桥梁沉降支座.pdf

本发明的桥梁沉降支座，包括成品支座，还包括位于成品支座底部的下部沉降压缩装置，该装置由上部沉降体和下部底盆构成；上部沉降体由顶板、内支撑板、中承板组成，顶板位于水平方向，中承板通过内支撑板固定在顶板下方并与顶板平行，中承板设有若干个流变通道，内支撑板包括环形板和固定在环形板内的隔板，构成若干个空腔，环形板上部设有若干个通气孔；下部底盆由底板和固定在底板上部的外支撑板组成，二者之间设有溢流孔，外支撑板为紧密套接在内支撑板外侧的环形缸体，底板上敷设有电加热盘，电加热盘和中承板之间填充有压缩体。本发明的有益效果是，能通过自身沉降带动桥面标高降低而有效消除“桥头跳车”病害。

1.   一种桥梁沉降支座，包括成品支座(14)，其特征在于：还包括位于成品支座底部的下部沉降压缩装置，该装置由上部沉降体和下部底盆构成；上部沉降体由顶板(1)、内支撑板(2)、中承板(3)组成，顶板位于水平方向，中承板通过内支撑板固定在顶板下方并与顶板平行，中承板设有若干个流变通道(4)，内支撑板包括环形板和固定在环形板内的隔板，构成若干个空腔，环形板上部设有若干个通气孔(5)；下部底盆由底板(9)和固定在底板上部的外支撑板(10)组成，二者之间设有溢流孔(11)，外支撑板为紧密套接在内支撑板外侧的环形缸体，底板上敷设有电加热盘(13)，电加热盘和中承板之间填充有压缩体(12)。

2.   根据权利要求1所述的桥梁沉降支座，其特征在于：顶板(1)上方左右两侧边缘设有定位和保护成品支座的侧限块(8)。

3.   根据权利要求1或2所述的桥梁沉降支座，其特征在于：顶板、内支撑钢板、外支撑钢板三者之间设有可拆卸的橡胶防护套(7)。

4.   根据权利要求1或2所述的桥梁沉降支座，其特征在于：压缩体材料采用改性弹性材料。

5.   根据权利要求1或2所述的桥梁沉降支座，其特征在于：环形板底部靠近外边缘设有密封圈(6)。

桥梁沉降支座
(一)技术领域
本发明涉及沉降(压缩)装置，具体是一种能通过自身沉降带动桥面标高降低而有效消除“桥头跳车”病害的桥梁沉降支座。
(二)背景技术
目前，不论何种结构类型的桥梁支座，只有如下三种功能：一是承受垂直荷载；二能适应梁体的转动；三能满足上部构造的水平位移。支座支承垫石为钢筋混凝土现浇构件，只有限位、抗压的作用。因此，现有桥梁支座、支承垫石均不具备自身沉降(压缩)的功能，不能满足通过桥梁支座和支承结构的沉降来降低调整桥面标高，以达到消除“桥头跳车”病害的需要。所谓“桥头跳车”，即桥(涵)结构物与路基之间因沉降不同而形成的桥面和路面间的高差(错台)引起的车辆颠簸现象。这种常见病害的出现严重降低了路面平整度指标要求，破坏了路面整体设计线型，丧失了公路应有的行车顺畅和乘车舒适的基本性能，带来了诸多不安全因素。目前，国内公路养护部门处置这种病害的唯一方法是“路面贴补法”，即通过对沉降路基的路面面层进行所谓的“油层加厚”，以达到抬高路面标高、平衡与结构物之间的高差、减缓或消除“桥头跳车”病害的目的。这种处置方法的最大弊端是：
1.当要恢复路面整体设计线型和平整度指标时，需对桥头高差(错台)部位以外的路面部分进行大面积的油层贴补抬高，造成完好的路面而无谓的修复，加大了工程数量，增加了养护成本，形成了严重的浪费。
2.当采取桥头外短距离范围内路面油层贴补抬高时，只能起到局部缓坡顺平的作用，虽节约了成本，但处理效果差，无法满足行车所需要的路面平整度指标。
3.沥青混合料施工，工序复杂，季节性强，成本高，污染大，配套机械多，作业周期长。“四两生铁动动炉”，资源浪费严重，不符合《公路养护技术规范》规定的“及时、有效、先进、经济”的路面病害处治要求。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种能通过自身沉降带动桥面标高降低而有效消除“桥头跳车”病害的桥梁沉降支座。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的桥梁沉降支座，包括成品支座，其特殊之处在于：还包括位于成品支座底部的下部沉降压缩装置，该装置由上部沉降体和下部底盆构成；上部沉降体由顶板、内支撑板、中承板组成，顶板位于水平方向，中承板通过内支撑板固定在顶板下方并与顶板平行，中承板设有若干个流变通道，内支撑板包括环形板和固定在环形板内的隔板，构成若干个空腔，环形板上部设有若干个通气孔；下部底盆由底板和固定在底板上部的外支撑板组成，二者之间设有溢流孔，外支撑板为紧密套接在内支撑板外侧的环形缸体，底板上敷设有电加热盘，电加热盘和中承板之间填充有压缩体。
本发明的桥梁沉降支座，顶板上方左右两侧边缘设有定位和保护成品支座的侧限块。
本发明的桥梁沉降支座，顶板、内支撑钢板、外支撑钢板三者之间设有可拆卸的橡胶防护套。
本发明的桥梁沉降支座，压缩体材料采用改性弹性材料。
本发明的桥梁沉降支座，环形板底部靠近外边缘设有密封圈。
本发明的有益效果是，将处置“桥头跳车”病害传统的“路面贴补抬高法”革新为“降低桥面标高法”，把局部病害处理在局部，无须填补大量沥青混合料，更不用扩大路面处置面积。特别是针对大多数不设置伸缩装置或伸缩装置设计为填充型和微量缝式的桥(涵)结构物时，其处置方法更为简便。只对桥头高差消除后背墙顶隆起的路面部分，采用铣刨机局部铣刨整平即可。方便、快捷、安全、有效、经济、环保、节能、减排。该方法恢复路面平整度指标及时，减少车损效果明显，安全隐患处置迅速，“畅、安、绿、美”保障有效，其经济效益和社会效益显著，是处理“桥头跳车”之病害一种先进而有效的措施。
具体有如下优点：
1.该沉降(压缩)装置沉降后(如图2)设计高度大于100mm，符合JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》第8.2.1条“板式橡胶支座安装处宜设置支承垫石，其高度应为100mm以上，且应考虑便于支座的更换”之规定。
2、桥梁支座支承垫石由传统的钢筋混凝土结构革新为钢结构，成型方式由传统的野外现场浇筑革新为工厂内机械加工，不但简化了支座垫石施工程序，而且对垫石结构质量和各项技术指标控制有保证。符合桥梁构件工厂化生产的国际发展趋势。
3、该装置能与任何形式的市场成品支座匹配使用，尤其适用于应用范围更为广泛的板式橡胶支座。组合后的沉降支座不影响原成品支座的应用范围、使用性能、受力状态和安装程序，便于支座的更换。
4、该装置结构简单，造价低廉，原材料来源丰富，便于工厂化加工，配套生产成整体沉降支座，市场前景更广阔。
5、该装置安装简便，就位迅速，采用环氧树脂水泥砂浆稳固或预埋螺栓锚固均可，坚固耐用，容易推广。
6、底盆中的改性弹性材料，较大温度范围内具有柔韧性和较高的软化点及抗压强度，对桥梁上部结构有再次减震、隔震的作用。改性弹性材料常温下呈固态，温度大于82℃时出现流变现象，通过通电加热时间和功率大小可有效控制其沉降高度和压缩速度，满足实际工程中分阶段沉降的需要。
7、电源采用便携式普通发电机组，使用方便，易于配备。
8、改性弹性材料流变和转移速度均匀，在同等受力、均量加热的前提下，各梁体支座同步沉降均衡一致。确保桥梁上部结构整体平稳降落，对桥梁上部结构安全有保证。
(四)附图说明
图1为本发明沉降压缩前结构示意图。图2为本发明沉降压缩后结构示意图。图3为加热盘I-I断面示意图。图4为流变通道II-II断面示意图。
图中，1顶板，2内支撑板，3中承板，4流变通道，5通气孔，6密封圈，7橡胶防护套，8侧限块，9底板，10外支撑板，11溢流孔，12压缩体，13加热盘，14成品支座。
(五)具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明的桥梁沉降支座，包括成品支座14和位于成品支座底部替代支座支承垫石的下部沉降压缩装置，该装置包括上部沉降体和下部底盆；上部沉降体由顶板1、内支撑板2、中承板3组成，顶板位于水平方向，顶板上方左右两侧边缘设有2个定位和保护成品支座的侧限块8，中承板通过内支撑板固定在顶板下方并与顶板平行，两平行板之间设有四个空腔，中承板为圆形并设有8个流变通道4，内支撑板包括圆环形板和固定在圆环形板内的十字隔板，圆环形板上部对应空腔部位设有四个通气孔5，圆环形板底部靠近外边缘设有钢密封圈6；下部底盆由底板9和固定在底板上部的外支撑板10组成，二者之间设有溢流孔11，外支撑板为紧密套接在内支撑板外侧的圆环形缸体，底板上敷设有电加热盘13，电加热盘和中承板之间填充有压缩体12。顶板、内支撑钢板、外支撑钢板三者之间设有橡胶防护套7。压缩体材料采用改性弹性材料，它由以改性沥青、橡胶、塑料等为主的多种高分子聚合物与适量填料混合而成，为现有产品。
本发明的桥梁沉降支座，上部沉降体和下部底盆构成支座沉降(压缩)装置，该装置除压缩体和橡胶防护套外其余采用钢材制作。顶板和中承板之间为四个空腔，并将中承板和部分内支撑钢板嵌置密封于底盆中。压缩体材料固态下不但具有传递上部垂直荷载的能力，而且有隔震、减震和防腐之功能。加入适量填料的改性弹性材料，不但具有良好的机械性能，而且弹性材料经过特殊改性后，具有较高的柔韧性和软化点，确保室外温度下不发生流变，满足不同气候条件下的结构受力需要。压缩体设计高度大于上部设计沉降量；压缩体中流变转移的材料体积小于上部沉降体中的空腔体积。
本发明的桥梁沉降支座，在保持原成品支座应用范围、使用性能、受力状态和安装程序的同时，用一个具有沉降(压缩)功能并满足抗压强度要求的沉降支承装置替代现有的桥梁支座支承垫石，该沉降装置具备以下三种功能。一是具有现有支座垫石的抗压功能；二是具有对成品支座的限位和防护作用；三是具有自身可沉降(压缩)功能。以最终满足通过该装置的沉降带动桥面标高的降低来消除“桥头跳车”病害的需要。该沉降(压缩)装置和上部成品支座的叠加组合，形成一个使用功能更加齐全和科学的桥梁支座、支承结构——沉降支座。采用本发明是通过降低调整桥面标高，减小桥(涵)结构物与桥头路基(路面)间的高差，达到消除或减缓“桥头跳车”病害的目的。
其动作原理如下：
如图1所示：该沉降(压缩)装置沉降前结构设计高度为c+2d+h。式中：c为外支撑钢板高度(mm)；d为顶、底板厚度(mm)；h为设计沉降量(mm)。当c+2d≥100mm时，h设计≥35mm。
沉降前，如图1所示，首先拆除橡胶防护套7，接通电源并启动发电机设备，加热盘13(如图3)通电加热，改性弹性材料12预热并升温。当改性弹性材料12温度超过软化点时，改性弹性材料12由固态渐变成流变状态，承载能力开始下降。随着加热时间的延长，改性弹性材料12在中承板3压力的作用下开始压缩变形。由于密封圈6的密闭和溢流孔11的封堵作用，源于上部结构持续作用于侧限块8内支座14上的垂直荷载，使改性弹性材料12内部积聚了较高的内压应力，而沉降体通气孔5的设置，给高压下的改性弹性材料12提供了一个压应力释放的条件。所以，改性弹性材料12将徐徐通过中承板3中的流变通道4(如图4)流动转移到上部沉降体中的空腔内。随着底盆中改性弹性材料12的流失减少，顶板1、内支撑钢板2、中承板3在上部荷载压力作用下将整体缓缓下移，至外支撑钢板10支顶住顶板1对接闭合受力为止。对影响结构沉降对接多余的压缩材料可通过溢流孔11释放调节。至此，该沉降(压缩)装置中的设计沉降量h消失(如图2)。该沉降装置完成了图1向图2所示功能转变的过程。一个独立的支座支承垫石将形成。其支承结构将由顶板、内外支撑钢板和底板组成(如图2所示)。
如图2所示：当沉降量h消失后，该发明将从一个具有支承、沉降(压缩)功能的受力体系(如图1)转换成只具抗压支承作用的支座支承垫石结构(如图2)，该支承结构将由顶板1、内支撑钢板2、外支撑钢板10和底板9组成。沉降后的结构设计高度为c+2d≥100mm，产品生产时的设计沉降量据实而定。
如图3所示：在外支撑钢板10内部底板9上铺设电加热盘13，加热盘13内部嵌置不同功率的电阻丝，电阻丝正、负极的出口处及溢流孔11采用特制镙帽保护。
如图4所示：中承板3和内支撑钢板2同为一体，并被外支撑钢板10围裹密闭。中承板3上对称设置压缩体流变通道4，中承板3上部设计四个空腔，下部和改性弹性材料承压相接。
本发明在安装使用过程中，本技术领域内的工程技术人员很容易实施。