桥梁限位装置的设计

　　摘要：在地震多发地带的桥梁，当地震发生时，支承破坏后，为了不影响桥梁的正常使用和车辆的通行以及桥梁的震后修复，而对上部桥梁的移动量进行限制（桥轴方向和桥轴直角方向），由此，限位装置应运而生。我国也有部分地区处于地震活跃地带，考虑桥梁的安全性以及使用寿命，也可以借鉴日本桥梁限位装置设计的经验和方法。
　　关键词：地震，限位装置，日本桥梁
　　前言：限位装置构造的形式有纵型缓冲钢棒，钢制凸起构造以及切断防止装置。下面对于3种构造进行简单的对比介绍，当然，限位装置的形式不仅仅以上3种，这里仅仅是列举比较常用的和有代表性的形式。
　　a）纵型缓冲钢棒（栓）构造是把钢棒固定于桥梁下部，在上部构造中设置插入孔，钢棒插入上部构造中，控制孔的大小，进而控制桥梁的移动量，是限位装置构造主要形式之一。
　　
　　优点：
　　1、 限位装置的省空间化
　　一个构造能控制桥轴直角两个方向移动量，节省限位装置的设置空间
　　2、 荷重分散效果
　　伴随着RPF构造的变形，钢棒和连接板的接触面积增大，可以缓和连接板内的应力集中现象。
　　3、耐冲击力性能提高
　　由于RPF构造的能量吸收效果，能够显著降低对支压侧的冲击力。
　　4、增加极限能量吸收量
　　由于RPF构造的橡胶变形能量和纤维的破坏能量的增加，能量极限吸收值增加
　　
　　
　　
　　
　　
　　b)ST式防腐蚀钢棒是适用于混凝土桥梁的一种限位装置，下侧固定在下部构造中，上侧在施工过程中预留桥梁的移动量。
　　
　　优点：
　　1、由于是完全的防腐蚀，所以使用寿命很长
　　锚杆表面用树脂进行涂装处理，而且钢棒帽适用高密度的聚乙烯，所以是完全的防腐蚀构造。
　　2、可移动部分能够确保正确的伸缩空间
　　由于新开发的锚杆填料的特有的形状，锚杆的设置非常容易定位，上部构造移动时锚杆帽可以在桥轴方向顺利移动，另外，因为锚杆的位置在同一条线上，地震时可以平均分担水平力。
　　3、施工过程非常简单
　　由于使用了树脂涂料，所以不需要其他的填充物施工作业量大幅减少，而且棒钢帽的螺旋铁筋组装非常的简单。
　　c）在上部桥梁和下部桥墩设置凸起是变位制限构造主要形式之一，如果是钢制凸起形式，为了保证凸起的刚性，钢板的最小板厚为22毫米。为了缓和凸起所受的冲击力，在凸起上设置50毫米厚的橡胶缓冲材。从缓冲材到对侧凸起的距离就是桥梁的允许移动量。
　　
　　优点：
　　1、低成本
　　只是钢材简单的焊接的构造，不需要替换原来的支承。
　　2、适用性
　　无论新桥和既有桥，还是钢桥和混凝土桥都适用。
　　3、品质高
　　拥有被实验确认的稳定性，而且可以适用降服点低的钢材。
　　4、维修管理容易
　　和钢制主桁一样的维护，可以用肉眼就可以进行检查。
　　d）切断防止装置由于全部是工厂制品，设计过程简化，而且，一个切断防止装置就可以控制桥轴和桥轴直角两个方向的移动量，使之成为变位制限主要形式之一。但因工厂制作，其对现场的施工空间有一定的要求。
　　
　　优点：
　　1、 可控制移动量
　　一个构造能控制桥轴直角两个方向移动量，减少与周围的构造物的干涉。
　　2、 能够防止主桁向上移动
　　由于内藏的切断防止装置，在支承破坏后，可以有效的防止主桁向上移动，保证桥面没有过大的落差，保证车辆的正常通行。
　　3、 施工性优越
　　由于都是工厂制作，所以施工过程简化维护管理业很容易。
　　4、 使经济性提高成为可能
　　在和桥梁防落下装置一同设置时，可以考虑一体化构造，可以减少制作成本。
　　既有桥设置限位装置的时候要注意一下几点：
　　1、 设计前进行现场调查
　　基于设计图面，对施工对象进行现场调查，必须对设计图纸和实际结构进行比对，核对两者是否一致，而且，要对现场的交通状况进行调查，对支承周围排水等构造也要进行测量，确认限位装置是否与其干涉。
　　2、 针对防落梁构造和支承种类来选定设计方针。
　　1）在一座桥梁范围内，限位装置的形式要统一，如果形式多样，会影响到结构的平衡，容易产生应力集中，对构造不利。
　　2）一条支承线上，限位装置的移动量要一致，如果不一致，移动量少的构造会产生力的集中，
　　使限位装置依次受力并破坏。
　　3、 采用便于维修管理的构造
　　构造安装后，要确保检查时的必要空间，如果无法保证的时候，要选择可以撤去的构造。
　　4、 尽量采用多功能构造
　　限位装置尽量和防落梁系统的其他构造兼用，这样可以达到节省空间和减少成本的目的。
　　5、 能够吸收安装误差的构造
　　在制作的过程中，要考虑现场的实际测量值，另外，尽量采用能够吸收误差的构造。
　　6、 关于钢制桁的螺栓（bolt）开孔
　　一旦在既有桥梁上开孔，原来断面就会产生缺损，此时实际应力度可能超过允许值，所以有必要对开孔后断面进行再计算，或者改变施工顺序，使作用于开孔断面的力减小。
　　
　　参考文献：
　　1. 日本道路协会。既有桥梁落桥防止装置系统设计手引。东京：日本道路协会2005
　　2. 日本道路协会。道路桥示方书•同解说Ⅰ～Ⅴ篇。东京：日本道路协会2002

《桥梁限位装置的设计》

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