橋梁支座的概述、類型、構(gòu)造及計算

橋梁支座的概概述、類型、、構(gòu)造及計算算第一節(jié)概述述第二節(jié)支座座的類型和構(gòu)構(gòu)造第三節(jié)支座座計算第一節(jié)概概述1.支座的作用和和要求2.支座的布置1.支座的作用和和要求位置：支座設(shè)置在橋橋梁的上部結(jié)結(jié)構(gòu)與墩臺之之間。支座作用：把上部結(jié)構(gòu)的的各種荷載傳傳遞到墩臺上上，并能夠適適應(yīng)活載、溫溫度變化、混混凝士收縮與與徐變等因素素所產(chǎn)生的變變位（位移和和轉(zhuǎn)角），使使上下部結(jié)構(gòu)構(gòu)的實際受力力情況符合設(shè)設(shè)計的計算圖圖式。支座型式和規(guī)規(guī)格的選用，要考考慮的因素包包括橋梁跨徑徑、支點反力力、對建筑高高度的要求、、適應(yīng)單向和和多向位移及及其位移量的的需要，以及及防震、減震震的需要。橋梁支座的布布置方式：主要根據(jù)橋橋梁的結(jié)構(gòu)型型式及橋梁的的寬度確定。。簡支梁梁橋一端設(shè)設(shè)固定定支座座，另另一端端設(shè)活活動支支座。。鐵路橋橋梁由于橋橋?qū)捿^較小，，支座座橫向向變位位很小小，一一般只只需設(shè)設(shè)置單單向（（縱向向）活活動支支座。。公路梁梁橋由于橋橋面較較寬，，要考考慮支支座橫橫橋向向移動動的可可能性性。2.支座的的布置置連續(xù)梁梁橋每聯(lián)（（由兩兩伸縮縮縫之之間的的若干干跨組組成））只設(shè)設(shè)一個個固定定支座座。為避免免梁的的活動動端伸伸縮量量過大大，固定支支座宜宜布置置在每每聯(lián)長長度的的靠中中間支支點處處。但若該該處墩墩身較較高，，則應(yīng)應(yīng)考慮慮避開開，或或采取取特殊殊措施施，以以避免免該墩墩頂承承受過過大的的水平平力。。曲線連連續(xù)梁梁橋的支座座布置置會直直接影影響到到梁的的內(nèi)力力分布布，同同時，，支座座的布布置應(yīng)應(yīng)使其其能充充分適適應(yīng)曲曲梁的的縱、、橫向向自由由轉(zhuǎn)動動和移移動的的可能能性。。曲線箱箱梁中中間常常設(shè)單支點點支座座，僅在在一聯(lián)聯(lián)范圍圍內(nèi)的的梁的的端部部（或或橋臺臺上））設(shè)置置雙支支座，，以承承受扭扭矩。。有意意將曲曲梁支支點向向曲線線外側(cè)側(cè)偏離離，可可調(diào)整整曲梁梁的扭扭矩分分布。。當(dāng)橋梁梁位于于坡道上上時，固固定支支座應(yīng)應(yīng)設(shè)在在較低低一端端，以以使梁梁體在在豎向向荷載載沿坡坡道方方向分分力的的作用用下受受壓，，以便便能抵抵消一一部分分豎向向荷載載產(chǎn)生生的梁梁下緣緣拉力力；當(dāng)當(dāng)橋梁梁位于于平坡上時，固定支支座宜設(shè)在在主要行車車方向的前前端。橋梁的使用用效果，與與支座能否否準(zhǔn)確地發(fā)發(fā)揮其功能能有著密切切的關(guān)系，，因此在安安放支座時時，應(yīng)使成成橋后的上上部結(jié)構(gòu)的的支點位置置與下部結(jié)結(jié)構(gòu)的支座座中線對齊齊。如果考慮到到工后徐變變，可能需需要設(shè)置預(yù)預(yù)偏量。第二節(jié)支支座的類型型和構(gòu)造1.支座的類型型2.支座的構(gòu)造造3.支座的選擇擇1.支座的類型型按制作材料料：鋼支座聚四氟乙烯支座橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座混凝土支座鉛支座按支座容許許變形：固定支座單向活動支座多向活動支座按能否承受受拉力：只受壓支座拉壓支座2.支座的構(gòu)造造2.1簡易支座采用幾層油油毛氈或石石棉制成，，壓實后的的厚度不小小于1cm，可用于跨徑徑小于10m的板梁梁橋。2.2鋼支座鋼支座是靠靠鋼部件的的滾動、搖動動和滑動來實現(xiàn)支座座的位移和和轉(zhuǎn)動功能能的。它的的特點是承承載能力強強，能適應(yīng)應(yīng)橋梁的位位移和轉(zhuǎn)動動的需要，，目前仍應(yīng)應(yīng)用于鐵路路橋梁。鋼支座常用用的有鑄鋼支座和新型鋼支座座。2.2.1鑄鋼支座鑄鋼支座采采用碳素鋼鋼或優(yōu)質(zhì)鋼鋼經(jīng)過制模模、翻砂、、鑄造、熱熱處理、機機械加工和和表面處理理制成，是是一種傳統(tǒng)統(tǒng)型式的支支座。視跨度與荷荷載的大小小，鋼支座座有平板支支座、弧形形支座、搖搖軸支座、、輥軸支座座等幾種型型式。各類支座基基本上都由由可以相對對擺動的上上、下擺組組成。搖軸軸與輥軸支支座還包括括搖軸（可可以看作下下擺）、輥輥軸與底板板。（1）平板支座座平板支座的的上、下擺就是兩塊平平板。固定支座的上、下平平板間用鋼鋼銷固定。?；顒又ё粚⑸掀桨灏邃N孔改成成長圓形。。平板支座座構(gòu)造簡單、、加工容易易，但反力力不集中，，梁端不能能自由轉(zhuǎn)動動，伸縮時時要克服較較大的摩阻阻力，故只適用用于小跨度度的梁。（2）弧形支座座弧形支座是是將平板支支座上、下擺的平面接觸觸改為弧面面接觸。這這樣，反力力便能集中傳遞，梁端也能能自由轉(zhuǎn)動。但伸縮時時仍要克服較較大的摩阻阻力，所以仍只只適用于較較小跨度的的梁。（3）搖軸支座座搖軸支座由由上擺、底底板和兩者者之間的輥輥子組成。。將圓輥多多余部分削削去成為扇扇形，就形形成搖軸。。搖軸支座能能滿足活動動支座的各各項要求。。搖軸的直直徑可以加加大，承載載能力可以以提高。但但支承反力力越大，相相應(yīng)地要求求輥子（搖搖軸）的直直徑也越大大，這就使使支座高度度變得很大大。（4）輥軸支座座輥軸支座能能滿足活動動支座的各各項要求。。由于反力力是通過若若干輥軸壓壓在底板上上的，因此此輥子的直直徑可以隨隨其個數(shù)的的增多而減減小，反力力也可分散散而均勻地地分布到墩墩臺墊石面面上。輥軸軸支座適用用于各種大大型橋梁。。輥軸的個個數(shù)視承載載力大小而而定，一般般為2～10個。鑄鋼支座能能較好地適適應(yīng)不同跨跨度橋梁的的要求，但但支座構(gòu)造造復(fù)雜，用用鋼量大，，大型輥軸軸支座可高高達數(shù)米。。當(dāng)弧面半半徑很大時時，若積有有污垢，就就轉(zhuǎn)動不靈靈，需要定定期養(yǎng)護。。目前公路橋橋梁已較少少采用鑄鋼鋼支座，鐵鐵路橋梁也也開始使用用盆式橡膠膠支座。2.2.2新型鋼支座座新型鋼支座座主要有：：不銹鋼或合合金鋼支座座、滑板鋼鋼支座、球球面支座。。特點：①采用不銹銹鋼或高級級合金鋼材材料制造，，支座可封封閉在油箱箱內(nèi)，以防防生銹并減減少維護或或免維護；；②對承受接接觸應(yīng)力的的部分進行行表面硬化化處理，以以提高其容容許承載力力；③支座的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動部分采采用鋼制或或黃銅制成成的球冠形形，在球冠冠的上、下下分別設(shè)置置聚四氟乙乙烯板以減減少摩阻力力，構(gòu)成球球面（型））支座。球面支座板式橡膠支支座有矩形和圓形。支座的橡膠膠材料以氯氯丁橡膠為為主，也可可采用天然然橡膠。氯氯丁橡膠一一般用于最最低氣溫不不超過-25℃的地區(qū)，天天然橡膠用用于-30℃-40℃的地區(qū)。根據(jù)試驗分分析，橡膠膠壓縮彈性性模量E、容許壓應(yīng)應(yīng)力[]和容許剪切切角[tgr]的數(shù)值，均均與支座的的形狀系數(shù)數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為為橡膠支座座的承壓面面積與自由由表面積之之比。2.3橡膠支座2.3.1板式橡膠支支座矩形支座形形狀系數(shù)為為：式中：a順橋方向橡橡膠支座的的長度；b橫橋方向橡橡膠支座的的寬度；t中間橡膠層層的厚度。。為滿足橡膠膠的容許壓壓應(yīng)力和使使支座能適適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的要求求，支座的的長度a與寬度b之比取決于于主梁下的的有效寬度度及所需的的剪切角。一般應(yīng)充分分利用有效效寬度b，而盡可能能減小a的尺寸，以以降低轉(zhuǎn)動動阻抗力矩矩。根據(jù)支座穩(wěn)穩(wěn)定的要求求，支座的的總厚度不不得大于平平面最小尺尺寸的30%。構(gòu)造特點：：常用的板式式橡膠支座座采用薄鋼鋼板或鋼絲絲網(wǎng)作為加加勁層以提提高支座的的豎向承載載能力。變形機理：：（1）不均勻彈彈性壓縮實實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；；（2）剪切變形形實現(xiàn)水平平位移；（（3）無固定和和活動支座座之分。性能指標(biāo)：：（1）容許應(yīng)力力；（2）彈性模量量和剪切模模量（3）容許剪切切的正切值值。適用范圍：：支座反力為為70－3600kN的公路、城城市橋梁。。2.3.2四氟滑板式式橡膠支座座橋梁球冠圓圓板式橡膠膠支座球冠圓板式式橡膠支座座在有一定定縱橫坡下下優(yōu)于普通通平面圓式式橡膠支座座，它能有有效可靠地地將上部結(jié)結(jié)構(gòu)的荷載載傳遞給下下部結(jié)構(gòu)，，改善在安安裝過程中中產(chǎn)生的偏偏壓脫空等等不良現(xiàn)象象，適用于于各種布置置復(fù)雜，縱縱坡較大的的立交橋及及高架橋。。2.3.3其它類型板板式橡膠支支座坡型板式橡橡膠支座鉛芯橡膠支支座2.4橋梁盆盆式橡膠支支座盆式橡膠支支座是鋼構(gòu)構(gòu)件與橡膠膠組合而成成的新型橋橋梁支座。。具有承載載能力大、、水平位移移量大、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動靈活等等特點，適適用于支座座承載力為為1000KN以上的大跨跨徑橋梁。。盆式橡膠支支座分固定支座與活動支座?；顒优枋绞较鹉z支座座由上支座座板、聚四四氟乙烯板板、承壓橡橡膠塊、橡橡膠密封圈圈、中間支支座板、鋼鋼緊箍圈、、下支座板板以及上下下支座連接接板組成。。組合上、、中支座板板構(gòu)造或利利用上下支支座連接板板即可形成成固定支座座。盆式橡膠支支座構(gòu)造1.鋼盆2.承壓橡膠板板3.鋼襯板4.聚四氟乙烯烯板5.上支座板6.不銹鋼滑板板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈固定與滑動動盆式橡膠膠支座多向活動支支座（SX）縱向活動支支座（DX）固定支座（（GD）應(yīng)根據(jù)橋梁梁結(jié)構(gòu)的跨跨徑、支點點反力的大大小、梁體體的變形程程度等因素素來選取支支座類型。。中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座大、中跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座鐵路橋采用盆式橡膠支座和鋼支座3．支座的選選擇支座承載力力大小的選選擇，應(yīng)根根據(jù)橋梁恒載、活載的支點點反力之和及墩臺臺上設(shè)置的的支座數(shù)目來計算。合適的盆式式橡膠支座座一般為：：最大反力不不超過支座座容許承載載力的5%，最小反力力不低于容容許承載力力的80%。規(guī)定最小反反力的目的的是保證支支座具有良良好的滑移移性能，因因為聚四氟氟乙烯板的的磨擦系數(shù)數(shù)與壓力成成反比，如如果低于規(guī)規(guī)定的數(shù)值值，則磨擦擦系數(shù)將會會增大。支座選配時時，一般不不必過多擔(dān)擔(dān)心支座的的安全儲備備，比如計計算得到一一個支座的的最大反力力為4100，最小反力力為3700，那就選用用承載力為為4000的支座，這這是因為4000支座的允許許支反力變變化范圍是是3200～4200，不要從更更安全的角角度考慮加加大支座的的承載力而而選用5000的支座。因因為5000支座最低合合適的承載載力是4000，而最小支支反力3700已小于此值值，故不適適宜選用。。雖然我們們規(guī)定最大大反力，不不超過容許許承載力的的5%，但支座實際的的安全系數(shù)數(shù)一般在4～5以上。第三節(jié)支支座座計算1.支座所受荷荷載2.板式橡膠支支座的設(shè)計計計算（1）在計算汽車車荷載支座座反力時，，應(yīng)計入沖擊擊影響力。當(dāng)支座可可能出現(xiàn)上上拔力時，，應(yīng)分別計計算支座的的最大豎向力力和最大上拔拔力。（2）直線橋橋梁的支支座，一一般僅需需計入縱向水平平力。斜橋和和彎橋的的支座，，還需要要考慮由由于汽車車荷載的的離心力力或其它它原因如如風(fēng)力等等產(chǎn)生的的橫向水平平力。1.支座所受受荷載（3）汽車荷荷載產(chǎn)生生的制動力，應(yīng)按照照設(shè)計規(guī)規(guī)范要求求，根據(jù)據(jù)車道數(shù)數(shù)確定。。剛性墩墩臺各種種支座傳傳遞的制制動力，，按規(guī)范范中的規(guī)規(guī)定采用用。其中中，規(guī)定定每個活活動支座座傳遞的的制動力力不得大大于其摩摩阻力；；當(dāng)采用用厚度相相等的板板式橡膠膠支座時時，制動動力可平平均分配配至各支支座。（4）對于梁橋橋，地震地區(qū)區(qū)橋梁支座座的外力力計算，，應(yīng)根據(jù)據(jù)設(shè)計的的地震烈烈度，按按規(guī)范規(guī)規(guī)定進行行計算和和組合。。2.板式橡膠膠支座的的設(shè)計計計算根據(jù)橡膠膠支座和和支承墊墊石混凝凝土的壓壓應(yīng)力不不超過它它們相應(yīng)應(yīng)容許承承壓應(yīng)力力的要求求，確定定支座平平面面積積。在一一般情況況下，面面積由橡橡膠支座座控制設(shè)設(shè)計。2.1支座平面面尺寸式中：Nmax--運營階段段由橋上上全部恒恒載與活活載(包括沖擊擊力)所產(chǎn)生的的最大支支點反力力；A--橡膠支座座平面面面積，矩矩形支座座為ab，圓形支支座為/4；[σ]--橡膠支座座的平均均容許壓壓應(yīng)力，，當(dāng)支座座形狀系系數(shù)S>8時[]=10，當(dāng)5S8時[]=7～9。2.2支座高度度梁式橋的的主梁由由溫度變變化等因因素在支支座處產(chǎn)產(chǎn)生的縱縱向水平平位移，依靠全部部橡膠片片的剪切切變形t來實現(xiàn),與t的關(guān)系為為：ah[tgγγ]--橡膠片容容許剪切切角的正正切，可可取用0.5～0.7，不計活活載制動動力時用用0.5；計及活活載制動動力時取取用0.7，則上式式可寫成成：ΔD---由上部結(jié)結(jié)構(gòu)溫度度變化、、橋面縱縱坡等因因素，引引起支座座頂面相相對于底底面的水水平位移移。當(dāng)跨跨徑為L的簡支梁梁橋兩端端采用等等厚橡膠膠支座時時，因溫溫度變化化每個支支座承擔(dān)擔(dān)的水平平位移可可取簡支支梁向溫溫變變形形的一半半，即：：HT--活載制動動力在一一個支座座上的水水平力；；G---橡膠的剪剪切模量量；A---橡膠支座座的面積積。ΔL--由制動力力引起在在支座頂頂面相對對于底面面的水平平位移，，可按下下式計算算：2.3支座偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)與平均均壓縮變變形驗算算主梁受荷荷撓曲時時，梁端端將產(chǎn)生生轉(zhuǎn)動角角為(如下圖)，但不允允許其與與支座間間產(chǎn)生脫