上世纪九十年代末至本世纪初,随着国内设计院和生产厂家对球铰支座研究的不断深入及完善,使球铰支座与盆式橡胶支座相比具备了承载力大、转角大、使用范围广、性能稳定、耐久性好、寿命长等优点,因而在国内公路大型桥梁项目中得到广泛应用,并逐步在重要项目中取代了盆式橡胶支座。
目前,球铰支座已在我国环境要求高、桥梁跨度大和重要性高的桥梁项目中,如东海大桥、杭州湾跨海大桥、青岛海湾大桥、京沪高速南京大胜关大桥、青藏铁路拉萨河大桥等跨江、沿海、跨海大桥以及东南沿海铁路、哈大、京沪、石武等铁路连续梁桥获得大量应用。
球铰支座结构特点
球铰支座主要由下座板、中座板、上座板、平面(球面)非金属滑板、平面(球面)不锈钢滑板、密封装置等部件组成.球铰支座主要采用了两个摩擦副——平面摩擦副和球面摩擦副来完成支座的承载、位移和转动功能。平面摩擦副和球面摩擦副均采用不锈钢滑板与非金属滑板(包括四氟滑板或聚乙烯滑板)组成。梁体的载荷分别通过上座板——平面摩擦副——中座板——球面摩擦副——下座板传递给墩台垫石层;其水平位移通过平面摩擦副的相对滑动来实现,而转动则通过球面(平面)摩擦副的相对转动(滑动)共同实现。球铰支座主要通过钢件、钢件之间的平面摩擦副和球面摩擦副来将承受的载荷传递到墩台,其传力路线简洁明确,内部应力分布比较均匀,克服了盆式支座钢盆应力集中的缺点。
LQZ球铰支座除具有一般球铰支座传力均匀、转角大、转动灵活、转动力矩与转角无
关等优点外,还具有如下特点:
(1)高承载:采用改性的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及分片镶嵌技术,极大地提高了材料的承载能力(填充聚四氟乙烯复合夹层滑板许用压应力60MPa,纯聚四氟乙烯滑板许用压应力30MPa),实现了支座的高承载能力。
(2)长寿命:通过匹配性选择,确定了摩擦副的偶对材料,又在模拟工况下对摩擦副材料进行了全面试验,较终确定摩擦副的设计参数,从而保证了长寿命。球面摩擦副采用自有专利技术——包覆球面不锈钢滑板,使之与平面摩擦副采用相同偶对材料,保证了两者的等性能、等寿命。另外,在海洋大气腐蚀环境中,通过采用耐蚀主体材料和表面长效防腐体系,保证了支座整体的长寿命。
(3)全密封:摩擦副采用分部全密封设计,防尘防水性好。密封材料不老化,充分保证摩擦副无腐蚀、无污染。平面摩擦副用聚四氟乙烯环密封,球面摩擦副用不燃烧、不老化的聚四氟乙烯浸渍玻璃布密封,使摩擦副始终在无腐蚀、无污染的环境下工作,充分保证了滑移性能的稳定和长久的使用寿命。
(4)有效防护:利用船用涂料的研究成果,合理选用长效防腐表面涂料体系,使支座抗腐蚀问题得以更加有效地解决,可满足各种恶劣环境下的桥梁建设需要
桥梁橡胶支座选型的常规问题:
1、对于圆形橡胶支座和矩形橡胶支座选型:对于预制箱梁和空心板习惯采用圆形橡胶支座,对于预制T梁习惯采用矩形橡胶支座;由于现浇箱梁一般采用圆柱形桥墩,所以经过前期对比分析:固定支座采用圆形橡胶支座能满足空间要求,滑动支座由于双排原因考虑到预埋钢板尺寸能否放下,一般采用矩形橡胶支座,因为矩形可以做成长方形。
2、箱梁底钢筋网起提高局部承载力作用。
3、预制箱梁支座距离梁端先选为37.5cm,两个好处:1、是为了防止落梁,2、37.5cm是堵头板中心位置。
4、简支梁端至墩、台帽或者盖梁边缘应有一定的距离。其较小值a(cm)按下式计算:a≥70+0.5L,L表示梁的计算跨径,相当于2a+伸缩缝宽度为盖梁宽度。
5、对构件加强设计,保证非塑性铰区的弹性能力高于塑性铰区。