橋梁支座Ch4教材

第四章橋梁支座第一節(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固定支座

豎向力水平力活動(dòng)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(dòng)支座連續(xù)梁橋

一般每一聯(lián)中的一個(gè)橋墩設(shè)固定支座，其余設(shè)活動(dòng)支座。

支座的設(shè)置應(yīng)有利于墩臺(tái)傳遞水平力支座通常用鋼，橡膠等材料來制造主要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第二節(jié)支座的類型和構(gòu)造一、支座的類型支座選取一般根據(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選取支座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簡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(duì)水平位移二、支座的構(gòu)造板式橡膠支座

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(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)。橡膠支座形狀系數(shù)為橡膠支座的承壓面積與自由表面積之比，矩形支座為

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(dòng)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(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%abt

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、城市橋梁四氟滑板式橡膠支座（1）橋梁球冠圓板式橡膠支座其它類型板式橡膠支座（2）坡型板式橡膠支座（3）鉛芯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。橋梁盆式橡膠支座特點(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.密封膠圈盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點(diǎn)（1）多向活動(dòng)支座（DX）固定與滑動(dòng)盆式橡膠支座（2）縱向活動(dòng)支座（ZX）（3）固定支座（GD）其它支座

QGZ球型鋼支座QGZ球型鋼支座（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(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)。成品盆式橡膠支座的選配(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。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足要求。一般來說，GPZ、TPZ-1等系列的支座對(duì)這兩個(gè)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(jì)。轉(zhuǎn)角特大，可采用球型支座。

(3)各種類型成品盆式橡膠支座的合理選配關(guān)于在橋梁設(shè)計(jì)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(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類型的支座。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋面越來越寬，超過20米已屢見不鮮，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90°橫置梁下，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）橋梁設(shè)計(jì)中支座如何合理選用

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)目來計(jì)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?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。（5）成品盆式橡膠支座承載能力的合理選擇支座受力特點(diǎn)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)生的橫向水平力第三節(jié)、支座計(jì)算汽車荷載產(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(jì)：板式橡膠支座的設(shè)計(jì)計(jì)算支座尺寸確定（1）支座平面尺寸

——支座壓力標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)

A——橡膠支座平面面積，矩形支座為a

b，圓形支座為

d2/4；

[

c]——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)，

[

]=10MPa；當(dāng)5

S

8時(shí)，[

]=7～9MPa(2)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(shí)現(xiàn),

與t的關(guān)系為：由有

ah

--橡膠片容許剪切角的正切，可取用0.5～0.7，不計(jì)活載制動(dòng)力時(shí)用0.5；計(jì)及活載制動(dòng)力時(shí)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(duì)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(shí)，因溫度變化每個(gè)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(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支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗(yàn)算主梁受荷撓曲時(shí)，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)角為

，但不允許其與支座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支座就受到一個(gè)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，其平均壓縮變形為N

hE——橡膠支座的彈性模量。當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可查閱<<橋規(guī)>>，其值與支座的形狀系數(shù)有關(guān)，也可按下式計(jì)算若梁端轉(zhuǎn)角

已知，或按<<材料力學(xué)>>公式算得，則有其中，a為主梁跨徑方向的支座尺寸，又因時(shí)，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)計(jì)時(shí)必須保證

<<橋規(guī)>>規(guī)定，橡膠支座的最大平均壓縮變形不應(yīng)大于支座橡膠總厚的0.05倍。固當(dāng)支座抗滑性驗(yàn)算橡膠支座一般直接擱置在墩臺(tái)與梁底之間，在它受到梁體傳來的水平力后，應(yīng)保證支座不滑動(dòng)，亦即支座與混凝土之間要有足夠大的摩阻力來抵抗水平力，故應(yīng)滿足下式不計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)計(jì)入汽車制動(dòng)力時(shí)——由結(jié)構(gòu)自重引起的支座反力標(biāo)準(zhǔn)值——橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3，與鋼板的摩阻系數(shù)采用0.2；——由汽車荷載引起的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值——由結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值和0.5倍汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（計(jì)入沖擊系數(shù)）引起的支座反力

成品的板式橡膠支座早已形成系列，故在一般情況下，沒有必要自行設(shè)計(jì)支座，只需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成品支座的目錄，選配合適的產(chǎn)品。