适应梁体的转动变形。进一步的，带凹槽的圆环形橡胶板8上端与中间钢板通过胶水连接。如图10所示为不锈钢板与聚四氟乙烯板的接触面详图。

如图11和12所示，支座下钢板上设有弧形限位装置11，限位装置能卡住带凹槽的圆环形橡胶板8的底部，限制橡胶板的各向位移。此外，支座下钢板横桥向两侧还设有抗拉拔钢挡块10，钢挡块10的中下部为倒t型结构，通过4个螺栓13固定于支座下钢板9上。这种设计能增大剪力受力面，增强结构抗剪能力。进一步的，如图11所示，抗拉拔钢挡块10的上部结构能在地震时扣住支座上钢板3的两侧导轨，限制梁体较大的翘曲变形。