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

Abstract: When the earthquake occurs, the supporting of bridge being destoried, in order to not affect the normal use of bridge, vehicle passing and the repair after earthquake, the restrictions (bridge axis direction and bridge axis perpendicular direction) of the amount of movement of the upper bridge is conducted, thereby, the movement restriction device come into being. There also has bridges located in the seismically active area in China, considering the safety and service life of bridge, the experience and methods of movement restriction device of bridfe from Japanese can be learned and utilized.

Key words: earthquake, movement restriction device; bridge of Japanese

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

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：

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

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：

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。

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。

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。

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：

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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

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

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。