橋梁球形鋼支座設計及施工方法

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摘要：球形支座是現代大型橋梁工程建設中常用的支座類型之一，其設計、施工質量直接關系到橋梁工程的質量安全。隨著橋梁支座設計理念的不斷進步，在球形鋼支座的設計中應積極運用全壽命設計理念，提高設計的水平、質量，為橋梁工程建設奠定良好的基礎。施工單位應準確掌握球形鋼支座的施工方法以及技術要點，以確保橋梁工程的質量安全。

關鍵詞：橋梁工程；球形鋼制作者；全壽命設計

隨著我國橋梁等基礎設施工程規模的不斷增加，出現了越來越多的超大寬幅橋梁工程項目，大型、超大型橋梁工程的建設對支座的設計水平、施工質量，均提出了較高的要求。在橋梁工程球形鋼支座的設計中，應積極運用全壽命設計理念，對橋梁工程結構特點以及荷載撓度等多種影響因素進行綜合考慮，不斷優化橋梁工程球形鋼支座的設計方案。施工單位在球形鋼支座的施工過程中，應嚴格按照施工規范和設計要求合理選擇施工方法，準確把握各項施工技術的要點，提高施工質量，推動我國橋梁工程建設事業的現代化發展。

1橋梁球形鋼支座全壽命設計分析

1.1概述橋梁球形鋼支座。橋梁工程球形鋼支座包括上下支座板、上下平面和球面耐磨板、導軌、錨固組件、球冠襯板、活塞等部分。其主要是滑動和轉動的分離設計方法，提高橋梁工程支座的承載能力、受力穩定性。目前球形鋼支座被廣泛應用于多種類型的橋梁工程建設中，在球形鋼支座的設計中應積極運用全壽命設計理念，充分考慮球形鋼支座在橋梁工程全壽命周期內的各項影響因素，提高設計的水平、質量，為橋梁工程建設奠定良好的基礎。施工單位應準確掌握球形鋼支座的施工方法、技術要點，保證施工的質量符合設計標準。1.2橋梁工程球形鋼支座全壽命設計方法。1.2.1嚴格遵守橋梁工程支座設計技術規范。在橋梁球形鋼支座全壽命設計中，設計人員應嚴格按照橋梁工程支座設計規范的要求，合理確定各項設計參數，以保證設計方案的質量。例如，在設計中應將球形鋼支座結構的豎向壓縮變形量控制在支座高度的1%以內。在橋梁工程抗震支座的設計中，應將其上拔力控制在豎向荷載的20%以上，且橫向承載應達到其豎向承載的20%以上[1]。在設計單向、固定支座時，其非滑移方向上的水平承載應達到其豎向承載的10%以上。1.2.2科學分析球形鋼支座荷載。在橋梁球形鋼支座全壽命設計中，應在傳統球形支座設計理念的基礎上對其具體受力進行科學分析，優化設計方案，提高球形鋼支座的水平承載性能。在設計中應合理選擇盆鋼等材質結構，在盆鋼內設置球冠，且球冠應弧面向上保持水平。當球形支座受豎向荷載影響轉動時，其主要荷載為水平荷載，此時球冠在盆鋼內并未承受水平荷載，水平力主要作用于盆鋼結構的鋼盆壁部分，使球冠底部受力能夠保持均勻，且水平狀態穩定。1.2.3球形鋼支座密封結構設計。球形支座轉動弧面的密封設計是設計中的重點環節之一。在橋梁工程球形鋼支座的設計實踐中，可以采用在其活塞部分增設橡膠密封圈的方式，以提高其密封性。設計人員可以將橡膠密封圈設置于盆腔內壁、活塞外壁，從而實現對球形支座盆腔結構的全封閉目的，防止處于盆腔內部的耐磨板、球冠等受到灰塵等雜質的影響，提高支座轉動可靠性，延長支座使用壽命。1.2.4球形鋼支座耐耗設計。在橋梁工程球形鋼支座全壽命設計中，設計人員應積極采用具有較好耐磨性能和承壓能力的材料，通過試驗檢測對其耐耗性能進行驗證分析。通過試驗發現，改性聚四氟乙烯材料在耐耗性能、耐高溫性能方面較為突出，具有自潤滑功能。因此，在球形鋼支座全壽命設計方案中，可以結合橋梁工程的實際情況合理選擇該類型材質。1.3橋梁工程球形鋼支座全壽命設計方案。某橋梁工程為矮塔三塔四跨斜拉橋結構，該橋梁工程的主橋部分包括水中主墩3個，分別采用了臨時以及永久性固結體系。該橋梁結構支座寬度、長度均約為3m，并有單雙向兩類活動形式。根據該橋梁工程結構特點，在支座設計中采用了球形鋼支座。結合該橋梁工程的結構特點，在本次設計中采用了盆式球形鋼支座，其在主體結構部分的設計中，采用由鋼盆、滑板構成的盆式橡膠支座，以提高其密封性，延長支座滑動部分的使用壽命。將傳統支座的橡膠墊改為球冠設計，并采用支座轉角設計，可有效減少由橡膠老化產生的風險隱患。在本次設計中采用了滑動部件與轉動部件相分離的設計方法，其中，球形支座的轉動設計通過球冠與活塞間的相對轉動實現，應確保球冠部分的下滑動面位移的同步性，以達到彎矩釋放的目的，利用活塞的上滑動實現其水平位移。在該橋梁工程球形鋼支座的耐磨滑板設計中，采用了改性聚四氟乙烯材質滑板結構，在其球冠部分選擇了鑄造合金鋁材質，有效提高了支座的耐磨性能。在球形支座全壽命設計中通過冷噴鋅工藝的運用提高其防腐性能，使橋梁工程球形鋼支座的使用壽命得到進一步延長。

2橋梁球形鋼支座施工方法分析

2.1處理墊石施工要點。在處理墊石施工前，施工人員應首先檢查地腳螺栓，在確認其孔位、深度和規格均符合設計標準后，再開展清理作業。清理時可以利用電錘、電動風鎬等工具鑿除孔內預留塑料管等，并鑿毛混凝土表面。在徹底清理墊石頂面后，應對其進行磨平處理，將其頂面高差控制在2mm以內。在用水沖洗墊石后，應通過空壓機等工具吹干其表面，確保其表面干燥。2.2支座拆分施工要點。在施工現場分拆支座組件時，應按照其出廠說明、棧橋承載性能等，將其拆分成上下支座板、相關組件、錨固組件三個主要部分，為后續的組裝施工創造便利條件。在拆分施工時，應首先將連接板螺栓擰松，為上支座板的起吊做好準備工作。再通過汽車吊鉤組上支座板板組件，起吊施工時應采取對角吊裝方式，并注意采取相應的保護措施，將支座板放置于枕木、墊板上，防止上支座板表面被劃傷。在依次將球冠、活塞和下支座板分別拆分起吊，并做好相關的防塵保護措施。2.3吊裝支座施工要點。在吊裝施工時，施工單位應首先進行測量放樣，以準確確定吊裝位置，再利用汽車吊、平板拖車等專業吊裝運輸設備將各支座組件運抵現場。施工單位應根據支座組件大小、施工要求進行吊裝設備、操作人員的配置，并應指派專業技術人員對吊裝作業進行指揮調度。應對支座四角吊點的設置情況進行嚴格的檢查監督，以確保吊鉤和支座中心能夠在起吊過程中保持一致。在吊裝作業時，施工人員應首先起吊錨固組件，并將其放置于墩臺頂面墊石位置，以便后續的錨固安裝作業的開展。在對球冠、活塞和下支座板進行吊裝時，應保證吊機準確達到起吊作業點，應將鋼絲繩吊牢安裝于下支座板的吊點上，應對其受力中心和安裝的牢固性進行檢驗，確認合格后再進行起吊作業。吊裝時應保持緩慢勻速，并應在球冠、活塞、下支座板組件與墊石頂面相距0.6m處進行下錨固組件的安裝施工。在安裝過程中應利用全站儀等測量儀器對其平面位置進行觀測調整，再緩慢將其下放，置于墊石頂面上。最后吊裝上支座板，在將其吊裝到位后，應調整頂面水平度，將臨時連接板安裝到位。應對支座連接的牢固性、整體性進行檢查，以保證施工的質量安全。當支座吊裝到位后，施工人員應將千斤頂分別設置于其四角墊石頂面處，以頂高支座，頂高高度應控制在3cm左右，以便于后續灌漿作業的開展[2]。應通過水準儀或全站儀等，對支座標高和水平位置進行復核，調整到位后應在下支座板下方設置鋼楔塊。2.4管道和模板安裝施工要點。施工單位應將型鋼模板設置于下支座板周圍，利用膨脹螺栓將其固定牢固。應根據現場實際情況合理選擇軟管、注漿管材質和設置數量。施工人員應在墊石和支座底板間插入注漿管的一端，注漿管的另一端應與軟管相連，在注漿泵上連接好引入軟管。在安裝出氣管時，應將其兩端分別連接再軟管、插入墊石與支座底板間，軟管的豎向長度應控制在1.5m以上。當出氣管、注漿管安裝就位后，應使用發泡劑封端，以保證其密封性。2.5注漿施工要點。在注漿作業前，施工人員應對球形鋼支座標高和中心進行認真詳細的復核，檢驗合格后再開始注漿。注漿時應選擇強度較高且無收縮性的灌漿材料，以確保支座空隙灌漿的密實度。施工時應通過注漿泵從支座中心處開始注漿，并逐步向四周推進，以填滿墊石與下支座板空隙、錨栓孔，確保下支座板緊貼墊石頂面上。施工人員應嚴格檢測注漿過程中的槳葉壓力，應控制在0.2MPa左右。應對出氣管是否有漿液溢出情況進行監測，一旦發現漿液溢出時，應及時封閉出氣管。當所有出氣管均有漿液溢出并完成封閉后，在0.2MPa條件下保持5min持壓狀態，再封閉注漿管。2.6拆除模板施工要點。施工人員在拆模前應對砂漿強度進行檢測，確認其符合設計標準后再拆除模板，再割除出氣管、注漿管。如果在檢查中發現有漏漿現象存在時，應及時采取補漿措施。當各項檢測合格確認無質量缺陷存在后，施工人員應將下支座板錨栓緊固。

3結語

在橋梁工程的建設中，支座是重要的傳力結構，對橋梁工程整體結構的安全性、穩定性具有重要的影響。因此，在橋梁工程的支座設計中，應積極運用先進的設計理念和技術方法，科學分析支座荷載等各種影響要素，合理選擇支座結構形式，提高支座設計的水平和質量，以延長橋梁工程支座結構使用壽命。施工單位應按照設計要求嚴格遵守相關的技術規范，準確掌握支座施工的各項技術要點，保證施工質量能夠符合設計標準，為橋梁工程整體結構的質量安全奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]陳俐光，陳峰，于藝林，等.橋梁球型鋼支座全壽命設計及施工方法[J].企業技術開發：學術版，2018，37（10）：57-62.

[2]錢政權.球型轉體支座在平轉橋梁中的施工技術[J].建筑機械，2019（6）：115-117.

作者:劉紅譽 單位:微山縣東方建設工程監理有限公司