BS EN 01337——建筑结构支座标准系列

Structural Bearings(EN 1337 系列)

🌉 BS EN 1337 是建筑与桥梁工程中结构支座(structural bearings)方面最全面的欧洲标准系列,由英国技术委员会 B/522(结构支座)负责归口,并作为英国标准(BS EN 1337)在欧盟范围内实施。结构支座是桥梁、建筑物及大型结构中的关键连接部件,用于将上部结构(梁体、屋盖等)的荷载传递至下部结构(墩台、基础),同时允许或约束结构在温度变化、收缩徐变、活载作用下的位移与转动。

💡 支座虽小,却关乎结构安全。支座一旦失效,可能导致梁体位移失控、支座脱空、甚至上部结构坍塌。EN 1337 正是为支座的”设计—制造—安装—维护”全生命周期提供统一技术规则的系列标准。

一、系列构成与适用范围 📌

BS EN 1337 系列按支座类型与相关要求分部分发布,典型部分包括:

  • BS EN 1337-1:2000——第 1 部分:总设计规则(General design rules)。
  • BS EN 1337-2——第 2 部分:滑动元件(Sliding elements)。
  • BS EN 1337-3——第 3 部分:弹性体支座(Elastomeric bearings)。
  • BS EN 1337-4——第 4 部分:辊轴支座(Roller bearings)。
  • BS EN 1337-5——第 5 部分:盆式支座(Pot bearings)。
  • BS EN 1337-6——第 6 部分:摇臂支座(Rocker bearings)。
  • BS EN 1337-7——第 7 部分:球面与圆柱面 PTFE 支座(Spherical and cylindrical PTFE bearings)。
  • BS EN 1337-8——第 8 部分:导向与约束支座(Guide and restraint bearings)。
  • BS EN 1337-10:2003——第 10 部分:检验与维护(Inspection and maintenance)。
  • BS EN 1337-11:1998——第 11 部分:运输、储存与安装(Transport, storage and installation)。
⚠️ EN 1337 的第 11 部分(运输、储存与安装)在欧洲层面曾早于第 1、2 部分生效,这一特殊情况在使用旧版标准时需特别注意。新版标准的使用者应以现行有效版本及其修订记录为准。

二、第 1 部分:总设计规则 🔧

EN 1337-1:2000 规定了结构支座的通用设计原则,是其他各分册的共同基础。其核心内容包括:

  • 荷载与作用:明确支座设计应考虑的竖向荷载、水平荷载、位移、转动角以及温度、收缩徐变、地震等作用。
  • 极限状态设计:采用承载能力极限状态与正常使用极限状态进行校核。
  • 支座选型:根据结构所需位移、转动与承载力,选择合适的支座类型。
  • 材料要求:对钢材、弹性体、PTFE(聚四氟乙烯)、不锈钢等材料提出性能要求。
  • 构造细节:规定支座与梁体、墩台的连接构造,确保荷载传递可靠。

总设计规则还明确了支座的功能分类:固定支座、单向滑动支座、双向滑动支座与导向支座等,并规定了各类支座应提供的约束与释放能力,为后续各分册的详细设计提供框架。

✅ 正确理解”位移方向”是支座设计的核心:桥梁在温度变化与活载作用下会产生纵向与横向位移。支座选型必须与结构的位移需求匹配,否则会出现”该滑不滑、该转不转”的约束冲突。

三、常见支座类型与特点 🏷️

支座类型(标准部分)工作原理主要特点与适用
弹性体支座(Part 3)橡胶层承受竖向荷载,层间剪切允许转动与位移构造简单、免维护,适用于中小跨径桥梁与建筑
盆式支座(Part 5)橡胶垫密封于钢盆内,受约束近似不可压缩承载力大、转动灵活,适用于大跨径桥梁
球面/圆柱面支座(Part 7)球面或圆柱面滑动面提供转动能力,配合 PTFE 滑动多向转动、承载力高,适用于曲线桥与高架
辊轴支座(Part 4)辊轴滚动释放纵向位移摩擦小、位移量大,常用于大位移桥梁
摇臂支座(Part 6)摇臂摆动提供转动构造简洁,适用于特定转动需求
滑动元件(Part 2)不锈钢板与 PTFE 板相对滑动提供低摩擦位移,常与其他支座组合

四、检验与维护(第 10 部分)🔍

EN 1337-10:2003 规定了结构支座的检验与维护要求。支座作为不可更换或难以更换的关键部件,其耐久性直接决定桥梁使用寿命。该部分要求:

  • 定期检查:按规定的检查周期对支座外观、位移、沉降、锈蚀、老化等进行检查。
  • 状态评定:根据检查结果评定支座技术状态,划分完好、需维修、需更换等类别。
  • 维护措施:对积尘、锈蚀、橡胶老化、PTFE 磨损等问题采取清洁、涂油、更换滑动面等措施。
  • 记录归档:建立支座检查与维护档案,记录每次检查的时间、结果与处理措施。
🚨 支座检查应特别关注橡胶老化开裂、PTFE 滑动面磨损、钢件锈蚀、支座脱空与位移超限等典型病害。这些病害若不及时处理,会逐步劣化并危及上部结构安全。

五、运输、储存与安装(第 11 部分)📏

EN 1337-11:1998 规定了支座的运输、储存与安装要求,确保支座在安装前不因不当搬运、存放而受损。要点包括:

  • 运输防护:支座在运输中应固定牢靠,避免碰撞、变形与雨水侵蚀。
  • 储存条件:存放场地应平整、干燥、通风,防止橡胶老化与金属锈蚀。
  • 安装定位:安装时应保证支座位置、标高、轴线准确,并满足设计要求的预偏量。
  • 临时固定:在结构形成整体之前,应采取临时固定措施防止支座移动或倾斜。
  • 安装验收:安装完成后进行验收,确认支座与结构连接可靠、功能正常。

支座安装的标高与轴线精度直接影响支座受力状态。若安装偏差过大,会导致支座偏心受压、局部应力集中甚至提前失效。因此安装单位应严格按设计图纸与标准要求控制安装精度。

💡 支座安装的”预偏”是工程重点:为抵消结构收缩徐变与温度位移,常在安装时将支座按设计值预先偏移,使支座在运营期的位移处于设计范围之内。预偏值设置不当是支座病害的常见原因。

六、工程应用要点 🛠️

  • 🔍 选型设计:根据结构跨径、荷载、位移与转动需求,结合 EN 1337 各分册选择合适支座类型并校核。
  • 🔧 材料把关:对弹性体、PTFE、不锈钢与钢件进行进场复验,确保材料性能满足标准要求。
  • 📊 安装控制:严控标高、轴线与预偏量,安装后进行功能检查与验收。
  • 📋 运营养护:建立支座台账,按第 10 部分要求定期检查维护,及时处理病害。

七、常见问题解答 ❓

❓ 问:弹性体支座与盆式支座如何选择?
答:一般中小跨径、荷载不大的桥梁可优先选用构造简单、免维护的弹性体支座;大跨径、大吨位、需要较大转动能力的结构则宜选用盆式支座或球面支座。需结合承载力、位移、转动与造价综合比较。
❓ 问:支座安装时为什么必须控制预偏量?
答:为抵消混凝土收缩、徐变与温度变化产生的位移,安装时按设计值预偏,使支座在运营中位移居中,避免超出设计位移范围而导致支座损坏。
❓ 问:支座需要定期更换吗?
答:视支座类型与病害情况而定。弹性体支座寿命较长且相对易更换;盆式、球面支座等大型支座更换难度大,应通过定期检查维护延长其寿命,仅在评定为需更换时更换。
❓ 问:EN 1337 是否适用于建筑物支座?
答:适用。EN 1337 不仅用于桥梁,也适用于建筑结构中的支座(如大跨屋盖、隔震支座等)。其总设计规则与各分册要求对各类结构支座均具有指导意义。
❓ 问:支座检验发现橡胶老化开裂,应如何处置?
答:应根据裂纹深度、宽度与分布评定其严重程度。轻微老化可继续观察并缩短检查周期;严重开裂、变形或丧失承载能力时应维修或更换,并及时采取限载、支撑等临时措施保障安全。
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