【工程探讨】为什么高架桥桥墩很大，但真正与桥面接触的部位却很小呢？中资路桥桥梁支座更换

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观点一：

从桥梁结构分析该问题：

桥跨结构在动静荷载作用和温度变化影响下，会产生一定的变形。因此桥梁上部结构和下部结构之间的支承部分需要满足能适应结构必要变形、能自由伸缩、能自由转动、位置充分固定、不会滑落等技术要求。为了满足这些技术要求，上部结构和下部结构之间的支承部分只能设置为接触面积较小的结构，桥梁支座更换而不会设计很大的接触面。这个支承结构，就是问题中提到的“一个很小的像垫片一样的东西”，即为桥梁支座。

高架桥的竖直方向由上至下可分为：上部结构、支座、下部结构。上部结构主要作用是行车走人、构件保护、确保安全、增加美观。支座设置在上部结构与下部结构之间，是桥跨结构的支承部分。它的作用是将上部结构的自重及其所承受的动荷载传递给下部结构。下部结构主要指墩台，通常由墩帽、墩身、基础组成。作用是承担支座传递而来的荷载，并连同自重有效的传给基础。墩帽是下部结构中与支座直接接触的部分，一般为水平的厚板，将上部结构通过支座传递来的竖直、水平反力均匀分布到一下的墩身整个截面。桥梁支座更换实际上上部结构的压强，是通过该结构均匀分布到墩身，然后再传递给基础，然后再传递给大地的。

 观点二：

这类设计中要同时考虑强度和刚度两方面的要求，强度是指承受载荷之后不会发生断裂、破坏，而刚度是指承受载荷之后不会发生过大的变形。你所说的“压强”，主要是强度方面要考虑的因素。

接触那部分的“垫片”是桥梁支座，除了承受垂直压力之外，根据设计要求不同还需要有一定的水平位移和转角的自由度，主要材料是橡胶，部分里面夹了加劲钢板，标准要求的承压能力在10 MPa以上，桥梁支座更换强度肯定是足够的，也即是说肯定不会被压坏。面积做小一点不仅节省材料和加工成本，而且在水平方向上位移、转角等等指标也比较容易控制。

至于说桥墩做得粗，主要不是考虑强度的因素（以钢筋混凝土的承压能力，即使截面积小很多也可以满足强度要求），而是要考虑刚度，意思是承压之后再受到侧向力的时候不能变弯。桥墩在受到侧向力时的变形量与它高度的四次方成正比，和截面的惯性矩（和横截面的尺寸有关）成反比。因为桥墩本身有较大高度，所以这个变形量非常可观，桥梁支座更换只能通过增大截面尺寸来控制这个变形量，从而保证桥墩的安全性。

观点三：

首先，讨论的关键就是桥梁支座这个东西，桥梁支座是桥梁上部结构与下部墩台基础连接的中间环节，很直观的感受是，桥梁支座是一个受力构件，他承受的桥梁上部恒载与活载造成的效应，然后再扮演一个传力构件的角色，把荷载效应传递到下部基础。同时保证桥跨结构在各种荷载工况下的位移和转动的要求。

以上是我们能很直观感受到的，但是，桥梁支座作为桥梁构造的关键部件，他有另一个很理论性的需求。那就是通过支座的设定来使桥梁结构受力跟我们理论计算时所选取的受力形式较大限度的贴近，或者说较合理最相似。h

举杆系模型的例子，在支点处，我们可以约束6个自由度，X,Y,Z的三向线位移与旋转位移，这是模拟在一个杆件端点上的，桥梁支座更换所以，这样我们就可以很容易理解为什么桥梁支座对于桥梁总体尺寸相差那么大的原因之一。所以对于支座的理解，不能单从他的使用特性，也要兼顾它的理论计算需求，因为本身计算的时候相对于总体模型支座结构就是很小的，当然反应到实际构件上也不可能巨大化，体现了理论与实际的相辅相成上。

其次，很关键的原因，既然已经满足了我的构造计算要求。为什么要做得很大呢？因为支座越大越费钱！

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