橋梁的支座講座(4)課件

1、橋梁的支座講座(4)第六章 橋梁的支座第一節(jié) 概述 支座的作用傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載適應(yīng)溫度、收縮徐變等因素產(chǎn)生的位移按受力特性分為固定支座活動支座：豎向力支座布置簡支梁橋一般一端采用固定支座,一端采用活動支座.連續(xù)梁一般每一聯(lián)中的一個橋墩設(shè)固定支座. 支座的設(shè)置應(yīng)有利于墩臺傳遞水平力.豎向力橋梁的支座講座(4)第二節(jié) 支座的類型和構(gòu)造支座通常用鋼，橡膠等材料來制造主要類型有：簡易支座弧形鋼板支座橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座 應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑、支點(diǎn)反力的大小、梁體的變形程度等因素來選取支座類型。中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座大跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座鐵路橋采用鋼支座橋梁的支

2、座講座(4)一、簡易支座 采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實(shí)后的厚度不小于1cm，可用于跨徑小于10m的板梁橋。二、鋼支座1、弧形鋼支座適用范圍：跨徑1020m構(gòu)造特點(diǎn)：由上下墊板所組成，下墊板頂面切剝成圓柱體。固定支座需在上墊板上做齒槽（或銷孔），在下墊板上焊以齒板（或銷釘），安裝后使齒板嵌入齒槽(或銷釘伸入銷孔)，以保證上下墊板之間不發(fā)生相對水平位移安裝要點(diǎn)其它鋼支座2、其它鋼支座橋梁的支座講座(4) 板式橡膠支座有矩形和圓形。支座的橡膠材料以氯丁橡膠為主，也可采用天然橡膠。氯丁橡膠一般用于最低氣溫不超過-250C的地區(qū)，天然橡膠用于-300C-400C的地區(qū)。根據(jù)試驗(yàn)分析，橡膠壓縮彈性模量E

3、、容許壓應(yīng)力和容許剪切角tgr的數(shù)值，均與支座的形狀系數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為橡膠支座的承壓面積與自由表面積之比，矩形支座為：tbabaS2式中： a 順橋方向橡膠支座的長度； b 橫橋方向橡膠支座的寬度； t 中間橡膠層的厚度。 為滿足橡膠的容許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動的要求，支座的長度a與寬度b之比取決于主梁下的有效寬度及所需的剪切角。一般應(yīng)充分利用有效寬度b，而盡可能減小a的尺寸，以降低轉(zhuǎn)動阻抗力矩（它與a5成正比）。根據(jù)支座穩(wěn)定的要求，支座的總厚度不得大于平面最小尺寸的30%。三、橡膠支座1、板式橡膠支座橋梁的支座講座(4)tbabaS)(2bat形狀系數(shù)橋梁的支座講座(4)構(gòu)造特點(diǎn)：

4、常用的板式橡膠支座采用薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作為加勁層以提高支座的豎向承載能力。變形機(jī)理：（1）不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動；（2）剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移；（3）無固定和活動支座之分。性能指標(biāo)：（1）容許應(yīng)力；（2）彈性模量和剪切模量（3）容許剪切的正切值。適用范圍：支座反力為703600kN的公路、城市橋梁。局限性：2、四氟滑板式橡膠支座橋梁的支座講座(4)橋梁球冠圓板式橡膠支座3、其它類型板式橡膠支座橋梁的支座講座(4)坡型板式橡膠支座橋梁的支座講座(4)鉛芯橡膠支座橋梁的支座講座(4)4、橋梁盆式橡膠支座 盆式橡膠支座是鋼構(gòu)件與橡膠組合而成的新型橋梁支座。具有承載能力大、水平位移量大、轉(zhuǎn)動靈活等特點(diǎn)，適

5、用于支座承載力為1000KN以上的大跨徑橋梁。 盆式橡膠支座分固定支座與活動支座?；顒优枋较鹉z支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承壓橡膠塊、橡膠密封圈、中間支座板、鋼緊箍圈、下支座板以及上下支座連接板組成。組合上、中支座板構(gòu)造或利用上下支座連接板即可形成固定支座。橋梁的支座講座(4)盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點(diǎn)1.鋼盆2.承壓橡膠板3.鋼襯板4.聚四氟乙烯板5.上支座板6.不銹鋼滑板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈橋梁的支座講座(4)橋梁的支座講座(4)固定與滑動盆式橡膠支座 多向活動支座（DX）橋梁的支座講座(4)縱向活動支座（ZX）橋梁的支座講座(4)固定支座（GD）橋梁的支座講座(4)5、其它支座QGZ球

6、型鋼支座橋梁的支座講座(4)QGZ 球型鋼支座橋梁的支座講座(4) （四）成品盆式橡膠支座的選配 成品盆式橡膠支座的系列 成品盆式橡膠支座的主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表示由我國交通部中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的系列盆式橡膠支座；TPZ-1則表示我國鐵道部科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的系列盆式橡膠支座。另外，還有其它科研院所設(shè)計(jì)的類同系列的盆式橡膠支座。這些系列支座，適用于各類橋梁及具類似受力與變形特性的工程結(jié)構(gòu)，并非有明確的公路、鐵路或其它工程結(jié)構(gòu)之分。各種系列的盆式橡膠支座噸位一般從1000起至50000，最多分為近40個級；并以DX、SX、GD分別表示單向 、雙向活動支座及固定支座，而G

7、DZ則為抗震型固定支座的代號。 成品盆式橡膠支座的地區(qū)適用性 成品盆式橡膠支座的適用地區(qū)應(yīng)考慮溫度和地震兩個因素。以確定適配常溫型或耐寒型支座和采用何種震型支座或抗震措施。橋梁的支座講座(4) 3各種類型成品盆式橡膠支座的合理選配 盆式橡膠支座能否適用于所設(shè)計(jì)的橋梁，當(dāng)然首先考慮的是其容許轉(zhuǎn)角及水平能承受的推力能否滿足要求。一般來說，GPZ、TPZ-1等系列的支座對這兩個要求均能滿足。若轉(zhuǎn)角和水平推力超出容許范圍，則需要改變支座的設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)角特大，可采用球型支座。 關(guān)于在橋梁設(shè)計(jì)中支座如何合理選用問題，即究竟選用何種類型的支座，則需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖式的要求決定。當(dāng)然，在一般情況下，固定端選用固定支

8、座，活動端選用活動支座。但若橫橋向伸縮值不容忽視的時候，結(jié)構(gòu)圖式的固定端就不能單一采用GD類型的支座。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋面越來越寬，超過20已屢見不鮮，這時由溫度等因素引起的橫橋向伸、縮量便不可忽略了，有的可達(dá)到中等跨徑橋梁縱向的伸縮量。為保證梁不發(fā)生縱向位移，又能滿足多梁式寬橋的橫橋向位移，這時可將單方向活動支座轉(zhuǎn)過90橫置梁下(如圖2-7-9)，使其順橋向起固定支座的作用下，而橫橋向則起活動支座的作用。橋梁的支座講座(4) 4成品盆式橡膠支座承載能力的合理選擇 支座承載力大小的選擇，應(yīng)根據(jù)橋梁恒載、活載的支點(diǎn)反力之和及墩臺上設(shè)置的支座數(shù)目來計(jì)算。合適的支座一般為：最大反力不超過支座容許承

9、載力的5%，最小反力不低于容許承載力的80%。規(guī)定最小反力的目的是保證支座具有良好的滑移性能，因?yàn)榫鬯姆蚁┌宓哪ゲ料禂?shù)與壓力成反比，如果低于規(guī)定的數(shù)值，則磨擦系數(shù)將會增大。支座選配時，一般不必過多擔(dān)心支座的安全儲備，比如計(jì)算得到一個支座的最大反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力為4000的支座，這是因?yàn)?000支座的允許支反力變化范圍是32004200 ，不要從更安全的角度考慮加大支座的承載力而選用5000的支座。因?yàn)?000支座最低合適的承載力是4000，而最小支反力3700已小于此值，故不適宜選用。雖然我們規(guī)定最大反力，不超過容許承載力的5%，但支座實(shí)際的安全系數(shù)一般在5以

10、上。橋梁的支座講座(4)作用在支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力。在計(jì)算汽車荷載支座反力 時，應(yīng)計(jì)入沖擊影響力。當(dāng)支座可能出現(xiàn)上拔力時，應(yīng)分別計(jì)算支座 的最大豎向力和最大上拔力。直線橋梁的支座，一般僅需計(jì)入縱向水平力。斜橋和彎橋的支座，還 需要考慮由于汽車荷載的離心力或其它原因如風(fēng)力等產(chǎn)生的橫向水平力。汽車荷載產(chǎn)生的制動力，應(yīng)按照公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范要求，根據(jù)車道數(shù) 確定。剛性墩臺各種支座傳遞的制動力，按規(guī)范中的規(guī)定采用。其中， 規(guī)定每個活動支座傳遞的制動力不得大于其摩阻力；當(dāng)采用厚度相等 的板式橡膠支座時，制動力可平均分配至各支座。對于梁橋，地震地區(qū)橋梁支座的外力計(jì)算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的地震烈度， 按的規(guī)

11、定進(jìn)行計(jì)算和組合。第三節(jié)、支座計(jì)算一、支座受力特點(diǎn)橋梁的支座講座(4)二、板式橡膠支座的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）支座尺寸確定 根據(jù)橡膠支座和支承墊石混凝土的壓應(yīng)力不超過它們相應(yīng)容許承壓應(yīng)力的要求，確定支座平面面積。在一般情況下，面積由橡膠支座控制設(shè)計(jì)：maxAN式中： -運(yùn)營階段由橋上全部恒載與活載(包括沖擊力)所產(chǎn)生的最大 支點(diǎn)反力； A- 橡膠支座平面面積，矩形支座為ab，圓形支座為/4； - 橡膠支座的平均容許壓應(yīng)力，當(dāng)支座形狀系數(shù)S8時，=10； 當(dāng)5 S 8時， =79maxN支座平面尺寸橋梁的支座講座(4)支座高度 梁式橋的主梁由溫度變化等因素在支座處產(chǎn)生的縱向水平位移，依靠全部橡膠片的剪切

12、變形t來實(shí)現(xiàn), 與t的關(guān)系為：tahtgttg由有tgt橋梁的支座講座(4)tg-橡膠片容許剪切角的正切，可取用0.50.7，不計(jì)活載制動力 時用0.5；計(jì)及活載制動力時取用0.7，則上式可寫成：Dt2)(43. 1LDtD-由上部結(jié)構(gòu)溫度變化、橋面縱坡等因素，引起支座頂面相對 于底面的水平位移。當(dāng)跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠 支座時，因溫度變化每個支座承擔(dān)的水平位移可取簡支梁向 溫變變形的一半，即ltD5 . 0GAtHTL2TH-活載制動力在一個支座上的水平力；L-由制動力引起在支座頂面相對于底面的水平位移，可按下式 計(jì)算- 橡膠的剪切模量，- 橡膠支座的面積。AG橋梁的支座講座(4

13、)（二）支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗(yàn)算 主梁受荷撓曲時，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動角為 (如下圖)，但不允許其與支座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動時，支座就受到一個偏心豎向力的作用，表面將產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，一端為 另一端為 ，其平均壓縮變形 ，根據(jù)下式計(jì)算2s1sNh1s2s)(2121sssEAtNs式中：E-橡膠支座的彈性模量。 當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時，可查閱JTJ023-85，其值與支座的形狀系 數(shù)有關(guān)，也可按下式計(jì)算橋梁的支座講座(4)/()418530(1 . 02mmNsE若梁端轉(zhuǎn)角已知，或按公式算得，則有：21ssa)(5 . 021sssass5 . 0202s時，表示支座與梁底產(chǎn)生了部分脫空，支座是局

14、部承壓。因此設(shè)計(jì)時必須保證 規(guī)定，橡膠支座的最大平均壓縮變形 不應(yīng)大于支座橡膠總厚 的0.05倍。其中，a為主梁跨徑方向的支座尺寸，又因固當(dāng)02sst（三）支座抗滑性驗(yàn)算 橡膠支座一般直接擱置在墩臺與梁底之間，在它受到梁體傳來的水平力后，應(yīng)保證支座不滑動，亦即支座與混凝土之間要有足夠大的摩阻力來抵抗水平力，故應(yīng)滿足下式：橋梁的支座講座(4)tGANDD4 . 1TDPDHtGANN4 . 1)(min無活載作用時 有活載作用時-活載制動力分在一個支座上的水平力；溫度變化等因素分在一個 支座上的水平力。DNminPNTHtGAD式中-在上部結(jié)構(gòu)重力作用下的支座反力；-與計(jì)算制動力相應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力；橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3-與計(jì)算制動力相應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力；橡膠支座與 混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3；與鋼板的摩阻系數(shù)采用0.2；橋梁的支座講座(4) （四）成品板式橡膠支座的選配 成品的板式橡膠支座早已形成系列，故在一般情況下，沒有必要自行設(shè)計(jì)支座，只需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成品支