kA鋼筋混凝土預應力混凝土梁式橋

1、第二篇 鋼筋混凝土和預應力混凝土梁式橋武漢理工大學交通學院 制作：陳小佳chapter 6 第六章 bearings of the beam bridge梁式橋的支座武漢理工大學交通學院 6.1 introduction 概述1. the function of bearings 支座的作用l傳遞上部結構的支承反力；l保障結構在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下的自由變形， 以使上、下部結構的實際受力情況符合結構的靜力圖示。 梁式橋中，支座分為固定支座和滑動支座(又分雙向和單向） 。武漢理工大學交通學院 6.1 introduction 概述2. 支座的合理布置 l較大縱坡的橋l連續(xù)

2、梁橋橫向如何布置？武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造1.簡易墊層支座2.橡膠支座3.弧形鋼板支座4.鋼筋混凝土擺柱式支座 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造1.簡易墊層支座 適用于標準跨徑小于10m的簡支板、梁橋 采用若干層油毛氈或石棉做成， 壓縮后的厚度不小于1cm。 該種支座變形性能較差，容易引起附加的內(nèi)力1cm板、梁橋上部結構武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造2. 鋼支座 各種鋼支座 搖軸橋梁支座滾軸橋梁支座鑄鋼橋梁支座武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造球形鋼支座特點 1、球形鋼支座通過球面?zhèn)髁Γ怀霈F(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象，作用在混凝土上的反力比較

3、均勻；2、球形鋼支座通過球面聚四氟乙烯板的滑動來實現(xiàn)支座的轉動過程，轉動力矩小，而且轉動力矩只與支座球面半徑及聚四氟乙烯板的摩擦系數(shù)有關，與支座轉角大小無關，特別適用于大轉角的要求，設計轉角可達0.05rad(2.85度）3、支座各向轉動性能一致，適用于寬橋、曲線橋；4、支座不用橡膠承壓，不存在橡膠老化對支座轉動性能的影響，特別適用于低溫地區(qū)。武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造球形鋼支座構造 1、上支座板 2、下支座板 3、支座鋼球芯 4、ptfe圓平板 5、ptfe球形板 6、不銹鋼 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6. 橡膠支座 橡膠支座的獨特優(yōu)點：l構造簡單l加

4、工方便l造價低l結構高度小l安裝方便l使用性能良好 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6. 橡膠支座 橡膠支座的變形機理l轉動變形：利用橡膠的不均勻彈性壓縮實現(xiàn)l水平位移：利用橡膠的剪切變形實現(xiàn) 轉動變形水平位移顯然橡膠支座水平位移和轉動變形的大小與支座的厚度有關武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6. 橡膠支座 橡膠支座的種類l板式橡膠支座l盆式橡膠支座 支座代號表示方法武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6.1 板式橡膠支座 板式橡膠支座代號表示方法 名稱代號（gjz表示公路橋梁矩形支座；gyz表示公路橋梁 圓形支座；tbz表示鐵路橋梁板式支座） 形式代號（

5、f4表示四氟滑板支座；不加代號為普通支座 外形尺寸（矩形la*lb*（mm）,圓形d*（mm） 橡膠分類（氯丁橡膠、天然橡膠、三元乙丙橡膠） 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6.2 板式橡膠支座的構造 薄鋼片tmm內(nèi)橡膠層t15mm外橡膠層t2.5mm圓形矩形橡膠材料的特性 彈性模量與形狀有關，以常見的氯丁橡膠為例1124)(24 . 5tdsbatabssgeee圓形矩形武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造板式橡膠支座 常見矩形板式橡膠支座的平面尺寸：l12x14cml14x18cml15x20cm 豎向支撐反力10010000kn 材料有氯丁橡膠、天然橡膠、三元乙丙

6、橡膠三種 矩形武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 6.3 板式橡膠支座設計計算內(nèi)容l確定支座尺寸l驗算支座的偏轉情況l抗滑穩(wěn)定性武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 1. 板式橡膠支座設計確定支座尺寸 平面尺寸取決于l橡膠板的抗壓強度 j與支座形狀系數(shù)s有關 l墩臺頂混凝土的局部承壓強度 為局部承壓時標準強度的提高系數(shù)一般由橡膠板的抗壓強度計算控制cckckbararmbacjrrabn武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 1. 板式橡膠支座設計確定支座尺寸 墩臺頂混凝土的局部承壓強度 為局部承壓時標準強度的提高系數(shù)mbacjrrabncdaa ac ad a a a a a b

7、 ba武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 2. 板式橡膠支座設計確定支座厚度 上部結構的水平位移通過支座中全部橡膠片的剪切變形實現(xiàn)。如圖所示， 顯然，橡膠片的總厚度與水平位移之間滿足關系tgttg水平位移t1t2t3a武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 2. 板式橡膠支座設計確定支座厚度 剪切角的正切值限值： 以硬度為5560的氯丁橡膠為例 不計活荷載制動力作用時，tg0.5 計入活荷載制動力作用時，tg0.7則有)(43. 12pggtt水平位移t1t2t3a武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 2. 板式橡膠支座設計確定支座厚度g )(43. 12pggtt水平位移t1t2

8、t3ag 溫度引起支座上的水平位移p 制動力引起支座上的水平位移abgthgtttttp2武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 2. 板式橡膠支座設計確定支座厚度g 水平位移t1t2t3a為保證上部結構水平位移的需要，支座不能小于上述值；但太高又可能引起支座失穩(wěn)，故：dtdata2 . 01 . 02 . 01 . 0abghttg27 . 0圓形矩形武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 6. 板式橡膠支座設計驗算支座偏轉情況 忽略薄鋼板的變形，支座總的平均壓縮變形為ebckeeckmcaetraetr21,21支座偏轉圖示ha12偏轉角為121a武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計

9、算 6. 板式橡膠支座設計驗算支座偏轉情況 上兩式得到2,1amc支座偏轉圖示ha12必須保證支座不脫空，01武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 6. 板式橡膠支座設計驗算支座偏轉情況 得到tmc07. 0,支座偏轉圖示ha12上式表明支座壓縮變形相對于轉角不能太??；另一方面支座的壓縮變形又不能太大，規(guī)范規(guī)定：2,aaetraetrebckeeckmc武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 4. 板式橡膠支座設計驗算支座抗滑穩(wěn)定性 保證橡膠支座與梁底或墩臺頂面之間不發(fā)生相對位移bkgeckgegeggkftlagrtlagagar4 . 14 . 14 . 14 . 1由結構自重引起的

10、支座反力標準值由結構自重標準值和0.5倍汽車荷載標準值（計入沖擊系數(shù)）引起的支座反力gkrckr武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 4. 板式橡膠支座設計驗算支座抗滑穩(wěn)定性 對于聚四氟乙烯滑板式橡膠支座的摩擦力應符合如下規(guī)定gegeckfgegegkfagagragagr7 . 0tan5 . 0tan不計汽車制動力時計入汽車制動力時保證聚四氟乙烯滑板上的摩擦力不超過使橡膠支座產(chǎn)生超過允許的剪切角武漢理工大學交通學院 6.3 支座的計算 5. 計算實例l初步選定支座尺寸，確定板式橡膠支座內(nèi)部構造 形狀系數(shù)，彈性模量，允許應力l確定支座厚度 溫度產(chǎn)生的水平位移，水平制動力大小l驗算支座偏轉

11、情況 支座轉角l驗算支座抗滑穩(wěn)定性 最小支座反力，溫度引起水平力武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6. 其它板式橡膠支座l聚四氟板橡膠支座 利用聚四氟板和不銹鋼板之間較低的摩擦系數(shù)，使橋梁上部結構的水平位移不受限制l球冠圓板式橡膠支座 制作頂面用純橡膠制成球形表面（最大410mm),使支座傳力均勻，改善或避免支座底面產(chǎn)生偏壓、脫空等不良現(xiàn)象。適于縱橫坡較大（3%5%）的立交橋及高架橋。 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造坡形橡膠支座 橋梁縱坡以往對梁體縱坡1%3%的橋梁，橡膠支座安裝使用時，在梁底與支座之間安置與橋梁縱坡一致的楔形鋼板（或楔形混凝土墊塊），或對梁端底部作

12、相應處理，以使支座平置，防止垂直反作用力的分力對支座的剪切作用?，F(xiàn)在可以采用新型坡型板式橡膠支座，坡度1-4%，根據(jù)特殊要求，坡度可做到6-8%。 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造板式橡膠支座的應用情況 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造板式橡膠支座的安裝注意事項 盡可能地保證梁底與墊石頂面平行、平整，使其與橡膠支座上下面全部密貼，避免偏心受壓、脫空、不均勻受力的現(xiàn)象發(fā)生。 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造6.2 盆式橡膠支座 1） 工作原理 利用半封閉鋼制盆腔內(nèi)的彈性橡膠塊，在三向受力狀態(tài)下具有流體的性質(zhì)，來實現(xiàn)上部結構的轉動；同時依靠中間鋼板上的聚四氟乙烯板與上座板上的不銹鋼板之間的低磨擦系數(shù)來實現(xiàn)上部結構的水平位移。 從實驗的數(shù)據(jù)來看，橡膠處于三向約束狀態(tài)時的抗壓彈性模量為5x104kg/cm2,比無側向約束的抗壓彈性模量增大近20倍，因而支座承載能力大大提高，解決了普通橡膠支座承載能力的局限。 所以，盆式橡膠支座能滿足大的支承反力，大的水平位移，大的轉角的要求。 武漢理工大學交通學院 6.2 支座的類型和構造2） 盆式橡膠支座代號表示方法 名稱代號（gjz表示公路橋梁矩形支座；gyz表示公路橋梁 圓形支座；tbz表示鐵路橋梁板式支座） 支座設計承載力（以mn計） 使用性能分類代號sxsx、dxdx、gdgd適用