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第六章橋梁的支座第一節(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(dòng)支座:豎向力支座布置簡(jiǎn)支梁橋一般一端采用固定支座,一端采用活動(dòng)支座.連續(xù)梁一般每一聯(lián)中的一個(gè)橋墩設(shè)固定支座.支座的設(shè)置應(yīng)有利于墩臺(tái)傳遞水平力.水平力豎向力第二節(jié)支座的類(lèi)型和構(gòu)造支座通常用鋼,橡膠等材料來(lái)制造主要類(lèi)型有:簡(jiǎn)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(diǎn)反力的大小、梁體的變形程度等因素來(lái)選取支座類(lèi)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(jiǎn)易支座采用幾層油毛氈或石棉制成,壓實(shí)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(diǎn):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(xiāo)孔),在下墊板上焊以齒板(或銷(xiāo)釘),安裝后使齒板嵌入齒槽(或銷(xiāo)釘伸入銷(xiāo)孔),以保證上下墊板之間不發(fā)生相對(duì)水平位移安裝要點(diǎn)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(guò)-250C的地區(qū),天然橡膠用于-300C-400C的地區(qū)。根據(jù)試驗(yàn)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(zhǎng)度;b
橫橋方向橡膠支座的寬度;t中間橡膠層的厚度。為滿(mǎn)足橡膠的容許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動(dòng)的要求,支座的長(zhǎng)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(dòng)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(diǎn):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(jī)理:(1)不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng);(2)剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移;(3)無(wú)固定和活動(dòng)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冠圓板式橡膠支座3、其它類(lèi)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(dòng)靈活等特點(diǎn),適用于支座承載力為1000KN以上的大跨徑橋梁。盆式橡膠支座分固定支座與活動(dòng)支座。活動(dòng)盆式橡膠支座由上支座板、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(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.密封膠圈固定與滑動(dòng)盆式橡膠支座
多向活動(dòng)支座(DX)縱向活動(dòng)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1.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、TPZ-1等。其中,GPZ表示由我國(guó)交通部中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的系列盆式橡膠支座;TPZ-1則表示我國(guó)鐵道部科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的系列盆式橡膠支座。另外,還有其它科研院所設(shè)計(jì)的類(lèi)同系列的盆式橡膠支座。這些系列支座,適用于各類(lèi)橋梁及具類(lèi)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(gè)級(jí);并以DX、SX、GD分別表示單向、雙向活動(dòng)支座及固定支座,而GDZ則為抗震型固定支座的代號(hào)。2.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(gè)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抗震措施。
3.各種類(lèi)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(jì)的橋梁,當(dāng)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(mǎn)足要求。一般來(lái)說(shuō),GPZ、TPZ-1等系列的支座對(duì)這兩個(gè)要求均能滿(mǎn)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(jì)。轉(zhuǎn)角特大,可采用球型支座。關(guān)于在橋梁設(shè)計(jì)中支座如何合理選用問(wèn)題,即究竟選用何種類(lèi)型的支座,則需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖式的要求決定。當(dāng)然,在一般情況下,固定端選用固定支座,活動(dòng)端選用活動(dòng)支座。但若橫橋向伸縮值不容忽視的時(shí)候,結(jié)構(gòu)圖式的固定端就不能單一采用GD類(lèi)型的支座。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋面越來(lái)越寬,超過(guò)20已屢見(jiàn)不鮮,這時(shí)由溫度等因素引起的橫橋向伸、縮量便不可忽略了,有的可達(dá)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(mǎn)足多梁式寬橋的橫橋向位移,這時(shí)可將單方向活動(dòng)支座轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)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(diǎn)反力之和及墩臺(tái)上設(shè)置的支座數(shù)目來(lái)計(jì)算。合適的支座一般為:最大反力不超過(guò)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?yàn)榫鬯姆蚁┌宓哪ゲ料禂?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(huì)增大。支座選配時(shí),一般不必過(guò)多擔(dān)心支座的安全儲(chǔ)備,比如計(jì)算得到一個(gè)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?yàn)?000支座的允許支反力變化范圍是3200~4200,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?yàn)?000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(guò)容許承載力的5%,但支座實(shí)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(jì)算汽車(chē)荷載支座反力時(shí),應(yīng)計(jì)入沖擊影響力。當(dāng)支座可能出現(xiàn)上拔力時(shí),應(yīng)分別計(jì)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(jì)入縱向水平力。斜橋和彎橋的支座,還需要考慮由于汽車(chē)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(chē)荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力,應(yīng)按照公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范要求,根據(jù)車(chē)道數(shù)確定。剛性墩臺(tái)各種支座傳遞的制動(dòng)力,按規(guī)范中的規(guī)定采用。其中,規(guī)定每個(gè)活動(dòng)支座傳遞的制動(dòng)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(shí),制動(dòng)力可平均分配至各支座。對(duì)于梁橋,地震地區(qū)橋梁支座的外力計(jì)算,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的地震烈度,按<<公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范>>的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和組合。第三勿節(jié)、將支座彎計(jì)算一、員支座訂受力瓶特點(diǎn)二、休板式盾橡膠輪支座云的設(shè)走計(jì)計(jì)懇算(一聯(lián))支抗座尺便寸確營(yíng)定根據(jù)橡瞎膠支座負(fù)和支承湯墊石混仗凝土的刻壓應(yīng)力慨不超過(guò)拌它們相靈應(yīng)容許盜承壓應(yīng)憑力的要剖求,確咸定支座瘦平面面鵲積。在堪一般情嘴況下,命面積由寄橡膠支盜座控制毫設(shè)計(jì):式中:--運(yùn)營(yíng)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(diǎn)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(shí),[]=10;當(dāng)5S8時(shí),[]=7~9支座籌平面鉆尺寸支座高困度梁式種橋的泛主梁符由溫邀度變仇化等焰因素扯在支桿座處異產(chǎn)生住的縱棋向水湖平位焦移,依靠州全部?jī)?nèi)橡膠終片的憤剪切畢變形t來(lái)實(shí)早現(xiàn),與彼t的關(guān)系扎為:ah由有--歇橡膠急片容版許剪姑切角搬的正劣切,漁可取貪用0跳.5修~0梯.7逐,不瞧計(jì)活舒載制詞動(dòng)力時(shí)用0庫(kù).5;呢計(jì)及活貼載制動(dòng)緞力時(shí)取可用0.坡7,則拖上式可符寫(xiě)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(duì)于底面的水平位移。當(dāng)跨徑為L(zhǎng)的簡(jiǎn)支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時(shí),因溫度變化每個(gè)支座承擔(dān)的水平位移可取簡(jiǎn)支梁向溫變變形的一半,即--活載制動(dòng)力在一個(gè)支座上的水平力;--由制動(dòng)力引起在支座頂面相對(duì)于底面的水平位移,可按下式計(jì)算---橡膠的剪切模量,---橡膠支座的面積。AG(二)傲支座偏伍轉(zhuǎn)與平將均壓縮乒變形驗(yàn)壞算主梁受秤荷撓曲逐時(shí),梁駐端將產(chǎn)勇生轉(zhuǎn)動(dòng)曲角為歌(如下咱圖),歲但不允寫(xiě)許其與蹤蝶支座間末產(chǎn)生脫鳴空現(xiàn)象蛾。梁端松轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)添,支座奴就受到伴一個(gè)偏靠心豎向溉力的作倚用,表頓面將產(chǎn)強(qiáng)生不均蟻勻的壓崗縮變形嫁,一端票為豎另一古端為證,其平疊均壓縮變形叢,禍根據(jù)影下式拼計(jì)算Nh式中旅:E-著-橡膠慢支座拜的彈樸性模喪量。當(dāng)無(wú)飯?jiān)囼?yàn)脂數(shù)據(jù)林時(shí),插可查宵閱<訪<公雜路鋼舞筋混凝餓土及尺預(yù)應(yīng)賴(lài)力混欣凝土園橋涵溫設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范>>JTJ喊023令-85,其均值與易支座氧的形頑狀系數(shù)有柿關(guān),嫂也可奶按下儀式計(jì)擴(kuò)算若梁端蹦轉(zhuǎn)角已知妄,或顆按<桃<材道料力治學(xué)>繩>公蛋式算識(shí)得,煮則有惹:時(shí),拒表示彈支座克與梁孩底產(chǎn)勾生了酒部分鋪脫空紀(jì),支嘴座是斤局部碧承壓燙。因尖此設(shè)野計(jì)時(shí)飛必須瓜保證<<公拖路鋼筋憤混凝土逮及預(yù)應(yīng)餃力混凝支土橋涵冰設(shè)計(jì)規(guī)罷范>>翅規(guī)定,腫橡膠支寧座的最蔬大平均催壓縮變絡(luò)形它不魯應(yīng)大于浩支座橡療膠總厚案的0.怎05倍祝。其中,a為主梁攀跨徑方砍向的支勇座尺寸握,又因固當(dāng)(三士)支堵座抗遍滑性歷驗(yàn)算橡膠支置座一般傲直接擱消置在墩科臺(tái)與梁認(rèn)底之間專(zhuān),在它語(yǔ)受到梁忙體傳來(lái)桑的水平遺力后,緞應(yīng)保證靈支座不營(yíng)滑動(dòng),即亦即支恢座與混籌凝土之暑間要有滅足夠大按的摩阻槳力來(lái)抵明抗水平配力,故銀應(yīng)滿(mǎn)足歇下式:無(wú)活載誦作用時(shí)有活載螞作用時(shí)--談-活時(shí)載制享動(dòng)力辮分在困一個(gè)姜支座積上的歡水平怒力;袍溫度叮變化狂等因撐素分命在一威個(gè)支座上難的水平季力。式中---在上律部結(jié)鋤構(gòu)重弱力作央用下鹽的支迫座反蔑力;---與計(jì)錯(cuò)算制分動(dòng)力調(diào)相應(yīng)溉的汽記車(chē)活壞載產(chǎn)緩生的并最小宋支座綢反力禾;橡膠支棕座與混捷凝土表池面的摩哨阻系數(shù)振采用0芽.3--持----與計(jì)肥算制顏動(dòng)力脆相應(yīng)友的汽宰車(chē)活巡壽載產(chǎn)役生的病最小曲支座鴿反力禾;橡昂膠支瘋座與混凝土旁表面的合摩阻系虹數(shù)采用販0.3故;與鋼推板的摩攔阻系數(shù)蠅采用0亮.2;(四鍬)成慰品板醬式橡燒膠支拘座的瓦選配成品皺的板碎式橡長(zhǎng)膠支朵座早釣已形挎成系宋列,燒故在繡一般攪情況域下,蟻沒(méi)有穿必要夫自行稀設(shè)計(jì)畜支座爹,只塑需根杠據(jù)標(biāo)夢(mèng)準(zhǔn)成案品支珠座的斥目錄魚(yú),選羽配合填適的侮產(chǎn)品委。我國(guó)交畫(huà)通部頒蝦布的成估品板式但橡膠支丙座代號(hào)酸表示方?jīng)]法,按該交通部JT標(biāo)準(zhǔn)習(xí)第5咱.1屢條有考這樣來(lái)幾項(xiàng)滿(mǎn)代碼良組成孤:名棒稱(chēng)、閃型式顆、規(guī)夜格及先膠種歡。如GJZ役30040恭047(竭CR)梯,表示退公路襯橋梁領(lǐng)矩形腎
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