第八章 橋梁支座

1、第一節(jié)第一節(jié) 常用支座的類型和構(gòu)造常用支座的類型和構(gòu)造 第二節(jié)第二節(jié) 支座的布置支座的布置第三節(jié)第三節(jié) 支座的計(jì)算支座的計(jì)算- 支座的作用支座的作用按支座變形的可能性分為按支座變形的可能性分為傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載適應(yīng)溫度、收縮徐變等因素產(chǎn)生的位移適應(yīng)溫度、收縮徐變等因素產(chǎn)生的位移固定支座固定支座活動(dòng)支座：活動(dòng)支座： 豎向力豎向力水平力水平力豎向力豎向力自由轉(zhuǎn)動(dòng)自由轉(zhuǎn)動(dòng)自由轉(zhuǎn)動(dòng)自由轉(zhuǎn)動(dòng)水平移動(dòng)水平移動(dòng)支座通常用鋼，橡膠等材料來制造，支座通常用鋼，橡膠等材料來制造，主要類型有：主要類型有：簡(jiǎn)易支座簡(jiǎn)易支座橡膠支座橡膠支座板式橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座盆式橡膠支座聚四氟

2、乙烯滑板式橡膠支座聚四氟乙烯滑板式橡膠支座球冠圓板式橡膠支座球冠圓板式橡膠支座 應(yīng)根據(jù)橋梁應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑結(jié)構(gòu)的跨徑、支點(diǎn)反力的大小支點(diǎn)反力的大小、梁體的變形梁體的變形程度程度等因素來選取支座類型。等因素來選取支座類型。特殊功能支座特殊功能支座一、簡(jiǎn)易支座一、簡(jiǎn)易支座 采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實(shí)后的厚度不小于采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實(shí)后的厚度不小于1cm1cm，可用于跨徑小于可用于跨徑小于5m5m的涵洞。構(gòu)造簡(jiǎn)單，變形性能差。的涵洞。構(gòu)造簡(jiǎn)單，變形性能差。二、橡膠支座二、橡膠支座1 1、板式橡膠支座、板式橡膠支座 由幾層橡膠和薄鋼板迭和而成，材料以氯丁橡膠為主，由幾層橡膠和薄鋼板迭

3、和而成，材料以氯丁橡膠為主，也可采用天然橡膠。也可采用天然橡膠。 活動(dòng)機(jī)理：活動(dòng)機(jī)理：利用橡膠的不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角，利用利用橡膠的不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角，利用其剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移。其剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移。 構(gòu)造特點(diǎn)：構(gòu)造特點(diǎn)：常用的板式橡膠支座采用薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作為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。加勁層以提高支座的豎向承載能力。變形機(jī)理：變形機(jī)理：1 1）不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；）不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；2 2）剪切變形實(shí)）剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移；現(xiàn)水平位移；3 3）無(wú)固定和活動(dòng)支座之分。）無(wú)固定和活動(dòng)支座之分。性能指標(biāo)：性能指標(biāo)：1 1）容許應(yīng)力；

4、）容許應(yīng)力；2 2）彈性模量和剪切模量；）彈性模量和剪切模量；3 3）容）容許剪切的正切值。許剪切的正切值。適用范圍：適用范圍：支座反力為支座反力為70703600kN3600kN的公路、城市橋梁。的公路、城市橋梁。30m30m以下中、小橋梁最常用的支座形式之一，主要用于混凝土梁以下中、小橋梁最常用的支座形式之一，主要用于混凝土梁. .局限性：局限性：不能提供較大的水平位移。不能提供較大的水平位移。支承反力：支承反力：10010010000kN10000kN， 平面尺寸：平面尺寸：12121414，141418, 18, 151520 (cm20 (cm2 2) )等等 厚度：厚度：14mm1

5、4mm（兩層鋼板）開始（兩層鋼板）開始 形狀：形狀：矩矩形、圓形（斜橋或圓柱形墩）形、圓形（斜橋或圓柱形墩）2 2、聚四氟乙烯滑板式橡膠支座、聚四氟乙烯滑板式橡膠支座常用做活動(dòng)支座常用做活動(dòng)支座構(gòu)造：構(gòu)造：普通板式橡膠支座普通板式橡膠支座+ +聚四氟乙烯板（聚四氟乙烯板（2 24mm4mm）+ +梁梁底設(shè)不銹鋼板（低摩擦系數(shù)），上部結(jié)構(gòu)水平位移不受限底設(shè)不銹鋼板（低摩擦系數(shù)），上部結(jié)構(gòu)水平位移不受限制制適用：適用：較大跨度簡(jiǎn)支梁橋、橋面連續(xù)的橋梁和連續(xù)梁橋；較大跨度簡(jiǎn)支梁橋、橋面連續(xù)的橋梁和連續(xù)梁橋；頂推施工滑板頂推施工滑板球冠圓板式橡膠支座球冠圓板式橡膠支座特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 改進(jìn)后的圓形板式支

6、座，頂面用純橡膠制成球形表面。改進(jìn)后的圓形板式支座，頂面用純橡膠制成球形表面。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳力均勻，適用于各種布置復(fù)雜、縱橫坡（傳力均勻，適用于各種布置復(fù)雜、縱橫坡（3%5%5%）較大的立交和高架橋。較大的立交和高架橋。坡型板式橡膠支座坡型板式橡膠支座鉛芯橡膠支座鉛芯橡膠支座 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。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。具有具有承載能力大承載能力大、水平位移量大水平位移量大、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，適用于等特點(diǎn)，適用于支座承載力為支座承載力為1000kN1000kN以上的大跨徑橋梁。以上的大跨徑橋梁。 橡膠板橡膠板承壓和轉(zhuǎn)動(dòng)；承壓和轉(zhuǎn)動(dòng)

7、；聚四氟乙烯板和不銹鋼板聚四氟乙烯板和不銹鋼板水平位移。水平位移。1 1）變形機(jī)理）變形機(jī)理可分為：可分為：固定、多向活動(dòng)、單向活動(dòng)固定、多向活動(dòng)、單向活動(dòng)2 2）盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點(diǎn)）盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點(diǎn)鋼盆鋼盆承壓橡膠板承壓橡膠板鋼襯板鋼襯板聚四氟乙烯板聚四氟乙烯板上支座板上支座板不銹鋼滑板不銹鋼滑板鋼緊箍圈鋼緊箍圈密封膠圈密封膠圈 多向活動(dòng)支座（多向活動(dòng)支座（DX）縱向活動(dòng)支座（縱向活動(dòng)支座（ZX）固定支座（固定支座（GD）盆式與板式橡膠支座相比有哪些特點(diǎn)：盆式與板式橡膠支座相比有哪些特點(diǎn)：橡膠處于有側(cè)限受壓狀態(tài)橡膠處于有側(cè)限受壓狀態(tài) 承載能力高（承載能力高（1000kN1000kN

8、50000kN50000kN）。）。聚四氟乙烯板和不銹鋼板間摩擦系數(shù)?。ň鬯姆蚁┌搴筒讳P鋼板間摩擦系數(shù)小（ =0.05=0.05）水平位移量大（水平位移量大（+ +40mm40mm+ +250mm250mm）。）。轉(zhuǎn)動(dòng)靈活（轉(zhuǎn)動(dòng)靈活（4040） 特別適用于大跨徑橋梁。特別適用于大跨徑橋梁。1、弧形鋼支座、弧形鋼支座1.1.球形鋼支座球形鋼支座特點(diǎn)：特點(diǎn)：受力均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)量大且各向轉(zhuǎn)動(dòng)性能一致。受力均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)量大且各向轉(zhuǎn)動(dòng)性能一致。 不存在橡膠變硬或老化，適用于低溫地區(qū)。不存在橡膠變硬或老化，適用于低溫地區(qū)。分類：分類：固定、多向活動(dòng)、單向活動(dòng)固定、多向活動(dòng)、單向活動(dòng)QGZ球型鋼支座球型鋼支座應(yīng)

9、用：應(yīng)用：特別適用于曲線橋和寬橋。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用特別適用于曲線橋和寬橋。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用 于獨(dú)立支承連續(xù)彎板結(jié)構(gòu)、獨(dú)柱支承的連續(xù)箱梁結(jié)于獨(dú)立支承連續(xù)彎板結(jié)構(gòu)、獨(dú)柱支承的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)、雙柱支承的連續(xù)構(gòu)、雙柱支承的連續(xù)T構(gòu)及大跨度斜拉橋構(gòu)及大跨度斜拉橋 在連續(xù)梁橋、懸臂梁橋、斜橋、寬懸臂翼緣箱梁橋在連續(xù)梁橋、懸臂梁橋、斜橋、寬懸臂翼緣箱梁橋以及小半徑的曲線橋上，在某些會(huì)以及小半徑的曲線橋上，在某些會(huì)出現(xiàn)拉力的支點(diǎn)處出現(xiàn)拉力的支點(diǎn)處，必須設(shè)置拉力支座，以便抗拉且承受相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)和水平必須設(shè)置拉力支座，以便抗拉且承受相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)和水平位移。位移。 球形支座、盆式和板式支座都能變更功能作為拉力球形支座、盆

10、式和板式支座都能變更功能作為拉力支座。支座。板式橡膠板式橡膠拉力支座適用于拉力較小的橋梁，對(duì)于拉力支座適用于拉力較小的橋梁，對(duì)于拉力較大的橋梁，則用拉力較大的橋梁，則用球形抗拉鋼支座球形抗拉鋼支座或或盆式拉力支座盆式拉力支座更合適。更合適。1、弧形鋼支座、弧形鋼支座3.3.抗震支座抗震支座 地震地區(qū)的橋梁應(yīng)使用具有抗震和減震功能的支座。地震地區(qū)的橋梁應(yīng)使用具有抗震和減震功能的支座。減、隔振支座的作用是盡可能地將結(jié)構(gòu)或部件與可能引起減、隔振支座的作用是盡可能地將結(jié)構(gòu)或部件與可能引起破壞的地震地面運(yùn)動(dòng)破壞的地震地面運(yùn)動(dòng)分離分離開來，以大大減小傳遞到上部結(jié)開來，以大大減小傳遞到上部結(jié)構(gòu)的地震力和能力

11、。構(gòu)的地震力和能力。 主要有抗震型球形鋼支座、鉛芯橡膠支座和高阻尼橡主要有抗震型球形鋼支座、鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座。膠支座。1)簡(jiǎn)支梁橋：簡(jiǎn)支梁橋：一般一端采用固定支座一般一端采用固定支座, ,一端采用活動(dòng)支座。一端采用活動(dòng)支座。固定活動(dòng)原則：原則：固定、活動(dòng)支座的布置應(yīng)以有利于墩臺(tái)固定、活動(dòng)支座的布置應(yīng)以有利于墩臺(tái)傳遞縱向水傳遞縱向水平力平力、有利于梁體的自由變形有利于梁體的自由變形為原則。根據(jù)梁橋的為原則。根據(jù)梁橋的結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體系系和和梁寬梁寬進(jìn)行布置進(jìn)行布置多跨簡(jiǎn)支梁橋多跨簡(jiǎn)支梁橋單跨整體簡(jiǎn)支單跨整體簡(jiǎn)支板橋或箱梁橋板橋或箱梁橋支座布置支座布置2)連續(xù)梁：連續(xù)梁：一般每一聯(lián)中設(shè)一個(gè)

12、固定支座一般每一聯(lián)中設(shè)一個(gè)固定支座. . 宜布置于每聯(lián)的宜布置于每聯(lián)的中間支點(diǎn)（溫度中心）中間支點(diǎn)（溫度中心）上。若該處墩身較高，則考慮避開。上。若該處墩身較高，則考慮避開。雙支座連續(xù)梁雙支座連續(xù)梁橋支座布置橋支座布置多支座連續(xù)梁多支座連續(xù)梁寬橋支座布置寬橋支座布置3)3)坡橋：坡橋：宜將固定支座布置在標(biāo)高低的墩臺(tái)上。為了避免宜將固定支座布置在標(biāo)高低的墩臺(tái)上。為了避免整個(gè)橋跨下滑影響車輛的行駛，當(dāng)縱坡大于整個(gè)橋跨下滑影響車輛的行駛，當(dāng)縱坡大于1%1%或橫坡大于或橫坡大于2%2%時(shí)，應(yīng)使支座保持水平，通常在設(shè)置支座的梁底面增設(shè)時(shí)，應(yīng)使支座保持水平，通常在設(shè)置支座的梁底面增設(shè)局部的楔形構(gòu)造。局部的

13、楔形構(gòu)造。4)4)懸臂梁橋：懸臂梁橋：錨固孔一側(cè)布置固定支座，一側(cè)布置活動(dòng)支座；錨固孔一側(cè)布置固定支座，一側(cè)布置活動(dòng)支座；掛孔支座布置與簡(jiǎn)支梁相同。掛孔支座布置與簡(jiǎn)支梁相同。一、支座反力的確定一、支座反力的確定l在進(jìn)行橋梁支座設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須求得每個(gè)支在進(jìn)行橋梁支座設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須求得每個(gè)支座上所承受的豎向力和水平力以及需適應(yīng)的位座上所承受的豎向力和水平力以及需適應(yīng)的位移和轉(zhuǎn)角。然后，根據(jù)它們來選定支座各部尺移和轉(zhuǎn)角。然后，根據(jù)它們來選定支座各部尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定等各項(xiàng)驗(yàn)算。寸并進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定等各項(xiàng)驗(yàn)算。1.豎向力豎向力u支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力、汽車活載支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力

14、、汽車活載的支點(diǎn)反力及其的支點(diǎn)反力及其影響力影響力。在計(jì)算汽車荷載支座在計(jì)算汽車荷載支座反力時(shí)，應(yīng)按最不利位置加載，并反力時(shí)，應(yīng)按最不利位置加載，并計(jì)入沖擊影計(jì)入沖擊影響力響力。u當(dāng)支座可能出現(xiàn)上拔力時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算支座的當(dāng)支座可能出現(xiàn)上拔力時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算支座的最大豎向力和最大上拔力最大豎向力和最大上拔力。2.2.水平力水平力u正交直線橋梁的支座，一般僅需正交直線橋梁的支座，一般僅需計(jì)入縱向水平計(jì)入縱向水平力力。斜橋和彎橋的支座，還需要考慮由于汽車。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)生的荷載的離心力或其它原因如風(fēng)力等產(chǎn)生的橫向橫向水平力水平力。u支座上的縱向水平

15、力，包括由于支座上的縱向水平力，包括由于汽車荷載的制汽車荷載的制動(dòng)力動(dòng)力、風(fēng)力、支座摩阻力或溫度變化、支座變、風(fēng)力、支座摩阻力或溫度變化、支座變形引起的水平力，以及橋梁縱坡產(chǎn)生的水平力。形引起的水平力，以及橋梁縱坡產(chǎn)生的水平力。二、板式橡膠支座的設(shè)計(jì)計(jì)算二、板式橡膠支座的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 1. 確定支座的平面尺寸確定支座的平面尺寸 根據(jù)根據(jù)橡膠支座和支承墊石混凝土橡膠支座和支承墊石混凝土的壓應(yīng)力不超過它們相的壓應(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，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，面積由面積由橡膠支座控制設(shè)計(jì)：橡膠支座控制設(shè)計(jì)：ckcRA式中：式

16、中：Rckck支座壓力標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)。支座壓力標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)。 A A-橡膠支座平面面積，矩形支座為橡膠支座平面面積，矩形支座為a b，圓形支座為，圓形支座為 d d2 2/4/4； -橡膠支座的平均容許壓應(yīng)力橡膠支座的平均容許壓應(yīng)力 =10=10Mpa ，且支座形狀系數(shù)，且支座形狀系數(shù)5 5 S 1212。 梁式橋的主梁由溫度變化等因素在支座處產(chǎn)生的梁式橋的主梁由溫度變化等因素在支座處產(chǎn)生的縱向水縱向水平位移平位移 ，依靠全部橡膠片的，依靠全部橡膠片的剪切變形剪切變形 t t來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn), , 與與 t t的的關(guān)系為：關(guān)系為：tgttgtgt-橡膠片容許剪切角

17、的正切，不計(jì)活載制動(dòng)力時(shí)用橡膠片容許剪切角的正切，不計(jì)活載制動(dòng)力時(shí)用0.50.5；計(jì)及活；計(jì)及活 載制動(dòng)力時(shí)取用載制動(dòng)力時(shí)取用0.70.7。tg支座厚度支座厚度h=橡膠片總厚度橡膠片總厚度t+薄鋼板總厚薄鋼板總厚2. 2. 確定支座的厚度確定支座的厚度tah2gt 1.43()gpt g-由上部結(jié)構(gòu)溫度變化、橋面縱坡等因素，引起支座頂面由上部結(jié)構(gòu)溫度變化、橋面縱坡等因素，引起支座頂面相對(duì)于底面的水平位移。當(dāng)簡(jiǎn)支梁橋兩端采用等厚橡膠相對(duì)于底面的水平位移。當(dāng)簡(jiǎn)支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時(shí)，因溫度變化每個(gè)支座承擔(dān)的水平位移可取簡(jiǎn)支支座時(shí)，因溫度變化每個(gè)支座承擔(dān)的水平位移可取簡(jiǎn)支梁溫變變形的一半，即梁

18、溫變變形的一半，即/12gtl 2TpeHtG A p-由制動(dòng)力引起在支座頂面相對(duì)于底面的水平位移，可按由制動(dòng)力引起在支座頂面相對(duì)于底面的水平位移，可按下式計(jì)算下式計(jì)算TH-作用在一個(gè)支座上的汽車荷載制動(dòng)力；作用在一個(gè)支座上的汽車荷載制動(dòng)力；-橡膠的剪切模量，橡膠的剪切模量，Ge e=1.0MPa=1.0MPa；-橡膠支座的面積。橡膠支座的面積。A AGe e及及考慮到支座的穩(wěn)定性，考慮到支座的穩(wěn)定性， t t0.20.2a3. 支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗(yàn)算支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗(yàn)算 主梁受荷撓曲時(shí)，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)角為主梁受荷撓曲時(shí)，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)角為 ，但不允許其與支，但不允許其與支座間產(chǎn)生脫

19、空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支座就受到一個(gè)偏心豎向力的座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支座就受到一個(gè)偏心豎向力的作用，表面將產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，一端為作用，表面將產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，一端為1 1, ,另一端為另一端為2 2 ，其平均壓縮變形其平均壓縮變形c,mc,m，根據(jù)下式計(jì)算，根據(jù)下式計(jì)算: :式中：式中：Ee e-橡膠支座抗壓彈性模量橡膠支座抗壓彈性模量; ;Eb-橡膠彈性體體積模量。橡膠彈性體體積模量。/ 2a/ 2ah2mc,1ckR20,1aabEtRabEtRbeckeeckmc即條件 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，規(guī)定，橡膠支座

20、的最大平均壓縮變形橡膠支座的最大平均壓縮變形c,mc,m0.070.07te。4. 支座抗滑性穩(wěn)定性驗(yàn)算支座抗滑性穩(wěn)定性驗(yàn)算 橡膠支座在它受到梁體傳來的水平力后，應(yīng)保證支座橡膠支座在它受到梁體傳來的水平力后，應(yīng)保證支座不滑動(dòng)，亦即支座與混凝土之間要有足夠大的摩阻力來抵不滑動(dòng)，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：抗水平力，故應(yīng)滿足下式：無(wú)活載作用時(shí)無(wú)活載作用時(shí) 不計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)不計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.30.3；與鋼板；與鋼板的摩阻系數(shù)采用的摩阻系數(shù)采用0.20.2。egeGktAGR14 . 1bkegeCkFtAGR14 . 1計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)【例例2-5-12-5-1】如圖所示鋼筋混凝土五片式如圖所示鋼筋混凝土五片式T T形