橋梁支座病害圖片專家講座

橋梁支座、墩臺(tái)與基礎(chǔ)第一節(jié)概述第二節(jié)橋梁支座類型和結(jié)構(gòu)第三節(jié)橋梁支座設(shè)計(jì)和計(jì)算橋梁支座病害圖片專家講座第1頁第一節(jié)概述一、支座作用和要求二、支座分類三、支座布置標(biāo)準(zhǔn)橋梁支座病害圖片專家講座第2頁一、支座作用和要求支座設(shè)置在橋梁上部結(jié)構(gòu)與墩臺(tái)之間，它作用是：(2)確保結(jié)構(gòu)在活載、溫度改變、混凝土收縮和徐變等原因作用下能自由變形，以使上、下部結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況符合結(jié)構(gòu)靜力圖式。(1)傳遞上部結(jié)構(gòu)支承反力，包含恒載和活載引發(fā)豎向力和水平力；橋梁支座病害圖片專家講座第3頁6.1簡(jiǎn)支梁靜力圖示橋梁支座病害圖片專家講座第4頁二、支座分類1.按其變位可能性2.按材料分橋梁支座病害圖片專家講座第5頁固定支座活動(dòng)支座固定支座傳遞豎向力和水平力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動(dòng)但不能水平移動(dòng)；活動(dòng)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(dòng)又能水平移動(dòng)?；顒?dòng)支座又可分為多向活動(dòng)支座(縱向、橫向均可自由移動(dòng))和單向活動(dòng)支座(僅一個(gè)方向可自由移動(dòng))。

1.按其變位可能性分:橋梁支座病害圖片專家講座第6頁大致可分為:簡(jiǎn)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.按材料分橋梁支座病害圖片專家講座第7頁固定支座和活動(dòng)支座布置，應(yīng)以有利于墩臺(tái)傳遞縱向水平力為標(biāo)準(zhǔn)：(1)對(duì)于橋跨結(jié)構(gòu)，最好使梁下緣在水平力作用下受壓，從而能抵消一部分豎向荷載在梁下緣產(chǎn)生拉應(yīng)力。(2)對(duì)于橋墩，應(yīng)盡可能使水平力方向指向河岸，以使橋墩頂部在水平力作用下不是受拉。(3)對(duì)于橋臺(tái)，應(yīng)盡可能使水平力方向指向橋墩中心，以使橋臺(tái)頂部受壓，并能平衡一部分臺(tái)后土壓力。三、支座布置標(biāo)準(zhǔn)橋梁支座病害圖片專家講座第8頁(1)對(duì)于有坡橋跨結(jié)構(gòu)，易將固定支座布置在標(biāo)高低墩臺(tái)上(2)對(duì)于連續(xù)梁橋及橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋，為使全粱縱向變形分散在梁兩端，宜將固定支座設(shè)置在靠近橋跨中心；但若中間支點(diǎn)橋墩較高或因地基受力等原因，對(duì)承受水平力十分不利時(shí)，可依據(jù)詳細(xì)情況將固定支座布置在靠邊其它墩臺(tái)上(3)對(duì)于尤其寬梁橋，尚應(yīng)設(shè)置沿縱向和橫向均能移動(dòng)活動(dòng)支座。對(duì)于彎橋則應(yīng)考慮活動(dòng)支座沿弧線方向移動(dòng)可能性。對(duì)于處于地震地域梁橋，其支座結(jié)構(gòu)還應(yīng)考慮橋梁防震設(shè)施，通常應(yīng)確保由多個(gè)橋墩分擔(dān)水平力。四、支座布置注意事項(xiàng)：橋梁支座病害圖片專家講座第9頁橋梁支座布置方式，主要依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式及橋梁寬度確定。簡(jiǎn)支梁橋一端設(shè)固定支座，另一端設(shè)活動(dòng)支座。鐵路橋梁因?yàn)闃驅(qū)捿^小，支座橫向變位很小，普通只需設(shè)置單向活動(dòng)支座(縱向活動(dòng)支座)，如圖6-1所表示(圖中箭頭所指表示支座活動(dòng)方向，無箭頭者表示不能活動(dòng))。公路T形梁橋因?yàn)闃蛎孑^寬，因而要考慮支座橫橋向移動(dòng)可能性、支座布置如圖6-2所。即在固定墩上設(shè)置一個(gè)固定支座，相鄰支座設(shè)置為橫向可動(dòng)、縱向固定單向活動(dòng)支座，而在活動(dòng)墩上設(shè)置一個(gè)縱向活動(dòng)支座(與固定支座相對(duì)應(yīng))，其余均設(shè)置多向活動(dòng)支座。橋梁支座病害圖片專家講座第10頁圖6-1鐵路簡(jiǎn)支梁橋支座布置圖6-2公路簡(jiǎn)支梁橋支座布置橋梁支座病害圖片專家講座第11頁連續(xù)梁橋每聯(lián)只設(shè)一個(gè)固定支座。為防止梁活動(dòng)端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)中間支點(diǎn)上。但若該處墩身較高，則應(yīng)考慮避開，或采取特殊辦法，以防止該墩身承受水平力過大。其支座布置如圖6-3所表示。曲線連續(xù)梁橋支座布置會(huì)直接影響到梁內(nèi)力分布，同時(shí)，支座布置應(yīng)使其能充分適應(yīng)曲梁縱、橫向自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)可能性。通常宜采取球面支座，且為多向活動(dòng)支座，另外，曲線箱梁中間常設(shè)單支點(diǎn)支座，僅在一聯(lián)梁端部(或橋臺(tái)上)設(shè)置雙支座，以承受扭矩。有意將曲梁支點(diǎn)向曲線外側(cè)偏離，可調(diào)整曲梁扭矩分布圖6-4為曲線梁支座布示意圖。橋梁支座病害圖片專家講座第12頁當(dāng)橋梁位于坡道上時(shí)，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作用下受壓，方便能抵消一部分豎向荷載產(chǎn)生梁下緣拉力；當(dāng)橋梁位于平坡上時(shí)固定支座宜設(shè)在主要行車方向前端。橋梁使用效果與支座能否準(zhǔn)確地發(fā)揮其功效有著親密關(guān)系，所以在安放支座時(shí)應(yīng)使上部結(jié)構(gòu)支座位置與下部結(jié)構(gòu)支座中線對(duì)中，但絕正確對(duì)中是極難做到所以，要注意使可能偏心在允許范圍內(nèi)，不致影響支座正常工作。橋梁支座病害圖片專家講座第13頁

正確地確定支座所承受荷載和活動(dòng)支座位移量，關(guān)系到支座使用壽命。普通而言，固定支座除承受豎向壓力外，還必須能承受水平力，其中包含可能產(chǎn)生制動(dòng)力、風(fēng)力、活動(dòng)支座摩阻力、主梁彈性撓曲對(duì)支座拉力等。這些水平力總是應(yīng)該偏大地取用，且要求支座伸至上、下部結(jié)構(gòu)中進(jìn)行錨固或銷結(jié)。對(duì)于彎、斜和寬橋，支座受力比較復(fù)雜，需要認(rèn)從三個(gè)坐標(biāo)方向去研究、即使是在同一支座位置，不一樣部位在受力上可能會(huì)有很大差異。

橋梁支座病害圖片專家講座第14頁位移量計(jì)算要考慮各種可能出現(xiàn)工況。（1）對(duì)溫差產(chǎn)生位移要有足夠預(yù)計(jì)。（2）橋梁撓曲、基礎(chǔ)不均勻沉降都會(huì)產(chǎn)生縱向位移，對(duì)于高橋墩，墩頂位移可經(jīng)過活動(dòng)支座上擋塊加以限制，它能使基底反力改變，而且阻止不均勻沉降；（3）因?yàn)橐恍┎豢深A(yù)計(jì)原因，通常計(jì)算位移量宜乘以1.3左右安全系數(shù)。梁橋支座支承面普通是水平。橋梁支座病害圖片專家講座第15頁圖6-3連續(xù)梁支座布置橋梁支座病害圖片專家講座第16頁圖6-4幻燈片6曲線連續(xù)梁支座布置橋梁支座病害圖片專家講座第17頁第二節(jié)橋梁支座類型和結(jié)構(gòu)一、簡(jiǎn)易墊層支座二、鋼支座三、鋼筋混凝支座四、橡膠支座五、拉力支座橋梁支座病害圖片專家講座第18頁一、簡(jiǎn)易墊層支座

簡(jiǎn)易支座是指在梁底和墩臺(tái)頂面之間設(shè)置墊層來支承上部結(jié)構(gòu)。墊層可用油毛氈、石棉板或鉛板等做成，利用這些材料比較柔軟又含有一定強(qiáng)度特征來適應(yīng)梁端比較微小轉(zhuǎn)動(dòng)與伸縮變形要求，并承受支點(diǎn)荷載。固定一端，加設(shè)套在鐵管中錨釘錨固。錨釘預(yù)埋在墩臺(tái)帽內(nèi)。簡(jiǎn)易支座僅適于跨度10m以下公路橋和4m以下鐵路板橋。因?yàn)檫@種支座自由伸縮性差，為防止主梁端部和墩臺(tái)混凝土拉裂，宜在支座部位梁端和墩臺(tái)頂面布設(shè)鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。橋梁支座病害圖片專家講座第19頁二、鋼支座1.鑄鋼支座2.特殊鋼支座鋼支座是靠鋼部件滾動(dòng)、搖動(dòng)和滑動(dòng)來完成支座位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)：承載能力強(qiáng),能適應(yīng)橋梁位移和轉(zhuǎn)動(dòng)需要,當(dāng)前仍廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁。鋼支座慣用有鑄鋼支座和特種鋼支座。橋梁支座病害圖片專家講座第20頁1.鑄鋼支座（1）平板支座（2）弧形支座（3）搖軸支座（4）輥軸支座鑄鋼支座使用碳素鋼或優(yōu)質(zhì)鋼經(jīng)過制模、翻砂、鑄造、熱處理、機(jī)械加工和表面處理制成、是一個(gè)傳統(tǒng)形式支座。各類支座基本上都由能夠相對(duì)擺動(dòng)所謂上、下擺組成。搖軸與輥軸支座還包含搖軸(能夠看作下擺)、輥軸與底板。橋梁支座病害圖片專家講座第21頁圖6-5(a)所表示平板支座上、下擺就是兩塊平板。固定支座上、下平板間用鋼銷固定?；顒?dòng)支座只將上平板銷孔改成長(zhǎng)圓形。平板支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工輕易，但反力不集中，梁端不能自由轉(zhuǎn)動(dòng),伸縮時(shí)要克服較大摩阻力，故只適合用于小跨度梁。（1）平板支座橋梁支座病害圖片專家講座第22頁圖6-5(b)所表示弧形支座是將平板支座上、下擺平面接觸改為弧面接觸，其它完全一樣。這么，反力便能集中傳遞，梁端也能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。但伸縮時(shí)仍要克服較大摩阻力、所以仍只適合用于較小跨度梁。（2）弧形支座橋梁支座病害圖片專家講座第23頁跨度大于20m左右梁，固定支座就得改用圖6-5(c)或(d)左邊式樣，將下擺加高，做成類似鋼軌截面形式，兩側(cè)用肋加強(qiáng)。這么，下擺底部能夠其有較大面積，擺身有足夠剛性，可將較大支承反力均勻分布于墩臺(tái)頂墊石面上。活動(dòng)支座應(yīng)采取圖6-5(c)右邊所表示搖軸支座，或圖6-5(d)右邊所表示輥軸支座。搖軸支座由上擺、底板和二者之間輥?zhàn)咏M成。將圓輥多出部分削去成為扇形，就是所謂搖軸。搖軸支座能很理想地滿足活動(dòng)支座各項(xiàng)要求。假如搖軸直徑能夠任意加大它承載能力從理論上講是沒有限制。但支承反力愈大，對(duì)應(yīng)要求輥?zhàn)?搖軸)直徑也愈大,這就使支座高度變得很大。(3)搖軸支座橋梁支座病害圖片專家講座第24頁為了克服搖軸支座缺點(diǎn)，跨度更大梁，能夠采取輥軸支座，它相當(dāng)于將圖6-5(c)左邊固定支座放在一些鋼輥?zhàn)由?。輥軸支座除了能很好地滿足活動(dòng)支座各項(xiàng)要求外，因?yàn)榉戳κ墙?jīng)過若干輥軸壓在底板上，所以輥?zhàn)又睆侥軌螂S其個(gè)數(shù)增多而減小，反力也可分散而均勻地分布到墩臺(tái)墊石面上。輥軸支座適合用于各種大型橋梁。輥軸個(gè)數(shù)視承載力大小而定,普通為2~10個(gè)。以上各式鑄鋼支座能很好地適應(yīng)不一樣跨度橋梁要求。但鋼支座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用鋼量大，大型輥軸支座可高達(dá)數(shù)米。當(dāng)弧面半徑很大時(shí)，若積有污垢，就轉(zhuǎn)動(dòng)不靈，需要定時(shí)養(yǎng)護(hù)。當(dāng)前公路橋梁已較少采取鑄鋼支座，鐵路橋梁也開始使用其它類型支座，如橡膠支座。（4）輥軸支座橋梁支座病害圖片專家講座第25頁圖6-6鑄鋼支座類型示意圖橋梁支座病害圖片專家講座第26頁①采取不銹鋼或高級(jí)合金鋼支座，并封閉在油箱內(nèi)，以防生銹;②對(duì)承受接觸應(yīng)力部分進(jìn)行表面硬化處理，以提升其允許承載力;③將支座轉(zhuǎn)動(dòng)部分制成鋼制或黃銅制成球冠形，在鋼制球冠上、下分別設(shè)置聚四氟乙烯板，組成球面(型)支座。(2)特種鋼支座特種鋼支座主要采取以下幾個(gè)形式:橋梁支座病害圖片專家講座第27頁三、鋼筋混凝土支座1.鋼筋混凝土擺柱式支座2.混凝土鉸橋梁支座病害圖片專家講座第28頁1.鋼筋混凝擺柱式支座鋼筋混凝土擺柱式支座可用于跨徑大于或等于20m公路梁橋，或跨徑大于13m公路懸臂梁橋掛孔。它水平位移量較大，承載力為5500kN左右，摩阻系數(shù)為0.05。鋼筋混凝土擺柱放在梁底與支承墊石之間，它上下兩端各放弧形固定鋼支座一座。擺柱由40~50號(hào)混凝土制成，柱體內(nèi)普通按含筋率約為0.5%左右配置豎向鋼筋，同時(shí)要配置水平鋼筋網(wǎng)，以承受支座受豎向壓力時(shí)所產(chǎn)生橫向拉力。橋梁支座病害圖片專家講座第29頁2.混凝土鉸混凝土鉸有各種類型。橋梁上慣用弗萊西奈鉸，它是利用頸縮部分混凝土雙向或三向應(yīng)力狀態(tài)而使其承壓能力提升，并可沿鉸豎向軸線作少許轉(zhuǎn)動(dòng)。混凝土鉸是最簡(jiǎn)單、也是最廉價(jià)中心可轉(zhuǎn)動(dòng)支座，其結(jié)構(gòu)見圖6-9?；炷零q需要在鉸頸上、下設(shè)置足以抵抗橫向拉應(yīng)力鋼筋,鉸頸高度為鉸頸寬度1/2~1/3。鉸頸部分應(yīng)做成順滑拋物線形，鉸頸兩旁可用瑪締脂或?yàn)r青材料填塞?；炷零q曾屢次在大跨徑橋梁中采取，支承反力可達(dá)10000kN。它優(yōu)點(diǎn)是支座高度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用鋼量少;缺點(diǎn)是不能抵抗拉力，不能調(diào)整高度，轉(zhuǎn)動(dòng)量少，不便于更換和修理。橋梁支座病害圖片專家講座第30頁圖6-6克勞茨高級(jí)鋼支座橋梁支座病害圖片專家講座第31頁橋梁支座病害圖片專家講座第32頁橋梁支座病害圖片專家講座第33頁橡膠支座與其它金屬剛性支座相比，含有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、節(jié)約鋼材、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)高度小、安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。另外，橡膠支座能方便地適應(yīng)任意方向變形，故對(duì)于寬橋、曲線橋和斜橋含有尤其適應(yīng)性。橡膠彈性還能消減上、下部結(jié)構(gòu)所受動(dòng)力作用，這對(duì)于抗震也十分有利。在橋梁工程中使用橡膠支座大致上可分為兩類，即板式橡膠支座和盆式橡膠支座。四、橡膠支座（1）板式橡膠支座（2）盆式橡膠支座橋梁支座病害圖片專家講座第34頁橋梁支座病害圖片專家講座第35頁橋梁支座病害圖片專家講座第36頁橋梁支座病害圖片專家講座第37頁板式橡膠支座是僅用一塊橡膠板做成適合用于中、小跨度橋梁一個(gè)簡(jiǎn)單橡膠支座。它活動(dòng)機(jī)理是：利用橡膠不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角，利用其剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移，見圖6-10(c)。因橡膠與鋼或混凝土之間有足夠大摩阻力(摩擦系數(shù)0.25~0.40）橡膠板與梁底和墩臺(tái)頂之間普通無須連接。在墩臺(tái)頂部，需鋪設(shè)一層砂漿，以確保支座放置平穩(wěn)(圖6-10a)。采取橡膠支座能夠不設(shè)固定支座，全部水平力由各個(gè)支座均勻分擔(dān)，必要時(shí)也可采取不等高橡膠板來調(diào)整各支座傳遞水平力。（1）板式橡膠支座橋梁支座病害圖片專家講座第38頁無加勁層純橡膠支座、因?yàn)槠湓试S壓應(yīng)力甚小，約為3000kPa，故只適合于小跨徑橋梁。慣用板式橡膠支座都用幾層薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作為加勁層(見圖6-10b)。因?yàn)橄鹉z片之間加勁層能起阻止橡膠片側(cè)向膨脹作用，從而顯著提升了橡膠片抗壓強(qiáng)度和支座抗壓剛度，其抗壓允許應(yīng)力能夠到達(dá)8~10MPa，而加勁物對(duì)橡膠板轉(zhuǎn)動(dòng)變形和剪切變形幾乎沒有影響。加勁板式橡膠支座承載能力可達(dá)-8000kN，當(dāng)前已廣泛用于中`小跨度公路及鐵路橋梁。橋梁支座病害圖片專家講座第39頁國(guó)內(nèi)使用橡膠以氯丁橡膠為主，也可采取天然橡膠。氯丁橡膠使用溫度不低于-25℃，天然橡膠不低于-40℃。橡膠硬度、壓縮彈性模量E、剪切彈性模量G、允許壓應(yīng)力[σ]允許剪切角正切[tanγ]等，應(yīng)按橋梁使用級(jí)別按現(xiàn)行《鐵橋規(guī)》或《公橋規(guī)》相關(guān)要求取用。依據(jù)試驗(yàn)分析，橡膠壓縮彈性模量、允許壓應(yīng)力和允許剪切角值，均與支座形狀系數(shù)相關(guān)。形狀系數(shù)S為加勁板式橡膠支座承壓面積與自由表面積之比，即橋梁支座病害圖片專家講座第40頁式中a——順橋向橡膠支座長(zhǎng)度；b——橫橋向橡膠支座長(zhǎng)度；h——橡膠層厚度橋梁支座病害圖片專家講座第41頁圖6-10加勁板式橡膠支座橋梁支座病害圖片專家講座第42頁圖6-12盆式橡膠支座普通結(jié)構(gòu)（尺寸單位：mm）橋梁支座病害圖片專家講座第43頁當(dāng)活動(dòng)支座位移量較大時(shí)，要使橡膠板產(chǎn)生對(duì)應(yīng)較大剪切變形，就必須增加橡膠板厚度。這么一則多耗材料，再則支座不穩(wěn),而且相鄰支座厚度可能不一，車輛駛過時(shí)會(huì)產(chǎn)生高差，行車不順。為克服這一缺點(diǎn)，可在用作活動(dòng)支座橡膠板頂面貼一片聚四氟乙烯板，再在聚四氟乙烯板與梁底之間墊上一塊光潔度很高不銹鋼薄板。因?yàn)榫鬯姆蚁┌迮c不銹鋼板之間摩阻力極小(摩擦系數(shù)小于橡膠支座0.04）故可利用它們之間滑動(dòng)來滿足活動(dòng)座位移需要(見圖6-11)。形狀系數(shù)——用來表示支座形狀特征。為滿足橡膠允許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)要求，支座長(zhǎng)度a與寬度b之比取決于主梁下有效寬度及所需剪切角。普通應(yīng)充分利用有效寬度b，而盡可能減小a尺寸，以降低阻抗力矩。橋梁支座病害圖片專家講座第44頁圖6-11聚四氟板式橡膠支座1-上支座板；2-不銹鋼板；3-聚四氟乙烯板；4-防護(hù)罩；5-A3鋼板；6-橡膠橋梁支座病害圖片專家講座第45頁盆式橡膠支座是在板式橡膠支座基礎(chǔ)上深入改進(jìn)后更為完善一個(gè)橡膠支座。它與板式橡膠支座主要區(qū)分在于：它不是利用置于橡膠中加勁物來加強(qiáng)橡膠，而是將素橡膠板置于圓形鋼盆內(nèi)來加強(qiáng)橡膠。橡膠在受壓后變形因?yàn)槭茕撆杓s束，處于三向受壓狀態(tài)，只要鋼盆不破壞，橡膠就永遠(yuǎn)不會(huì)喪失承載力。這時(shí)橡膠允許抗壓強(qiáng)度能夠深入提升到25MPa。密封在鋼盆內(nèi)橡膠板，能夠做適度不均勻壓縮來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，假如再加上聚四氟乙烯板和不銹鋼板，則還能夠?qū)崿F(xiàn)水平位移。（2）盆式橡膠支座橋梁支座病害圖片專家講座第46頁所以，盆式橡膠支座可做成固定支座，也可做成活動(dòng)支座，活動(dòng)支座又可為多向活動(dòng)支座和單向活動(dòng)支座。慣用盆式橡膠支座結(jié)構(gòu)如圖6-12。它是由上支座板不銹鋼板、聚四氟乙烯(PTFE)板、圓鋼盆、橡膠板、緊箍圈、防水圈和下支座板等組成。盆式橡膠支座含有很大承載能力，水平位移量大，摩擦系數(shù)小,支座建筑高度低，節(jié)約鋼材。在一樣載重下,它體積(高度)和重量不到鋼支座1/10；而且，它在縱向及橫向均可轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng),在功效上優(yōu)于鋼支座、能滿足寬橋?qū)χё鶛M向也要能轉(zhuǎn)動(dòng)及伸縮要求。橋梁支座病害圖片專家講座第47頁圖6-13GPZ和TPZ盆式橡膠支座實(shí)物照片橋梁支座病害圖片專家講座第48頁盆式橡膠支座結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)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.密封膠圈橋梁支座病害圖片專家講座第49頁固定與滑動(dòng)盆式橡膠支座

多向活動(dòng)支座（DX）橋梁支座病害圖片專家講座第50頁縱向活動(dòng)支座（ZX）橋梁支座病害圖片專家講座第51頁固定支座（GD）橋梁支座病害圖片專家講座第52頁5、其它支座

QGZ球型鋼支座橋梁支座病害圖片專家講座第53頁QGZ球型鋼支座橋梁支座病害圖片專家講座第54頁三、支座設(shè)計(jì)與計(jì)算l.支座受力與變位分析2.鋼支座設(shè)計(jì)與計(jì)算3.板式橡膠鋼支座設(shè)計(jì)與計(jì)算橋梁支座病害圖片專家講座第55頁l.支座受力與變位分析(l)受力分析(2)位移分析在進(jìn)行橋梁支座設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須求得每個(gè)支座上所承受豎向力和水平力以及需適應(yīng)位移和轉(zhuǎn)角。然后，依據(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。橋梁支座病害圖片專家講座第56頁作用于支座上豎向力有結(jié)構(gòu)自重反力、活載支點(diǎn)反力及其影響力。在計(jì)算活載支點(diǎn)反力時(shí)，要按照最不利位置加載，并計(jì)入沖擊效應(yīng)。當(dāng)支座可能會(huì)出現(xiàn)上拔力(負(fù)反力)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算支座最大豎向力和最大上拔力。比如，當(dāng)連續(xù)梁邊跨較小而中跨較大時(shí)，或橋跨結(jié)構(gòu)承受較大橫向風(fēng)力時(shí)，支座錨栓會(huì)受到負(fù)反力作用。(l)受力分析橋梁支座病害圖片專家講座第57頁作用于支座上水平力包含縱向水平力和橫向水平力。正交直線橋梁支座，普通僅需計(jì)算縱向水平力。對(duì)斜橋和彎橋還需要計(jì)算離心力或風(fēng)力所產(chǎn)生橫向水平力；對(duì)鐵路橋梁，還需要計(jì)算由列車橫向搖擺力所產(chǎn)生橫向水平力。橋梁支座病害圖片專家講座第58頁支座上縱向水平力，包含由列車或汽車荷載制動(dòng)力(牽引力)、風(fēng)力、支座摩阻力或溫度改變支座變形所引發(fā)水平力以及其它原因如橋梁縱坡產(chǎn)生水平力。列車或汽車制動(dòng)力(牽引力)應(yīng)分別按照《鐵橋規(guī)》與《公橋規(guī)》要求確定，制動(dòng)力在各支座上分配亦應(yīng)按各自規(guī)范計(jì)算。位于地震區(qū)橋梁支座設(shè)計(jì)計(jì)算,應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)地震烈度，按鐵路或公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行。橋梁支座病害圖片專家講座第59頁支座水平位移包含縱向位移和橫向位移。支座縱向位移有溫度伸縮位移、混凝土收縮徐變變位、活載作用下梁體下翼緣伸長(zhǎng)、下部結(jié)構(gòu)位移等;支座橫向位移有溫度、混凝土收縮徐變變位、下部結(jié)構(gòu)橫向位移、斜橋和彎橋荷載引發(fā)橫向變位等。支座沿縱向轉(zhuǎn)角有結(jié)構(gòu)自重和活載產(chǎn)生梁端轉(zhuǎn)角、混凝土收縮徐變產(chǎn)生梁端轉(zhuǎn)角`因下部結(jié)構(gòu)變位產(chǎn)生梁端轉(zhuǎn)角等。把以上各項(xiàng)支座反力和變位計(jì)算結(jié)果按橋規(guī)要求進(jìn)行組合，就可為支座設(shè)計(jì)提供了計(jì)算數(shù)據(jù)。(2)位移分析橋梁支座病害圖片專家講座第60頁下面以弧型支座為例說明鋼支座設(shè)計(jì)計(jì)算算方法。圖6-14為弧型支座計(jì)算圖式。其設(shè)計(jì)步驟以下:2.鋼支座設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)確定平面尺寸a和b(2)確定墊板高度h(3)確定圓弧曲面半徑r(4)驗(yàn)算鋼銷釘抗剪強(qiáng)度確定圓弧曲面半徑r橋梁支座病害圖片專家講座第61頁依據(jù)梁底和墩臺(tái)頂面混凝土局部承壓強(qiáng)度要求而定。當(dāng)前局部承壓強(qiáng)度《鐵橋規(guī)》用允許應(yīng)力法計(jì)算,《公橋規(guī)》用極限狀態(tài)法計(jì)算。(1)確定平面尺寸a和b橋梁支座病害圖片專家講座第62頁1.允許應(yīng)力法計(jì)算支座下部局部承壓混凝土最大正應(yīng)力——支座計(jì)算反力；——鋼筋混凝土與素混凝土局部承壓允許應(yīng)力值；——局部承壓面積；——截面全部面積；——中心受壓時(shí)混凝土允許應(yīng)力。橋梁支座病害圖片專家講座第63頁橋梁支座病害圖片專家講座第64頁2.極限狀態(tài)法計(jì)算支座墊塊按混凝土局部承壓強(qiáng)度計(jì)算，即a、b——承壓鋼板平面邊長(zhǎng)，a為順橋面邊長(zhǎng)，b為橫橋向邊長(zhǎng)；——混凝土局部承壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度提系數(shù)；橋梁支座病害圖片專家講座第65頁——局部承壓面積；——局部承壓時(shí)按規(guī)范要求采取計(jì)算面積；——混凝土抗極限壓強(qiáng)度，（同標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度）；——混凝土材料安全系數(shù)：——支座計(jì)算反力；橋梁支座病害圖片專家講座第66頁——荷載在支座上產(chǎn)生計(jì)算反力；——結(jié)構(gòu)主要性系數(shù);——荷載安全系數(shù)；——荷載組合系數(shù)；當(dāng)橋梁支座病害圖片專家講座第67頁圖6-14弧形支座計(jì)算圖示

橋梁支座病害圖片專家講座第68頁N——由橋上全部恒載與活載(包含沖擊力)所產(chǎn)生支承反力;式中[σw]——鑄鋼材料允許彎曲應(yīng)力。(2)確定墊板高度h把墊板作為承受均布荷載懸臂梁，由梁最大彎矩按允許應(yīng)力法確定h。橋梁支座病害圖片專家講座第69頁活動(dòng)支座要考慮因?yàn)闇囟雀淖兊仍?，上墊板有一個(gè)允許最大水平位移小它會(huì)引發(fā)附加彎矩，所以公式變?yōu)椋簶蛄褐ё『D片專家講座第70頁(3)確定圓弧曲面半徑r依據(jù)赫茲接觸應(yīng)力公式確定r式中E——鑄鋼彈性模量；N/b1——上下墊板之間接觸線之間單位長(zhǎng)度上壓力；R——鑄鋼自由接觸時(shí)允許局部承壓力。橋梁支座病害圖片專家講座第71頁(3)確定圓弧曲面半徑r依據(jù)赫茲接觸應(yīng)力公式確定r式中E——鑄鋼彈性模量；N/b1——上下墊板之間接觸線之間單位長(zhǎng)度上壓力；R、r——接觸面上大小圓半徑；橋梁支座病害圖片專家講座第72頁若引入鑄鋼接觸時(shí)允許局部承壓強(qiáng)度式中——自由接觸時(shí)鋼徑向承壓強(qiáng)度；在另外，當(dāng)鋼板厚度h和順橋向長(zhǎng)度a已經(jīng)確定是時(shí)從幾何要求上r應(yīng)滿足：——戶型鋼板兩側(cè)保留豎直面高度，常取橋梁支座病害圖片專家講座第73頁(4)驗(yàn)算鋼銷釘抗剪強(qiáng)度確定圓弧曲面半徑r式中H——支座摩阻力或制動(dòng)力：A——一塊齒板或一根銷釘有效剪切面積；——銷釘允許剪應(yīng)力。橋梁支座病害圖片專家講座第74頁2.板式橡膠鋼支座設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）確定平面尺寸a、b（2）確定厚度h（3）計(jì)算支轉(zhuǎn)角，驗(yàn)算支座不脫空條件（4）驗(yàn)算支座抗滑性能橋梁支座病害圖片專家講座第75頁（1）確定平面尺寸a、b依據(jù)支座厚度h與支承墊石混凝土壓應(yīng)力不超出它們?cè)试S承壓應(yīng)力，確定axb。普通由橡膠支座控制設(shè)計(jì)Nmax——運(yùn)行階段由橋上全部恒載與活載（包含沖擊力）所產(chǎn)生最大支點(diǎn)反力；[σ]——橡膠支座平均允許壓應(yīng)力；A——橡膠支座平面面積，矩形支座為axb；當(dāng)形狀系數(shù)S>8時(shí)：當(dāng)形狀系數(shù)5≤S≤8時(shí)：橋梁支座病害圖片專家講座第76頁（2）確定厚度h梁式橋主梁由溫度改變等原因在支座處產(chǎn)生縱向水平位移，依靠全部橡膠片剪切變形t來實(shí)現(xiàn),與t關(guān)系為：由有橋梁支座病害圖片專家講座第77頁ah橋梁支座病害圖片專家講座第78頁[tanγ]——橡膠片允許剪切角正切值，按橋規(guī)要求取值，依據(jù)是否計(jì)入活載制動(dòng)力而取不一樣值；式中Δ——荷載、溫度改變等所引發(fā)支座頂?shù)紫鄬?duì)水平位移?！苩確定后，再加上