高速铁路桥梁支座设计要求及应用技术

高速铁路桥梁支座设计要求及应用技术
王旭芳
【摘 要】To meet the requirements of large bearing capacity and displacement of long-span bridge for high speed rail- way, the bearings shall have such performances as large tonnage, large displacement as well as anti-vibration in some level. However, due to limit of allowable design stress of material, the bearing with large tonnage is too big to change during operation, so the design of it shall take full consideration of structural durability. Meanwhile, the control of post- construction settlement is especially rigorous in high speed railway, the height-adjustable bearings may be adopted at some special section. This paper presents some design requirements of high speed railway bearings, briefs its installation technology and provides advice for its application.%为满足高速铁路大跨度桥梁的大承载力和大位移的需要,要求支座具有大吨位大位移性能,同时还具有一定的减隔振性能。受材料设计容许应力的限制,大吨位支座的尺寸较大,不适宜运营期的更换,因此,支座设计时应充分考虑结构的耐久性。高速铁路对工后沉降量控制严格,在一些特殊地段还需采用可调高
支座进行调整。文章对高速铁路支座的设计要求做了一些展述,并对高速铁路支座安装技术做了介绍。
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【期刊名称】《高速铁路技术》
【年(卷),期】2011(002)005
【总页数】4页(P51-54)
【关键词】高速铁路桥梁支座;大吨位支座;抗震支座;调高支座;支座安装
【作 者】王旭芳
【作者单位】武汉铁路职业技术学院,武汉430205
【正文语种】排石床中 文
悬挂式指示牌【中图分类】U443.36
1 前言
支座系统作为高速铁路桥梁的重要组成部分,对桥梁结构设计有着非常重要的影响。高速铁路桥梁可选用的支座类型很多,如盆式橡胶支座、球形钢支座、铰轴滑板钢支座以及其它特殊要求的支座等。
基质稳搬运机器人为满足高速铁路大跨度桥梁的大承载力和大位移的需要,要求支座具有大吨位大位移性能,同时还要具有一定的减隔振性能。大吨位支座除具有一般支座的基本结构外,还需考虑设置一些附加的部件来适应其特殊的要求,从而提高支座的整体性能。由于受材料设计容许应力的限制,大吨位支座的尺寸较大,不适宜运营期的更换,因此,支座设计时应充分考虑结构的耐久性;同时由于高速铁路对工后沉降的控制严格,在一些特殊地段还需采用可调高支座进行调整。
2 盆式橡胶支座
盆式橡胶支座分为固定支座和活动支座2种。固定支座由上座板、密封圈、橡胶板、下座板钢盆、锚固螺栓等组成;活动支座还有中间钢塞、聚四氟乙烯板(简称PTFE板)、不锈钢滑板、紧箍圈及侧向滑移装置等。盆式橡胶支座活动支座结构如图1所示。钢盆用钢塞封闭,橡胶承受高达30 MPa的压力,紧箍圈阻止橡胶被挤入钢盆和钢塞之间的缝隙。盆式橡胶支
座依靠橡胶板竖向变形产生转动;依靠PTFE板和不锈钢板间的滑移产生水平位移。
图1 盆式橡胶支座活动支座结构示意图注:(1)下座板;(2)上座板;(3)中间钢塞;(4)橡胶板;(5)紧箍圈;(6)密封胶圈;(7)PTFE板;(8)上下支座连接板;(9)、(10)、(11)螺栓。
参照欧洲标准EN 1337-5“盆式支座”标准,对盆式橡胶支座的紧箍圈要求采用黄铜圈、不锈钢圈、聚甲醛(POM)和填充聚四氟乙烯等材料制造,还要求进行转动磨耗试验以确认紧箍圈的承载能力及对盆环内壁和橡胶板的磨损程度。试验[1]结果表明:黄铜紧箍圈的转动磨耗性能良好,对橡胶的紧箍作用可靠,完全满足盆式橡胶支座的使用性能要求,采用黄铜紧箍圈可以保证支座的使用寿命。
为满足高速铁路盆式橡胶支座的大承载力和高耐久性要求,在传统盆式橡胶支座的基础上,高速铁路盆式橡胶支座在结构方面做了较大改进:(1)传统盆式橡胶支座纵向活动支座,上座板采用槽形钢板形式,下座板盆环外部两侧设置挡板与上支座板的两肢配合,用以传递横向水平力并限制横向位移。因上、下座板挡板一般预留±2 mm和±4 mm间隙,当梁体的位移与桥梁轴线有一定夹角时,挡板的预留间隙将被卡住,梁体位移受到约束,对上下部结构都将产生附加水平力。(2)高速铁路盆式橡胶支座纵向活动支座采用了滑动导向结构,
当桥梁与支座中心不重合而存在斜向位移时,中间钢塞与橡胶板之间产生平面转动,可有效避免支座上、下支座板被卡住。(3)传统盆式橡胶支座紧箍圈采用16锰钢,在各种荷载作用下支座一直处于反复转动的状态,紧箍圈和盆环内壁不断发生摩擦,久而久之盆环将受到损伤。高速铁路盆式橡胶支座则采用黄铜紧箍圈以保证支座的使用寿命。
干燥炉>川口成型机炮筒原理3 球型钢支座
球型支座分为固定支座和活动支座。由上支座板、中间球冠衬板、下支座板、平面滑板、球面滑板、锚固螺栓等部件组成。其中上座板、球冠衬板和下座板多采用铸钢材料。球型钢支座活动支座结构如图2所示。球型支座利用球面PTFE板和不锈钢板之间的滑动产生转动;利用平面PTFE板和不锈钢板之间的滑动产生水平位移。
图2 球型钢支座活动支座结构示意图
与盆式橡胶支座相比,球型支座具有使用寿命长、承载力大、转动灵活、可适应梁端大转角和大位移等优点而得到广泛应用,常用于大跨度斜拉桥、拱桥等。
为保证高速铁路大吨位球型支座的结构耐久性要求,研究[2]中提出了以下几项措施:
(1)改变传统球型支座的上座板与下座板直接接触以传递水平力的方式,在上下座板间加环状的转动套板,转动套与下支座的接触面为曲面,SF-1滑板和不锈钢板摩擦副设在转动套与上支座板之间。转动套结构如图3所示。当支座发生转动时,转动套与上支座板始终保持平面接触,保证水平荷载平稳传递的同时,大大改善了SF-1滑板的受力状态,延长其使用寿命。

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