一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座及其施工方法技术领域
本发明属于桥梁建造施工技术领域，尤其是涉及一种钢板球冠聚合物砂
浆结构支座及其施工方法。
背景技术
桥梁支座是连接桥梁上部结构和桥梁下部结构的重要构件，其作用是
将桥梁上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥梁下部结构(具体是桥梁墩
台)上去，同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素
作用下的自由变形，桥梁支座直接关系到桥梁结构运营安全和使用寿命。
在我国，板式橡胶支座从1965年开始研制并使用，至今已有25年的
使用历史，目前已经成为国内公路与城市桥梁广泛采用的一种支座形式。
并且，于1988年制订了《公路桥梁板式橡胶支座技术条件》(JT3132.2-88)，
随后又相继制订了《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》(JT3132.1-88)和
《公路桥梁板式橡胶支座力学性能检验规则》(JT3132.3-90)等交通部标
准，1994年修定颁布了《公路桥梁板式橡胶支座标准》(JT/T4-93)。
与原用的钢支座相比，板式橡胶支座具有构造简单、价格低廉等优点，
有足够的竖向刚度、良好的弹性和较大的剪切变形能力，可承压垂直荷载，
适应梁端的转动，并具有良好的隔震作用。然而，近年来的调查发现，橡
胶支座在产品质量、选用、安装以及养护等方面都存在诸多问题，支座老
化和开裂、支座脱空、支座偏位、支座剪切变形过大等现象普遍且严重。
经分析，引起支座破损的原因，第一类为支座产品内在质量；另一类为支
座设计、布置不当，施工安装质量和维护不当等因素。
板式橡胶支座对施工控制的要求较高，支座和垫石的设计精度、橡胶
支座的正确就位、橡胶原材料的优劣等都直接影响橡胶支座的使用寿命和
桥梁结构的运营安全。而实际应用中，桥梁支座和垫石的设计精度很难保
证，加之施工技术人员对支座安装质量的忽视，极易导致支座垫石不平整、
支座与梁底脱空、支座偏位、支座型号与设计不符等质量问题。
据调查，我国橡胶支座的完好率很低，大量橡胶支座己经达到必须重
新布置和更换的程度，许多七、八十年代修建的桥梁，支座寿命已尽，急
需更换；八十年代后建成的桥梁，支座也逐渐进入维修期；近十年新建的
桥梁，由于支座质量、选型、布置不合理等原因，支座的早期破损现象亦
非常严重。综上，橡胶支座已成为影响桥梁结构及行车的一个安全隐患，
也是公路养护管理部门面临的一项难题。
因此，急需从设计、结构、材料、质量控制等各方面入手，改善现有
支座的不足，研发出受力更合理、结构更耐久、施工更方便的新型支座，
降低现有支座对设计、施工质量的依赖性，有效解决现有支座存在的易出
现支座脱空和局部较大变形等问题，从根本上提高支座的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一
种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其结构简单、设计合理且施工方便、使
用效果好，具有投入成本较低、质量可靠、耐久性好、适应性强等优点，
能有效解决现有支座存在的易出现支座脱空、偏压、局部变形过大等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢板球冠聚合物
砂浆结构支座，其特征在于：包括布设在所施工桥梁的下部支撑结构上的
支座垫石、位于支座垫石上方的支座主体结构、预埋在所施工桥梁的主梁
底部的梁底预埋钢板和位于梁底预埋钢板与所述支座主体结构之间的钢板
球冠聚合砂浆结构，所述主梁为钢筋混凝土梁，所述支座垫石为钢筋混凝
土结构；所述钢板球冠聚合砂浆结构位于所述支座主体结构上方，所述梁
底预埋钢板、所述钢板球冠聚合砂浆结构、所述支座主体结构和支座垫石由
上至下进行布设，且所述钢板球冠聚合砂浆结构与所述支座主体结构和支
座垫石均呈平行布设；所述支座主体结构为聚四氟乙烯滑板式橡胶支座；
所述钢板球冠聚合砂浆结构包括位于所述支座主体结构上的上垫板、固定
在上垫板中部上方的球冠和由填充于上垫板与梁底预埋钢板之间空腔内的
聚合物砂浆填充成型的聚合物砂浆填充层，所述球冠的顶部支顶在梁底预埋
钢板底部且其固定于聚合物砂浆填充层内。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：还包括包覆在聚
合物砂浆填充层四周外侧的橡胶密封垫，所述橡胶密封垫垫装于上垫板与梁
底预埋钢板之间。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：所述梁底预埋钢
板位于所述钢板球冠聚合砂浆结构的正上方，所述钢板球冠聚合砂浆结构位
于所述支座主体结构的正上方，且所述支座主体结构位于支座垫石的正上
方；所述支座主体结构包括固定在支座垫石上部的下垫板、位于下垫板上
的橡胶支座和平铺在橡胶支座上的滑板；所述橡胶支座位于下垫板的正上
方，所述滑板位于下垫板的正上方；所述上垫板位于下垫板的正上方，所
述梁底预埋钢板位于下垫板的正上方。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：所述上垫板、下
垫板和梁底预埋钢板均为平直钢板；所述梁底预埋钢板的底面与其所处位置
处主梁的梁体底面相平齐；所述下垫板通过粘钢胶或螺栓固定于支座垫石
上，所述橡胶支座采用环氧树脂胶粘贴于下垫板上，所述滑板采用环氧树脂
胶粘贴于橡胶支座上。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：所述球冠为半球
形钢球冠且其焊接固定在上垫板上。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：所述上垫板和球
冠的总高度为45mm～55mm。
上述一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座，其特征是：所述聚合物砂浆
由水泥、细砂、环氧树脂、矿粉和交联剂按重量比300︰350～400︰90～110
︰9～11︰9～11均匀拌合而成，所述交联剂为胺类交联剂。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便且施工效果好的
钢板球冠聚合物砂浆结构支座施工方法，其特征在于该方法包括以下步
骤：
步骤一、梁底预埋钢板安装：对所施工桥梁的主梁进行预制过程中，
根据预先设计的需施工钢板球冠聚合物砂浆结构支座的数量以及各钢板球
冠聚合物砂浆结构的布设位置，在主梁底部预埋各钢板球冠聚合物砂浆结
构支座的梁底预埋钢板；
所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座的数量为多个；
步骤二、测量放线：待所施工桥梁的下部支撑结构施工完成后，在所
述下部支撑结构上，对各钢板球冠聚合物砂浆结构的布设位置分别进行测
量放线；
步骤三、支座垫石施工：根据步骤二中的测量放线结果，在所述下部支
撑结构上，对各钢板球冠聚合物砂浆结构的支座垫石分别进行施工；
步骤四、支座主体结构安装：在步骤三中施工完成的各支座垫石上分
别安装所述支座主体结构；
步骤五、钢板球冠聚合砂浆结构施工：在步骤四中安装完成的各支座主
体结构上，分别施工所述钢板球冠聚合砂浆结构；
所述钢板球冠聚合砂浆结构的施工过程如下：
步骤501、带球冠的上垫板安装：将中部上方固定有球冠的上垫板安装
在步骤四中安装完成的所述支座主体结构上；
步骤502、聚合物砂浆注入：在步骤501中所述上垫板上注入预先配置
好的所述聚合物砂浆，获得聚合物砂浆注浆层；
步骤六、主梁安装，过程如下：
步骤601、落梁：对底部预埋有梁底预埋钢板的主梁进行吊装，并对
主梁进行下落，直至主梁支撑于多个所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座的
所述钢板球冠聚合砂浆结构上，并使主梁底部预埋的各梁底预埋钢板分别与
各钢板球冠聚合砂浆结构中的所述聚合物砂浆注浆层紧密贴合；
步骤602、聚合物砂浆养护：对步骤502中所注入聚合物砂浆进行养
护，待所注入聚合物砂浆达到设计强度后，获得施工成型的聚合物砂浆填
充层，完成各钢板球冠聚合物砂浆结构支座的施工过程。
上述方法，其特征是：步骤一中所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座的
数量为四个，所述主梁为箱梁；四个所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座包
括两组分别支撑于主梁的前后两个梁端下方的梁端支座；每组所述梁端支
座均包括两个沿所施工桥梁的横桥向布设的所述梁端支座，两个所述梁端
支座分别为支撑于主梁左右两侧下方的左侧支座和右侧支座；两组所述梁
端支座的左侧支座沿所施工桥梁的纵桥向进行布设，且两组所述梁端支座
的右侧支座沿所施工桥梁的纵桥向进行布设；
步骤二中所述下部支撑结构为桥墩或桥台，所述支座垫石内设置有垫
石钢筋笼，所述桥墩的墩帽内设置有墩帽钢筋笼，所述桥台的台帽内设置
有台帽钢筋笼；所述垫石钢筋笼与所述墩帽钢筋笼或所述台帽钢筋笼紧固
连接为一体。
上述方法，其特征是：步骤502中进行聚合物砂浆注入之前，先在上
垫板上粘贴固定橡胶密封垫，再向橡胶密封垫内注入所述聚合物砂浆，所述
聚合物砂浆注浆层的顶面高度高于球冠的顶部高度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的支座结构简单且施工方便，投入成本较低。
2、所采用的支座施工周期短且其施工质量易于保证。
3、所采用的支座结构设计合理，主要包括梁底预埋钢板、钢板球冠聚
合砂浆结构、支座主体结构和支座垫石等四个部分，各部分的结构简单，
且连接方式粘接或焊接，实际施工简便、实现方便且各部分组合过程方便。
4、所采用的支座结构设计巧妙且受力合理，通过在上垫板上增设球
冠，并在上垫板与梁底预埋钢板之间采用慢凝型的聚合物砂浆进行填充，
同时通过主梁架设时对聚合物砂浆的挤压成型自动调整桥面的横坡及纵
坡，形成支座安装与主梁架设后对支座的微调机制，实现支座均匀受压。
5、所采用的支座投入成本较低，所用材料为常规路用材料，容易获
得，制作、运输方便。
6、所采用支座的施工质量易于保证，基于支座安装与主梁架设后的
微调机制对施工误差进行消除，实现支座的均匀受压，并且能有效防止支
座脱空、偏压、局部变形过大等病害的发生，提升支座质量及使用寿命。
7、所采用的施工方法步骤简单、设计合理且实现方便、施工效果好，
通过钢板球冠聚合物砂浆结构自动适应桥面横坡及纵坡，主梁梁底无需设
置三角垫块与浇筑槽，同时主梁架设方便、快捷，大幅度简化了桥梁支座
的施工工艺，有效缩小桥梁支座的施工工期。
8、施工成型的支座施工质量高且适应性强、易于更换，既可用于新
建桥梁，也可用于旧桥支座的更换中；同时，通过支座垫石与支座自身的
微调机制满足原桥的桥面标高、桥面横坡及纵坡，更换后能有效消除原桥
支座的偏压、脱空等不利受力状态，且更换工艺简单。
综上，本发明所采用的支座结构简单、设计合理且安装方便、使用效
果好，具有投入成本较低、质量可靠、耐久性好、适应性强等优点，能有
效解决现有支座存在的易出现支座脱空、偏压、局部变形过大等问题。同
时，在上垫板上增设球冠，并在上垫板与梁底预埋钢板之间采用慢凝型的
聚合物砂浆填充，通过主梁架设时自动调整桥面横坡及纵坡，形成支座安
装与主梁架设后对支座的微调机制，实现支座均匀受压，能有效防止支座
脱空、偏压、局部变形过大等病害的发生，提升支座质量及使用寿命。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明钢板球冠聚合物砂浆结构支座的结构示意图。
图2为本发明钢板球冠聚合物砂浆结构的结构示意图。
图3为本发明对钢板球冠聚合物砂浆结构支座进行施工时的方法流程
框图。
附图标记说明:
1—梁底预埋钢板；2-1—下垫板；2-2—橡胶支座；
2-3—滑板；3-1—上垫板；3-2—球冠；
3-3—聚合物砂浆填充层；3-4—橡胶密封垫；4—支座垫石；
5—主梁；6—台帽。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明所述的钢板球冠聚合物砂浆结构支座包括布
设在所施工桥梁的下部支撑结构上的支座垫石4、位于支座垫石4上方的
支座主体结构、预埋在所施工桥梁的主梁5底部的梁底预埋钢板1和位于
梁底预埋钢板1与所述支座主体结构之间的钢板球冠聚合砂浆结构，所述
主梁5为钢筋混凝土梁，所述支座垫石4为钢筋混凝土结构。所述钢板球
冠聚合砂浆结构位于所述支座主体结构上方，所述梁底预埋钢板1、所述钢
板球冠聚合砂浆结构、所述支座主体结构和支座垫石4由上至下进行布设，
且所述钢板球冠聚合砂浆结构与所述支座主体结构和支座垫石4均呈平行
布设。所述支座主体结构为聚四氟乙烯滑板式橡胶支座；所述钢板球冠聚合
砂浆结构包括位于所述支座主体结构上的上垫板3-1、固定在上垫板3-1
中部上方的球冠3-2和由填充于上垫板3-1与梁底预埋钢板1之间空腔内
的聚合物砂浆填充成型的聚合物砂浆填充层3-3，所述球冠3-2的顶部支顶
在梁底预埋钢板1底部且其固定于聚合物砂浆填充层3-3内。
本实施例中，本发明所述的钢板球冠聚合物砂浆结构支座还包括包覆
在聚合物砂浆填充层3-3四周外侧的橡胶密封垫3-4，所述橡胶密封垫3-4
垫装于上垫板3-1与梁底预埋钢板1之间。实际进行注浆时，通过橡胶密封
垫3-4对所注入的聚合物砂浆进行封堵。
实际施工时，所述聚合物砂浆填充层3-3为矩形。所述橡胶密封垫3-4
的形状与聚合物砂浆填充层3-3的形状相同。
本实施例中，所述橡胶密封垫3-4粘贴固定在上垫板3-1上，并且通过
环氧树脂粘贴固定在上垫板3-1上。
本实施例中，所述梁底预埋钢板1位于所述钢板球冠聚合砂浆结构的正
上方，所述钢板球冠聚合砂浆结构位于所述支座主体结构的正上方，且所述
支座主体结构位于支座垫石4的正上方；所述支座主体结构包括固定在支
座垫石4上部的下垫板2-1、位于下垫板2-1上的橡胶支座2-2和平铺在
橡胶支座2-2上的滑板2-3；所述橡胶支座2-2位于下垫板2-1的正上方，
所述滑板2-3位于下垫板2-1的正上方；所述上垫板3-1位于下垫板2-1
的正上方，所述梁底预埋钢板1位于下垫板2-1的正上方。所述滑板2-3
为聚四氟乙烯滑板。
实际施工时，所述上垫板3-1、下垫板2-1和梁底预埋钢板1均为平直
钢板；所述梁底预埋钢板1的底面与其所处位置处主梁5的梁体底面相平齐；
所述下垫板2-1通过粘钢胶或螺栓固定于支座垫石4上，所述橡胶支座2-2
采用环氧树脂胶粘贴于下垫板2-1上，所述滑板2-3采用环氧树脂胶粘贴于
橡胶支座2-2上。
本实施例中，所述球冠3-2为半球形钢球冠且其焊接固定在上垫板
3-1上。
实际加工时，所述上垫板3-1和球冠3-2的总高度为45mm～55mm。
并且，所述上垫板3-1的板厚为10mm～20mm。
本实施例中，所述上垫板3-1和球冠3-2的总高度为50cm。
实际施工时，可根据具体需要，对上垫板3-1和球冠3-2的总高度以
及上垫板3-1的板厚进行相应调整。
并且，所述聚合物砂浆为环氧砂浆。
本实施例中，所述聚合物砂浆由水泥、细砂、环氧树脂、矿粉和交联剂
按重量比300︰350～400︰90～110︰9～11︰9～11均匀拌合而成，所述交
联剂为胺类交联剂。
本实施例中，所述聚合物砂浆由水泥、细砂、环氧树脂、矿粉和交联剂
按重量比300︰375︰100︰10︰10均匀拌合而成。实际施工时，可根据具
体需要，对所述聚合物砂浆中各组分的配比进行相应调整。
并且，也可在所述聚合物砂浆中添加外加剂。
其中，环氧树脂为粘贴剂；交联剂为固化剂，并且所述交联剂具体为多
胺类交联剂，如三亚乙基四胺。
本实施例中，所述钢板球冠聚合砂浆结构、所述支座主体结构和支座
垫石4均呈水平布设。
本实施例中，所述支座上垫板3-1与球冠3-2高度为50mm。
本实施例中，所述聚合物砂浆填充层3-3由水泥、细砂、环氧树脂、矿
粉、交联剂、外加剂等配置而成的聚合物砂浆浇筑成型。
本实施例中，所述上垫板3-1、下垫板2-1和梁底预埋钢板1均为矩形
钢板。
实际加工时，所述上垫板3-1为Q235钢板；球冠3-2为半球形结构且
其采用Q235钢材加工而成。
实际施工时，所述上垫板3-1、下垫板2-1和梁底预埋钢板1也可以采
用其它形状，如圆形、正多边形等。
如图3所示的一种钢板球冠聚合物砂浆结构支座的施工方法，包括以
下步骤：
步骤一、梁底预埋钢板安装：对所施工桥梁的主梁5进行预制过程中，
根据预先设计的需施工钢板球冠聚合物砂浆结构支座的数量以及各钢板球
冠聚合物砂浆结构的布设位置，在主梁5底部预埋各钢板球冠聚合物砂浆
结构支座的梁底预埋钢板1；
所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座的数量为多个；
步骤二、测量放线：待所施工桥梁的下部支撑结构施工完成后，在所
述下部支撑结构上，对各钢板球冠聚合物砂浆结构的布设位置分别进行测
量放线；
步骤三、支座垫石施工：根据步骤二中的测量放线结果，在所述下部支
撑结构上，对各钢板球冠聚合物砂浆结构的支座垫石4分别进行施工；
步骤四、支座主体结构安装：在步骤三中施工完成的各支座垫石4上
分别安装所述支座主体结构；
步骤五、钢板球冠聚合砂浆结构施工：在步骤四中安装完成的各支座主
体结构上，分别施工所述钢板球冠聚合砂浆结构；
所述钢板球冠聚合砂浆结构的施工过程如下：
步骤501、带球冠的上垫板安装：将中部上方固定有球冠3-2的上垫板
3-1安装在步骤四中安装完成的所述支座主体结构上；
步骤502、聚合物砂浆注入：在步骤501中所述上垫板3-1上注入预先
配置好的所述聚合物砂浆，获得聚合物砂浆注浆层；
步骤六、主梁安装，过程如下：
步骤601、落梁：对底部预埋有梁底预埋钢板1的主梁5进行吊装，
并对主梁5进行下落，直至主梁5支撑于多个所述钢板球冠聚合物砂浆结
构支座的所述钢板球冠聚合砂浆结构上，并使主梁5底部预埋的各梁底预埋
钢板1分别与各钢板球冠聚合砂浆结构中的所述聚合物砂浆注浆层紧密贴
合；
步骤602、聚合物砂浆养护：对步骤502中所注入聚合物砂浆进行养
护，待所注入聚合物砂浆达到设计强度后，获得施工成型的聚合物砂浆填
充层3-3，完成各钢板球冠聚合物砂浆结构支座的施工过程。
本实施例中，步骤一中所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座的数量为四
个，所述主梁5为箱梁；四个所述钢板球冠聚合物砂浆结构支座包括两组
分别支撑于主梁5的前后两个梁端下方的梁端支座；每组所述梁端支座均
包括两个沿所施工桥梁的横桥向布设的所述梁端支座，两个所述梁端支座
分别为支撑于主梁5左右两侧下方的左侧支座和右侧支座；两组所述梁端
支座的左侧支座沿所施工桥梁的纵桥向进行布设，且两组所述梁端支座的
右侧支座沿所施工桥梁的纵桥向进行布设；
步骤二中所述下部支撑结构为桥墩或桥台，所述支座垫石4内设置有
垫石钢筋笼，所述桥墩的墩帽内设置有墩帽钢筋笼，所述桥台的台帽6内
设置有台帽钢筋笼；所述垫石钢筋笼与所述墩帽钢筋笼或所述台帽钢筋笼
紧固连接为一体。
本实施例中，步骤三中多个所述钢板球冠聚合物砂浆结构的支座垫石
4均位于同一平面上，具体是多个所述钢板球冠聚合物砂浆结构的支座垫
石4的顶面均位于同一平面上。
并且，每组所述梁端支座中的两个所述梁端支座的顶面连线走向均与
所施工桥梁跨中位置桥面的设计横坡一致，两组所述梁端支座的左侧支座的
顶面连线走向以及两组所述梁端支座的右侧支座的顶面连线走向均与所施
工桥梁跨中位置桥面的设计纵坡一致。
步骤三中对支座垫石4进行施工时，各支座垫石4的施工方法均相同。
实际施工时，先对所述垫石钢筋笼进行绑扎。本实施例中，所述垫石钢筋
笼由水平钢筋笼和多道呈竖直向布设的竖向钢筋绑扎而成，所述水平钢筋
笼由多道呈水平布设的水平向钢筋绑扎而成，每道所述竖向钢筋均与所述
墩帽钢筋笼或所述台帽钢筋笼紧固连接为一体。
本实施例中，对所述支座垫石4进行施工时，先将预先绑扎好的所述
垫石钢筋笼放置于所述下部支撑结构上，并将所述垫石钢筋笼中的竖向钢
筋与所述墩帽钢筋笼或所述台帽钢筋笼紧固连接为一体；之后，对用于施
工支座垫石4的成型模板进行支立，再利用所支立的成型模板对支座垫石
4进行混凝土浇筑施工；然后，对所浇筑混凝土进行养护，获得施工成型
的支座垫石4。
本实施例中，步骤四中对所述支座主体结构进行安装时，先清扫桥墩或
桥台顶部以及支座垫石4的顶部，并复核桥墩或桥台的盖梁轴线与高程以及
支座垫石4顶部的平整度；之后，在支座垫石4上安装下垫板2-1，且下垫
板2-1采用环氧砂浆粘贴；然后，在下垫板2-1上安装橡胶支座2-2，且橡
胶支座2-2采用环氧砂浆粘贴；最后，在橡胶支座2-2上安装滑板2-3，且
滑板2-3采用环氧胶粘贴。
本实施例中，步骤502中进行聚合物砂浆注入之前，先在上垫板3-1
上粘贴固定橡胶密封垫3-4，再向橡胶密封垫3-4内注入所述聚合物砂浆，
所述聚合物砂浆注浆层的顶面高度高于球冠3-2的顶部高度。
并且，所述橡胶密封垫3-4采用环氧树脂粘贴。本实施例中，所述橡胶
密封垫3-4的顶部与球冠3-2的顶部相平齐。实际注入时，在橡胶密封垫
3-4内注满所述聚合物砂浆，以确保所述聚合物砂浆注浆层的顶面高度高于
球冠3-2的顶部高度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是
根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构
变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。