在颶風(fēng)較多的沿海地區(qū)以及高烈度震區(qū)建設(shè)橋梁,橋梁支座除滿足承載能力、位移和轉(zhuǎn)動(dòng)、使用壽命、減隔震、可靠性等方面的要求外,還應(yīng)滿足對(duì)豎向抗拉拔能力的要求?？估吻蛐椭ё窃诔Ｒ?guī)球型支座的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型橋梁支座,具有豎向抗拉拔能力,本文對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究。1抗拉拔球型支座的基本結(jié)構(gòu)和工作原理常規(guī)球型支座主要由上支座板、下支座板、中座板以及耐磨板組成。上支座板與梁體相連,下支座板與墩臺(tái)相接,中座板是球型支座的核心部分,常規(guī)球型支座通過平面耐磨板實(shí)現(xiàn)平面滑動(dòng)功能,通過球面耐磨板實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)功能?？估吻蛐椭ё窃诔Ｒ?guī)球型支座的基礎(chǔ)上,為了抵抗垂直方向的拉拔力而設(shè)計(jì)的,其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種支座除具備常規(guī)球型支座的基本結(jié)構(gòu)外,在上下支座板之間增加了抗拉拔結(jié)構(gòu),包括抗拉拔板和高強(qiáng)度抗拉拔螺栓,以滿足豎向抗拉拔要求?？估吻蛐椭ё谡鸺帮Z風(fēng)發(fā)生時(shí),能保證橋梁上、下結(jié)構(gòu)之間合理的相對(duì)位移,對(duì)高烈度區(qū)尤其直下型震區(qū)的工程結(jié)構(gòu)有良好的抗震作用,同時(shí)也適用于沿海颶風(fēng)較多地區(qū)的橋梁工程和建筑工程等。對(duì)于球型支座而言，水平力和彎距是由于橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到支座的制約而產(chǎn)生。

產(chǎn)品特點(diǎn)

   結(jié)構(gòu)新穎：獨(dú)特的轉(zhuǎn)動(dòng)條結(jié)構(gòu)提升了支座的轉(zhuǎn)動(dòng)及受力性能；包覆不銹鋼的球冠轉(zhuǎn)動(dòng)面提升了支座的轉(zhuǎn)動(dòng)性能。

球型支座所承受的外力

支座作為連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，它承受了由上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力，水平力和彎距，在設(shè)計(jì)過程中則分別體現(xiàn)為各種荷載的設(shè)計(jì)值。對(duì)于球型支座而言，水平力和彎距是由于橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到支座的制約而產(chǎn)生。因此，可以認(rèn)為水平力是由于支座各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于滑動(dòng)摩擦或滾動(dòng)摩擦的存在而產(chǎn)生。支座中采用了聚四氟乙烯制品，摩擦系數(shù)小，不老化，耐低溫可達(dá)-150℃，保證了支座的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，且無方向性。AASHTO規(guī)定水平力設(shè)計(jì)值為：

uuHP??    （14.6.3.1-1）

其中Hu為水平荷載設(shè)計(jì)值，Pu為豎向荷載設(shè)計(jì)值，μ為摩擦系數(shù)。公式的編號(hào)采用規(guī)范中的編號(hào)，下同。

彎距設(shè)計(jì)值Mu是由于沿著PTFE曲板的摩擦力（其方向與曲面相切）對(duì)曲面球心的積分產(chǎn)生。AASHTO規(guī)定Mu取值為：（1）當(dāng)支座沒有水平滑動(dòng)構(gòu)件組時(shí)

uuMPR??  （14.6.3.2-1）

（2）當(dāng)支座采用水平滑動(dòng)構(gòu)件組時(shí)

2uuMPR?? （14.6.3.2-2）

其中R是球形滑移面的半徑。

東西總長(zhǎng)差不多一里地的大屋頂由高低不同的四棟建筑物支承，在溫度、風(fēng)荷作用之下如何協(xié)調(diào)，是審查提出的問題。在解答這個(gè)問題之前，先交代抗震與抗風(fēng)的矛盾是如何考慮的。認(rèn)為抗震重要的一派人要求分三條縫，將大屋頂分為四塊，每棟建筑物支頂一塊，再用建筑手段將其連成整體，這樣就只有建筑物與各自支頂?shù)哪且徊糠执笪蓓斨g的協(xié)調(diào)而不需要考慮各棟建筑物的橫向協(xié)調(diào)，依抗震有利。有一位主震派的日籍華人花了一個(gè)多月時(shí)間做了一個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼桁架方案，各自以方塔、圓塔為中心，四周懸挑。主張抗風(fēng)為主的一派反對(duì)這樣做，理由是震不常有，臺(tái)風(fēng)年年有，每棟建筑物支頂一部分，四周都懸挑，在風(fēng)荷作用下，四周不規(guī)則的擺動(dòng)擺幅都很大（計(jì)算懸挑撓度約300mm），用建筑手段根本無法處理。主風(fēng)派后獲勝，只分兩條縫而且將縫設(shè)在東西兩翼低層建筑內(nèi)部，這樣，正面來風(fēng)產(chǎn)生的巨大吸力，由東西兩翼及中部方塔、圓塔四棟建筑物共同抵御，抗風(fēng)能力顯然比各自懸挑方案好得多。這樣分縫后，中間一塊很大而且橫跨四棟建筑物，變形協(xié)調(diào)問題就是主要矛盾。要解決這個(gè)矛盾，只有從支座的設(shè)計(jì)上找出路。我們?cè)O(shè)想過橡膠支座、輥軸支座等多種方案，都不理想。后來打聽到北方交大徐國(guó)彬支座─萬向球形鋼支座，該支座承載力可大可小，大可大到幾千噸，小可小到幾十噸，既可承受軸力又可承受拔力；支座可按計(jì)算要求往任意方向移動(dòng)，又可作少量轉(zhuǎn)動(dòng)；加上平面彈簧以后，位移又可以恢復(fù)。市民中心東西兩翼樹狀支撐的支座只有幾十噸軸力而方塔西南角的大支座軸力達(dá)2300噸，計(jì)算位移從15mm到116 mm，設(shè)計(jì)要求支座的彈簧剛度系數(shù)3000kN/m。針對(duì)各類支座的不同要求，該支座都能完滿解決。支座能動(dòng)，各種應(yīng)力狀態(tài)下的協(xié)調(diào)問題自然迎刃而解。055、支座可承受的水平力：縱向活動(dòng)支座（ZX）橫橋向水平力為支座反力的10%。

（1）采用球型支座時(shí)，橋梁梁體及墩臺(tái)部位的混凝土標(biāo)號(hào)不得低于C35，特殊情況需征得設(shè)計(jì)單位同意。

   （2）球型支座位移調(diào)整過程中，如果是安裝支座及地腳螺栓則需要如下的方法：在下支座板四角鋼楔塊調(diào)整支座水平，并使下支座板底面高出橋墩頂面，找正支座縱、橫橋向中線位置，使之符合設(shè)計(jì)要求，用環(huán)氧砂漿灌注地腳螺栓孔及支座底面墊層。

   （3）必要時(shí)支座與梁體及墩臺(tái)也可采用和預(yù)埋鋼板焊接的連接方式。當(dāng)支座與梁體及墩臺(tái)采用焊接連接時(shí)，應(yīng)先將支座準(zhǔn)確定位，用間斷焊接將上、下支座板與梁體及墩臺(tái)預(yù)埋鋼板焊接，焊接時(shí)應(yīng)防止傷害支座及混凝土。

   （4）支座安裝高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)，要保證支座支承平面的水平及平整，支座支承平面四角高差不得大于2mm。

   （5）上下連接板在梁體安裝完成后予以拆除，以防約束梁體的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，然后及時(shí)安裝滑動(dòng)支座的橡膠防塵罩。

   （6）支座出廠時(shí)，已由生產(chǎn)廠家將支座調(diào)平，并擰緊連接螺栓以防支座在安裝過程中轉(zhuǎn)動(dòng)和傾覆。支座可根據(jù)設(shè)計(jì)需要預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角及位移，但用戶應(yīng)在訂貨時(shí)提出轉(zhuǎn)角及位移量的要求，由生產(chǎn)廠家在裝配時(shí)預(yù)先調(diào)整好。

     因此，球型支座位移調(diào)整時(shí)需要考慮如上的安裝技巧，這對(duì)于后期的橋梁養(yǎng)護(hù)工作具有重要的意義。