玉树高速铁路桥梁支座设计要求

高速铁路桥梁支座设计要求

1、橡胶支座

橡胶支座，由于橡胶层与钢板紧密粘结，薄钢板能够约束橡胶支座在垂直荷载下的横向变形，因而具有较好的竖向性能。铅芯橡胶隔震支座的构造特点，就是在分层橡胶支座中插入一个或若干个铅芯，从而形成一个紧凑的隔震装置。由于铅芯具有良好的力学特性，能与分层橡胶支座较好地结合，所以成为一种比较合适的减隔震材料。由于在水平荷载下钢板对橡胶层的约束是柔性的，橡胶支座的水平刚度较小，并且剪切刚度是随着变形的变化而变化的，较小变形的情况下水平刚度较大，当变形达到中等时水平刚度最小，而随着变形的进一步增大水平刚度又会随之增加，从而起到保护的作用。橡胶支座在桥梁中的使用，如果受到小震作用，桥梁结构相当于连接在一个刚性基础上，而如果受到强震作用，橡胶支座能够吸收大量能量，并提供柔性滑动。这些特性使铅芯橡胶支座具备提供地震下所需的耗能和正常使用荷载下所必须的屈服强度与刚度，因而满足良好隔震系统的要求，是目前国内外桥梁隔震设计中应用最广的一种隔震装置。

2、摆式滑动摩擦支座

这类支座的减隔震原理主要是将滑动摩擦支座和钟摆的概念相结合构成一种新的隔震装置，利用钢板和聚四氟乙烯板之间的摩擦制成摩擦型的减隔震支座，改型支座允许上部结构在滑动面上滑动，从而使得上部结构传递到桥墩的地震惯性力减小为支座的最大摩擦力，从而达到减隔震的目的。其滑动面是曲面，通过在曲面上滑动摩擦来消耗地震能量，结构自重提供所需要的自复位能力，利用一个简单的钟摆机理延长结构的自振周期。这种支座的平面尺寸受到地震位移大小和球面曲率半径的控制，支座的平面尺寸通常较大。目前这种产品已在苏通大桥引桥、上海长江大桥引桥上使用，根据隔震方向的不同又可分为球面、柱面两类，前者用于水平双向隔震，后者用于水平单向隔震。

3、铰轴滑板钢支座

铁路大跨度钢桥铸钢支座多采用辊轴或铰轴支座，前者是通过平面和圆柱面滚动接触实现转动，后者则通过铰接实现转动。铰轴支座的接触应力较小;接触疲劳寿命长，但传统的钢制铰轴摩擦副常因磨损较严重而无法正常工作。为提高大吨位支座的耐久性，需在接触面处通过特殊工艺和特殊材料实现摩擦副的高耐磨性，将传统的铰轴支座水平移动滚动摩擦副用PTFE滑板和不锈钢板的平面摩擦副代替，形成了新型的铰轴滑板钢支座。

铰轴滑板钢支座主要由上摆、铰轴、下摆、衬板、摩擦副、横向限位块、底座及锚固装置等部分组成，如图1所示。支座以上、下摆相当于铰轴的转动来实现转角位移，以摩擦副之间的相对滑动来实现水平位移。支座上、下摆是主要传力构件，采用铸钢件制造。铸钢件表面平顺，加工完成后全面探伤，不允许有裂纹存在。上、下摆之间以铰轴连接，铰轴采用锻钢件，是重要的转动构件，锻造完成后进行全面探伤，表面加工圆顺，不得修补。摩擦副是滑板式铰轴支座的重要部件，由下摆底面镶嵌的滑板及底座上安装的镜面不锈钢板组成，摩擦副使竖向力的传递由点接触或线接触变成了面接触，改善了结构的受力性能，支座的寿命也随之提高。

武汉天兴洲大桥主桥钢桁梁支座采用特制的TXZ系列滑板式铰轴支座，具有吨位大(6000t)、位移大(±500mm)、转角大(±0.008rad)的特点，并具有良好的滑动性能。该支座摩擦副滑板采用了新型的改性超高分子量聚乙烯(XLIDE)材料，按欧洲标准EN1337―2对支座摩擦副滑板进行了磨耗试验，试验表明其磨耗率基本为零;同时滑板采用多个较大的圆形滑板阵列结构，滑板上布置有大量的储脂坑，可以使摩擦副之间存储更多的润滑脂，滑动性能更好，也延长了摩擦副的保养时间。

4、特殊要求的桥梁支座

(1)抗震支座

抗震支座的产品系列非常多，如高阻尼盆式橡胶支座、抗震球型钢支座、铅芯支座等。抗震原理是利用减震器和侧面摩擦板吸收墩台传来的部分水平位移，以减少梁的位移。

抗震盆式橡胶支座是在普通盆式橡胶支座的基础上增加了消能和阻尼措施。当支座水平力超过支座设计承载力的一定程度后，消能板开始滑动，起到第1道隔震效果，然后阻尼圈发挥第2道阻尼抗震效果;当地震冲击波超过一定极限时，则刚性抗震起到了第3道抗震效果。

抗震球型支座是由普通球型支座和阻尼器复合组成的。阻尼器一方面可以增加支座水平方向的刚度，另一方面则具有一定的耗能特性。根据耗能机制的不同，阻尼器可分为干摩擦阻尼器、流体阻尼器、材料阻尼器和滑移阻尼器。市场上的阻尼器主要有高阻尼橡胶阻尼器、多钢板弹簧阻尼器及铅芯挤压阻尼器等。

(2)可调高支座

因桥梁基础的不均匀沉降，影响着高速铁路桥梁无砟轨道高平顺性要求。目前轨道不平顺的调整主要是依靠扣件留有一定的调整量，但其调高量有限，因此有必要采用可调高支座来调整工后沉降量。