橋梁支座形式作用及設(shè)計講義

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，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?；顒又ё挚煞譃槎嘞蚧顒又ё?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(biāo)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(dān)水平力。支座的布置注意事項：

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(dāng)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荷載產(chǎn)生的梁下緣拉力；當(dāng)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(zhǔn)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(dāng)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，支座的受力比較復(fù)雜，需要認(rèn)從三個坐標(biāo)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(biāo)：（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70－3600kN的公路、城市橋梁。局限性：2、四氟滑板式橡膠支座橋梁球棉冠圓板麥?zhǔn)较鹉z芳支座3、其它厚類型板繳式橡膠條支座坡型板式敲橡膠支座鉛芯橡膠冠支座4、橋梁盆式情橡膠支座盆式橡焰膠支座飼是鋼構(gòu)家件與橡甚膠組合冷而成的關(guān)新型橋臭梁支座匠。具有努承載能晴力大、悟水平位風(fēng)移量大滾、轉(zhuǎn)動露靈活等看特點，途適用于江支座承寄載力為100醫(yī)0KN以上的謠大跨徑窯橋梁。盆式橡辛膠支座理分固定朱支座與庫活動支歌座?；钕覄优枋铰瓜鹉z支漠座由上漂支座板膚、聚四鴨氟乙烯垃板、承姐壓橡膠枕塊、橡粒膠密封黨圈、中緩間支座再板、鋼浴緊箍圈蛋、下支兵座板以便及上下襲支座連備接板組限成。組申合上、窗中支座脈板構(gòu)造而或利用膠上下支播座連接嶄板即可虧形成固全定支座屬。盆式橡害膠支座絮構(gòu)構(gòu)造凈要點1.鋼盆2.承壓橡膠農(nóng)板3.鋼襯板4.聚四氟柴乙烯板5.上支座板6.不銹鋼滑婆板7.鋼緊箍維圈8.密封膠盤圈固定與再滑動盆鋼式橡膠找支座多向活動釋支座（DX）縱向活溫動支座喉（ZX）固定支惡座（GD）5、其它支雖座QGZ球型鋼支輩座QGZ球型鋼支師座（四）成戶品盆式橡罪膠支座的美選配１．成品南盆式橡膠鄉(xiāng)豐支座的系元列成品盆木式橡膠愁支座的恨主要系舟列有：GPZ、TPZ-瞞1等。其尋中，GPZ表示由卵我國交花通部中啊交公路掘規(guī)劃設(shè)煎計院設(shè)書計的系擦列盆式劃橡膠支繪座；TPZ-亂1則表示宵我國鐵哭道部科將學(xué)研究北院設(shè)計絕的系列涼盆式橡些膠支座職。另外萌，還有詳其它科結(jié)研院所劈燕設(shè)計的神類同系揪列的盆傷式橡膠柄支座。扔這些系塘列支座捎，適用磚于各類槳橋梁及桌具類似潛受力與生變形特否性的工膠程結(jié)構(gòu)明，并非非有明確懇的公路壤、鐵路煮或其它壺工程結(jié)涉構(gòu)之分組。各種頸系列的沸盆式橡搖膠支座叛噸位一航般從100尼0起至5000村0，最多分四為近40個級；劑并以DX、SX、GD分別表更示單向抗、雙君向活動扒支座及貼固定支冰座，而GDZ則為抗震唐型固定支遍座的代號攝。２．成品見盆式橡膠獅支座的地迎區(qū)適用性成品盆式耐橡膠支座釘?shù)倪m用地鼻區(qū)應(yīng)考慮沫溫度和地蓮震兩個因藥素。以確走定適配常濤溫型或耐視寒型支座驢和采用何泊種震型支科座或抗震嚷措施。3．各種類艷型成品盆連式橡膠支薪座的合理傳選配盆式橡膠績支座能否昌適用于所衛(wèi)設(shè)計的橋嘆梁，當(dāng)然唯首先考慮需的是其容朵許轉(zhuǎn)角及塌水平能承查受的推力胞能否滿足擁要求。一淋般來說，GPZ、TPZ-擔(dān)1等系列券的支座肢對這兩驢個要求登均能滿貞足。若貞轉(zhuǎn)角和茶水平推遠力超出駕容許范抗圍，則途需要改動變支座段的設(shè)計隊。轉(zhuǎn)角性特大，生可采用礦球型支街座。關(guān)于在橋您梁設(shè)計中元支座如何掌合理選用譽問題，即鏟究竟選用囑何種類型餓的支座，維則需根據(jù)由橋梁結(jié)構(gòu)初圖式的要冰求決定。趨當(dāng)然，在肢一般情況駁下，固定法端選用固錘定支座，摧活動端選納用活動支晴座。但若而橫橋向伸震縮值不容單忽視的時最候，結(jié)構(gòu)銹圖式的固完定端就不現(xiàn)能單一采球用GD類型的支疾座。這是譜由于現(xiàn)代橋扣梁的橋描面越來父越寬，越超過20已屢見不虹鮮，這時馬由溫度等廚因素引起店的橫橋向早伸、縮量知便不可忽路略了，有款的可達到西中等跨徑巖橋梁縱向勻的伸縮量蒸。為保證劑梁不發(fā)生插縱向位移獲，又能滿胞足多梁式東寬橋的橫廳橋向位移路，這時可陡將單方向渡活動支座別轉(zhuǎn)過90°橫置梁烤下(如圖2-7非-9)，使其順礎(chǔ)橋向起固鑰定支座的豆作用下，告而橫橋向炕則起活動匆支座的作嫩用。4．成品院盆式橡丹膠支座沈承載能玻力的合挨理選擇支座承乒載力大正小的選開擇，應(yīng)貨根據(jù)橋呼梁恒載望、活載岔的支點顏反力之嬌和及墩觸臺上設(shè)校置的支臘座數(shù)目愉來計算慘。合適苗的支座若一般為嫁：最大寇反力不擴超過支軌座容許驗承載力憂的5%，最小反領(lǐng)力不低于碑容許承載盜力的80%。規(guī)定最喊小反力的楊目的是保臘證支座具妹有良好的童滑移性能泊，因為聚母四氟乙烯妥板的磨擦貪系數(shù)與壓挪力成反比揪，如果低奴于規(guī)定的吊數(shù)值，則明磨擦系數(shù)劉將會增大控。支座選獎配時，一棗般不必過組多擔(dān)心支拖座的安全智儲備，比光如計算得閣到一個支掏座的最大憑反力為410流0，最小反板力為3700，那就趕選用承刺載力為4000的支座論，這是揪因為400妨0支座的巾允許支乘反力變薪化范圍畢是3200～420粗0，不要披從更安功全的角婚度考慮敢加大支咬座的承云載力而臣選用500拼0的支座她。因為5000支座最低幟合適的承仁載力是400刪0，而最小湯支反力3700已小于憲此值，幼故不適恐宜選用呼。雖然芳我們規(guī)險定最大蠟反力，觀不超過修容許承連載力的5%，但支雕座實際淹的安全處系數(shù)一松般在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(dāng)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(dāng)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<<公路工程抗震設(shè)計規(guī)范>>的規(guī)定進行計算和組合。第三節(jié)、貧支座計算一、支座脹受力特點二、板式境橡膠支座尿的設(shè)計計沾算（一）支匠座尺寸確效定根據(jù)橡膠評支座和支賓承墊石混渠凝土的壓裕應(yīng)力不超貴過它們相牙應(yīng)容許承朗壓應(yīng)力的竭要求，確四定支座平確面面積。柄在一般情湖況下，面南積由橡膠騎支座控制需設(shè)計：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(dāng)支座形狀系數(shù)S>8時，[]=10；當(dāng)5S8時，[]=7～9支座平面泄尺寸支座高度梁式橋的何主梁由溫振度變化等迷因素在支煙座處產(chǎn)生鍵的縱向水瓶平位移，依靠全部猛橡膠片的蓬剪切變形t來實現(xiàn),與t的關(guān)系嘩為：ah由有--橡膠片容佩許剪切角頭的正切，池可取用0.5～0.7，不計柏活載制臨動力時用0.5；計及廚活載制典動力時抗取用0.7，則上式勉可寫成：---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(dāng)跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時，因溫度變化每個支座承擔(dān)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）蹈支座偏趨轉(zhuǎn)與平腥均壓縮滔變形驗?zāi)に阒髁菏芙泻蓳锨鷮挄r，梁脹端將產(chǎn)古生轉(zhuǎn)動簽角為(如下圖)，但不掀允許其忙與支座錯間產(chǎn)生挨脫空現(xiàn)鏈象。梁呈端轉(zhuǎn)動客時，支敗座就受侄到一個磨偏心豎青向力的襯作用，肅表面將父產(chǎn)生不哀均勻的細壓縮變懸形，一蘿端為北另顯一端為纏，其事平均壓甜縮變形奇，根據(jù)顯下式計算Nh式中：E--橡膠支座榜的彈性模偶量。當(dāng)無試偽驗數(shù)據(jù)館時，可制查閱<<公路鋼筋混凝土及聞預(yù)應(yīng)力混謝凝土橋涵英設(shè)計規(guī)范>>J伍TJ0越23-水85，其值與疑支座的形坐狀系數(shù)有關(guān)野，也可吧按下式竊計算若梁端那轉(zhuǎn)角已知，瀉或按<<材料力侮學(xué)>>公式算得困，則有：時，表示派支座與梁覆底產(chǎn)生了侍部分脫空爐，支座是劑局部承壓臥。因此設(shè)串計時必須衛(wèi)保證<<公路鋼觸筋混凝探土及預(yù)移應(yīng)力混厲凝土橋刑涵設(shè)計盒規(guī)范>>規(guī)定，橡產(chǎn)膠支座的濾最大平均業(yè)壓縮變形漠不應(yīng)大于真支座橡膠耐總厚偽的0.05倍。其中，a為主梁裙跨徑方尋向的支順座尺寸佩，又因固當(dāng)（三）支拌座抗滑性致驗算橡膠支座羨一般直接紋擱置在墩紡臺與梁底纏之間，在第它受到梁穿體傳來的嚷水平力后鞋，應(yīng)保證租支座不滑覽