公路橋梁盆式橡膠支座設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、公路橋梁盆式橡膠支座設(shè)計(jì)計(jì)算書1、交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT 391-1999公路橋梁盆式橡膠支座執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范102、鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB10002.1鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范;3、鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB10002.3鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范4、鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2331-2004鐵路橋梁盆式橡膠支座5、美國公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范1994 版支座技術(shù)要求1 、豎向承載力該系列盆式橡膠支座豎向承載力（即支座反力，單位： kN）：45MN（4500 噸）、 30MN（3000 噸）、 5MN（500 噸 ）2、水平承載力GD 固定支座、 DX 單向活動支座水平向承載力為豎向力的15%；3、轉(zhuǎn)角支座轉(zhuǎn)動

2、角度不得小于 0.02rad4、摩阻系數(shù)將聚四氟乙烯板分塊嵌裝，在分塊空隙及凹槽內(nèi)涂滿 5201-2硅脂。加5201-2硅脂潤滑后，活動支座設(shè)計(jì)摩阻系數(shù) 卩三0.025、位移量SX 多向活動支座和 DX 單向活動支座順橋向設(shè)計(jì)位移為± 200mm；三、材 料1、 上支座板、下支座板、中間鋼襯板采用采用鑄鋼 ZG270-500,其化學(xué)成分和鑄件熱處理后的機(jī)械性能及沖擊韌性應(yīng)符合GB11352-89的有關(guān) 要求，其中屈服強(qiáng)度為 270MPa；2、 承壓橡膠板采用天然橡膠，橡膠的物理機(jī)械性能和外觀應(yīng)符合TB/T 2331-2004 的有關(guān)要求；3、聚四氟乙稀板應(yīng)是純的模壓板材， 而非車削板

3、材，其表面應(yīng)光滑，不允許有裂紋、 氣泡、分層；其物理機(jī)械性能和外觀應(yīng)符合 TB/T 2331-2004 的要求。4、不銹鋼板采用 1Cr18Ni9Ti 精軋鏡面不銹鋼板 , 其化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)符合 GB/T 3280 的要求；5、黃銅密封圈化學(xué)成分、機(jī)械性能等均應(yīng)符合 GB 2040的有關(guān)規(guī)定，其表面應(yīng)清潔，不得有分層、裂紋、起皮、雜質(zhì)和綠銹；6、5201-2 硅脂應(yīng)保證在使用溫度范圍內(nèi)不干涸，對滑移面材料不得有害，并具有良好的抗臭氧、耐腐蝕及防水性能，其理化性能指標(biāo)應(yīng)符合 HG/T 2502 的有關(guān)規(guī)定。四、支座各零件主要尺寸的確定一、承壓橡膠板尺寸的確定設(shè)承壓橡膠板直徑為Du，承壓橡膠

4、板厚度為Hu,支座豎向承載力為P;允許轉(zhuǎn)角為9 u,根據(jù)JT 391-1999公路橋梁盆式橡膠支座 橡膠許用應(yīng)力取值(T =25MPa,及支座豎向轉(zhuǎn)動角度9 u不小于0.02rad。由公式P/SW (T 得：r> (p/25 n ) 1/2mm1/2Du >2X (p/25 n ) mm又根據(jù)橋梁支座(第二版)，承壓橡膠板總厚度Hu為直徑的1/101/15，考慮轉(zhuǎn)角0.02 rad及邊緣最大豎向變形量不得超過 0.15總厚度， 得：Hu> (Du/2) x tan 9 u/0.15，且 Du /10>Hu > Du /15。得出各數(shù)據(jù)列表如下：豎向承載力P（MN）

5、Du(mm)Hu(mm)計(jì)算值圓整值轉(zhuǎn)角計(jì)算最小值取值451541.31550103.3115301236.4124082.7955504.755103445二、黃銅密圭寸圈尺寸的確定（第二版），其尺寸及數(shù)量可參照下表黃銅密封圈作用為防止橡膠在高壓下從鋼盆和中間鋼襯板之間的縫隙中擠出，根據(jù)橋梁支座 確定：表二橡膠直徑Du （mm）黃銅環(huán)最小截面（mm）黃銅環(huán)數(shù)330v D< 70010X1.52D > 70010X1.53、平面聚四氟乙烯板、平面不銹鋼板尺寸的確定1、平面聚四氟乙烯板尺寸的確定1）、平面四氟板厚度S的確定根據(jù)TB/T 2331-2004公橋梁盆式橡膠支座，平面四氟板

6、厚度S =7mm2）、平面四氟板的確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,P/SW （TS=AX B （A為邊長，B為順橋向總長）（P為支座豎向承載力）對于純聚四氟乙烯板加5201-2硅脂，根據(jù)公路橋梁盆式橡膠支座設(shè)計(jì)規(guī)范，?。═ =30MPa, 貝由公式P/S< （T 得：面積S>（p/30）A X B > (p/30)表三豎向承載力ABP (MN)取A值計(jì)算B值后圓整451400108030113090054803602、平面不銹鋼板尺寸的確定1）、厚度的確定根據(jù)TB/T 2331-2004鐵路橋梁盆式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不銹鋼板長度不大于1500mm時(shí)，板厚采用2mm；大于1500mm時(shí)，

7、板厚采用3mm。2）、平面尺寸的確定當(dāng)達(dá)到最大位移量時(shí)，不銹鋼板的邊緣應(yīng)比聚四氟乙烯板大5mm即：不銹鋼板長度L=平面聚四氟乙烯板長度+2x （順向位移量）+nX z+10mm不銹鋼板寬度K=平面聚四氟乙烯板寬度+2y （橫向位移量）+10mm注1: x為順橋向位移量；5MN、30MN多向橫橋位移量y為10mm；單向支座橫橋向位移量為 3mm。注 2 : n 為硅脂槽個(gè)數(shù)，45MN n=5、30MN n=4、5MN n=1z為硅脂槽寬度：30mm表四豎向承載力P （MN）L(mm)單向K(mm)多向K(mm)計(jì)算值圓整值計(jì)算值圓整值計(jì)算值圓整值4516401640141614203014301

8、430116011605800800496500510510四、主要鋼件尺寸的確定1、中間鋼襯板盆凸厚度3可選擇以下方法確定a設(shè)支座所承受的水平力Fr,鋼的屈服強(qiáng)度Fy,盆塞凸緣高度3,鋼盆內(nèi)徑Dp=Du,系數(shù)© =0.9根據(jù)美國公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范1994版，盆塞凸緣部分高度應(yīng)根據(jù)所受的水平力大小按下式計(jì)算：Fr= ( © FyDp) /3根據(jù)采購比選文件規(guī)定，固定支座在各方向和單向活動支座的水平承載力均不得小于支座豎向承載力的15%。因此，取值Fr=0.15P,代入上式得：3 =3 Fr/( © Fy Dp)=(3X 0.15 陽06)/(0.9 270>D

9、p)=2552XP/Dp根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊鋼的屈服強(qiáng)度Fy取270MPa；代入各豎向承載力得各盆塞凸緣高度 3:45MN3 =74mm30 MN為多向，不需承載水平力，可取 3 =30mm5 MN3 =10.3 mm根據(jù)美國公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范1994版，盆凸凸緣高度不得小于6.4mm,所以計(jì)算符合要求。2、中間鋼襯板鋼盆內(nèi)轉(zhuǎn)動凈空1的確定設(shè)鋼盆內(nèi)徑Dp，支座允許轉(zhuǎn)角0 u=0.02 rad,為保證支座轉(zhuǎn)動，要求 1> (1/2) Dp 0 u=0.01 Dp?。?1=0.01Dp只要轉(zhuǎn)動空間大于 0.01Dp 就能滿足要求3、盆環(huán)深度 h 的確定根據(jù)橋梁盆式橡膠支座結(jié)構(gòu)圖，為防止密封圈I在支

10、座轉(zhuǎn)動時(shí)滑出盆環(huán)，故盆環(huán)深度應(yīng)增加10的富余量，由此可得，盆環(huán)深度 h為：h=Hu+ 3 + 1 + 104、底板厚度 H1 的確定按照橋梁支座第二版，盆底支承于混凝土上底板厚度應(yīng)大于0.06Dp或12mm，并且混凝土 C40的抗壓強(qiáng)度40MPa>大于承壓橡膠板的允許壓強(qiáng)25MPa,參照加工工藝，取最小板厚按支承反力大小依次遞增。5、盆環(huán)外徑 D 外的確定根據(jù)橋梁支座(第二版)(莊軍生，中國鐵道出版社，2000年北京)，支座鋼盆的盆環(huán)應(yīng)力可根據(jù)拉密公式計(jì)算拉密公式：(T =(R 2/r2)+1/(R2/r2)-1探0 式中c 0=q h/H,(其中R:盆環(huán)外半徑；r：盆環(huán)內(nèi)半徑；c 0：

11、盆環(huán)平均應(yīng)力；q：橡膠實(shí)際平均應(yīng)力；h、H分別為橡膠和盆環(huán)高度) 根據(jù)鐵路橋梁盆式橡膠支座 TB/2331-2004可知盆環(huán)內(nèi)半徑r尺寸為承壓橡膠板外徑尺寸的一半。由：c =(R2/r2)+1/ (R2/r2)-1 0< c( c為盆環(huán)許用應(yīng)力)得：1/2R> ( c + c 0)/ ( c - c 0)1/2 r設(shè)盆環(huán)外徑D外，內(nèi)徑D內(nèi)，則D外=2R，D內(nèi)=2r 取c =130Mpa則：1/2 1/2D 外( c + c 0)/ ( c - c 0)1/2 D 內(nèi)=(130+ c 0)/ (130- c 0) 1/2 D 內(nèi)計(jì)算出各規(guī)格上部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)列表如下：表七豎向承載力P(MN)D內(nèi)(mm)橡膠高h(yuǎn)(mm)3 (mm)密封圈I嵌 入盆環(huán)深度H(mm)D 外(mm)計(jì)算后圓整值計(jì)算后圓整值4515501157510215183