[ppt]橋梁支座形式作用及設(shè)計講義（42頁）_ppt

1、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.水平力豎向力支座的作用和要求支座設(shè)置在橋梁的上部結(jié)構(gòu)與墩臺之間，它的作用是： (2)保證結(jié)構(gòu)在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下能自由變形，以使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合結(jié)構(gòu)的靜力圖式。 (1)傳遞上部結(jié)構(gòu)的支承反力，包括恒載和活載引起的豎向力和水平力；6.1簡支梁的靜力圖示 固定支座 活動支座 固定支座傳遞豎向力和水平力，

2、允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動但不能水平移動； 活動支座則只傳遞豎向力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處既能自由轉(zhuǎn)動又能水平移動。 活動支座又可分為多向活動支座(縱向、橫向均可自由移動)和單向活動支座(僅一個方向可自由移動)。 1. 按其變位的可能性分:大致可分為:簡易支座鋼支座鋼筋混凝土支座橡膠支座特種支座(如減震支座、拉力支座等）2.按材料分 固定支座和活動支座的布置，應(yīng)以有利于墩臺傳遞縱向水平力為原則： (1)對于橋跨結(jié)構(gòu)，最好使梁的下緣在水平力的作用下受壓，從而能抵消一部分豎向荷載在梁下緣產(chǎn)生的拉應(yīng)力。 (2)對于橋墩，應(yīng)盡可能使水平力的方向指向河岸，以使橋墩頂部在水平力作用下不是受拉。 (3)對

3、于橋臺，應(yīng)盡可能使水平力的方向指向橋墩中心，以使橋臺頂部受壓，并能平衡一部分臺后土壓力。 支座的布置原則 (1)對于有坡橋跨結(jié)構(gòu)，易將固定支座布置在標高低的墩臺上 (2)對于連續(xù)梁橋及橋面連續(xù)的簡支梁橋，為使全粱的縱向變形分散在梁的兩端，宜將固定支座設(shè)置在靠近橋跨中心；但若中間支點的橋墩較高或因地基受力等原因，對承受水平力十分不利時，可根據(jù)具體情況將固定支座布置在靠邊的其它墩臺上 (3)對于特別寬的梁橋，尚應(yīng)設(shè)置沿縱向和橫向均能移動的活動支座。對于彎橋則應(yīng)考慮活動支座沿弧線方向移動的可能性。對于處在地震地區(qū)的梁橋，其支座構(gòu)造還應(yīng)考慮橋梁防震的設(shè)施，通常應(yīng)確保由多個橋墩分擔水平力。支座的布置注意

4、事項： 橋梁支座的布置方式，主要根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式及橋梁的寬度確定。 簡支梁橋一端設(shè)固定支座，另一端設(shè)活動支座。鐵路橋梁由于橋?qū)捿^小，支座橫向變位很小，一般只需設(shè)置單向活動支座(縱向活動支座)，如圖6-1所示(圖中箭頭所指表示支座活動方向，無箭頭者表示不能活動)。公路T形梁橋由于橋面較寬，因而要考慮支座橫橋向移動的可能性、支座布置如圖6-2所。即在固定墩上設(shè)置一個固定支座，相鄰的支座設(shè)置為橫向可動、縱向固定的單向活動支座，而在活動墩上設(shè)置一個縱向活動支座(與固定支座相對應(yīng))，其余均設(shè)置多向活動支座。圖6-1 鐵路簡支梁橋支座布置 圖6-2公路簡支梁橋支座布置 連續(xù)梁橋每聯(lián)只設(shè)一個固定支座。為避

5、免梁的活動端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。但若該處墩身較高，則應(yīng)考慮避開，或采取特殊措施，以避免該墩身承受水平力過大。其支座布置如圖6-3所示。 曲線連續(xù)梁橋的支座布置會直接影響到梁的內(nèi)力分布，同時，支座的布置應(yīng)使其能充分適應(yīng)曲梁的縱、橫向自由轉(zhuǎn)動和移動的可能性。通常宜采用球面支座，且為多向活動支座，此外，曲線箱梁中間常設(shè)單支點支座，僅在一聯(lián)梁的端部(或橋臺上)設(shè)置雙支座，以承受扭矩。有意將曲梁支點向曲線外側(cè)偏離，可調(diào)整曲梁的扭矩分布圖6-4為曲線梁支座布的示意圖。 當橋梁位于坡道上時 ， 固定支座應(yīng)設(shè)在較低一端 以使梁體在豎向荷載沿坡追方向分力的作用下受壓，以便能抵消一部分豎向

6、荷載產(chǎn)生的梁下緣拉力；當橋梁位于平坡上時 固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端。 橋梁的使用效果 與支座能否準確地發(fā)揮其功能有著密切的關(guān)系 ，因此在安放支座時應(yīng)使上部結(jié)構(gòu)的支座位置與下部結(jié)構(gòu)的支座中線對中 ，但絕對的對中是很難做到的因此，要注意使可能的偏心在允許的范圍內(nèi) ，不致影響支座的正常工作。 正確地確定支座所承受的荷載和活動支座的位移量，關(guān)系到支座的使用壽命。一般而言，固定支座除承受豎向壓力外，還必須能承受水平力，其中包括可能產(chǎn)生的制動力 、風(fēng)力、活動支座的摩阻力 、主梁彈性撓曲對支座的拉力等。這些水平力總是應(yīng)當偏大地取用，且要求支座伸至上、 下部結(jié)構(gòu)中進行錨固或銷結(jié)。對于彎 、斜和寬橋，支

7、座的受力比較復(fù)雜，需要認從三個坐標方向去研究、即使是在同一支座位置，不同的部位在受力上可能會有很大的差別。 位移量的計算要考慮各種可能出現(xiàn)的工況。（1）對溫差產(chǎn)生的位移 要有足夠的估計。（2）橋梁的撓曲、基礎(chǔ)的不均勻沉降都會產(chǎn)生縱向位移，對于高橋墩，墩頂位移可通過活動支座上的擋塊加以限制，它能使基底反力變化，并且阻止不均勻沉降；（3）由于一些不可估計的因素，通常計算的位移量宜乘以1.3左右的安全系數(shù) 。 梁橋支座的支承面一般是水平的。圖6-3 連 續(xù)梁支座布置圖6-4 幻燈片 6 曲線連續(xù)梁支座布置第二節(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

8、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一、簡易支座 采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實后的厚度不小于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：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其它鋼支座2、其它鋼支座 板式橡膠支座有矩形和圓形。支座的橡膠材料以氯

9、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)試驗分析，橡膠壓縮彈性模量E、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：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

10、大于平面最小尺寸的30%。三、橡膠支座1、板式橡膠支座bat形狀系數(shù)構(gòu)造特點：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。變形機理：（1）不均勻彈性壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；（2）剪切變形實現(xiàn)水平位移；（3）無固定和活動支座之分。性能指標：（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球冠圓板式橡膠支座3、其它類型板式橡膠支座坡型板式橡膠支座鉛芯橡膠支座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，適用

11、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。盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點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.密封膠圈固定與滑動盆式橡膠支座 多向活動支座（DX）縱向活動支座（ZX）固定支座（GD）5、其它支座QGZ球型鋼支座QGZ 球型鋼支座 （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、T

12、PZ-1等。其中，GPZ表示由我國交通部中交公路規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計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)計的系列盆式橡膠支座。另外，還有其它科研院所設(shè)計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GDZ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

13、抗震措施。 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)計的橋梁，當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。轉(zhuǎn)角特大，可采用球型支座。 關(guān)于在橋梁設(shè)計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。當然，在一般情況下，固定端選用固定支座，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

14、伸、縮量便不可忽略了，有的可達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。 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、活載的支點反力之和及墩臺上設(shè)置的支座數(shù)目來計算。合適的支座一般為：最大反力不超過支座容許承載力的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，因為聚四氟乙烯板的磨擦系數(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，一般不必過多擔心

15、支座的安全儲備，比如計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，這是因為4000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。因為5000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%，但支座實際的安全系數(shù)一般在5以上。作用在支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力。在計算汽車荷載支座反力 時，應(yīng)計入沖擊影響力。當支座可能出現(xiàn)上拔力時，應(yīng)分別計算支座 的最大豎向力和最大上拔力。直線橋梁的支座，一般僅需計入縱向水平力。斜橋和彎

16、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)橋梁支座的外力計算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的地震烈度， 按的規(guī)定進行計算和組合。第三節(jié)、支座計算一、支座受力特點二、板式橡膠支座的設(shè)計計算（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：

17、式中： -運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，當支座形狀系數(shù)S8時，=10； 當5 S 8時， =79支座平面尺寸支座高度 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變形t來實現(xiàn), 與t的關(guān)系為：ah由有-橡膠片容許剪切角的正切，可取用0.50.7，不計活載制動力 時用0.5；計及活載制動力時取用0.7，則上式可寫成：-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。當跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠 支座時，因溫度

18、變化每個支座承擔的水平位移可取簡支梁向 溫變變形的一半，即-活載制動力在一個支座上的水平力；-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 計算- 橡膠的剪切模量，- 橡膠支座的面積。AG（二）支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗算 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)下式計算Nh式中：E-橡膠支座的彈性模量。 當無試驗數(shù)據(jù)時，可查閱JTJ023-85，其值與支座的形狀系 數(shù)有關(guān)，也可按下式計算若梁端轉(zhuǎn)角已知，或按公式算得，則有：時，表示支座與梁底產(chǎn)生了部分脫空，支座是局部承壓。因此設(shè)