第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥PPT课件

1、武汉理工大学交通学院 6.1 Introduction 概述概述1. The function of bearings 支座的作用l 传递上部结构的支承反力；l 保障结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形， 以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示。 梁式桥中，支座分为固定支座和滑动支座(又分双向和单向） 。第1页/共36页武汉理工大学交通学院 6.1 Introduction 概述概述2. 支座的合理布置 l 较大纵坡的桥l 连续梁桥横向如何布置？第2页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造1. 简易垫层支座2. 橡胶支座3.

2、弧形钢板支座4. 钢筋混凝土摆柱式支座 第3页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造1. 简易垫层支座 适用于标准跨径小于10m的简支板、梁桥 采用若干层油毛毡或石棉做成， 压缩后的厚度不小于1cm。 该种支座变形性能较差，容易引起附加的内力1cm板、梁桥上部结构第4页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造2. 钢支座 各种钢支座 摇轴桥梁支座滚轴桥梁支座铸钢桥梁支座第5页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造球形钢支座特点 1、球形钢支座通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在混凝土上的反力

3、比较均匀；2、球形钢支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，特别适用于大转角的要求，设计转角可达0.05rad(2.85度）3、支座各向转动性能一致，适用于宽桥、曲线桥；4、支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。第6页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造球形钢支座构造 1、上支座板 2、下支座板 3、支座钢球芯 4、PTFE圆平板 5、PTFE球形板 6、不锈钢 第7页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构

4、造支座的类型和构造6. 橡胶支座 橡胶支座的独特优点：l构造简单l加工方便l造价低l结构高度小l安装方便l使用性能良好 第8页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造6. 橡胶支座 橡胶支座的变形机理l转动变形：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现l水平位移：利用橡胶的剪切变形实现 转动变形水平位移显然橡胶支座水平位移和转动变形的大小与支座的厚度有关第9页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造6. 橡胶支座 橡胶支座的种类l板式橡胶支座l盆式橡胶支座 支座代号表示方法第10页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的

5、类型和构造6.1 板式橡胶支座 板式橡胶支座代号表示方法 名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁 圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座） 形式代号（F4表示四氟滑板支座；不加代号为普通支座 外形尺寸（矩形La*Lb*（mm）,圆形d*（mm） 橡胶分类（氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶） 第11页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造6.2 板式橡胶支座的构造 薄钢片tmm内橡胶层t15mm外橡胶层t2.5mm圆形矩形橡胶材料的特性 弹性模量与形状有关，以常见的氯丁橡胶为例1124)(24 . 5tdSbatabSSGEee圆形矩形第12页/

6、共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造板式橡胶支座 常见矩形板式橡胶支座的平面尺寸：l 12x14cml 14x18cml 15x20cm 竖向支撑反力10010000kN 材料有氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶三种 矩形第13页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 6.3 板式橡胶支座设计计算内容l 确定支座尺寸l 验算支座的偏转情况l 抗滑稳定性第14页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 1. 板式橡胶支座设计确定支座尺寸 平面尺寸取决于l 橡胶板的抗压强度 j与支座形状系数S有关 l 墩台顶混凝土的局部承压

7、强度 为局部承压时标准强度的提高系数一般由橡胶板的抗压强度计算控制cckckbaRARmbacjrRabN第15页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 1. 板式橡胶支座设计确定支座尺寸 墩台顶混凝土的局部承压强度 为局部承压时标准强度的提高系数mbacjrRabNcdAA Ac Ad a a a a a b ba第16页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 2. 板式橡胶支座设计确定支座厚度 上部结构的水平位移通过支座中全部橡胶片的剪切变形实现。如图所示， 显然，橡胶片的总厚度与水平位移之间满足关系tgttg水平位移t1t2t3a第17页/共3

8、6页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 2. 板式橡胶支座设计确定支座厚度 剪切角的正切值限值： 以硬度为5560的氯丁橡胶为例 不计活荷载制动力作用时，tg0.5 计入活荷载制动力作用时，tg0.7则有)(43. 12pggtt水平位移t1t2t3a第18页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 2. 板式橡胶支座设计确定支座厚度g )(43. 12pggtt水平位移t1t2t3ag 温度引起支座上的水平位移p 制动力引起支座上的水平位移abGtHGttTTTp2第19页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 2. 板式橡胶支座设计

9、确定支座厚度g 水平位移t1t2t3a为保证上部结构水平位移的需要，支座不能小于上述值；但太高又可能引起支座失稳，故：dtdata2 . 01 . 02 . 01 . 0abGHtTg27 . 0圆形矩形第20页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 6. 板式橡胶支座设计验算支座偏转情况 忽略薄钢板的变形，支座总的平均压缩变形为ebckeeckmcAEtRAEtR21,21支座偏转图示ha12偏转角为121a第21页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 6. 板式橡胶支座设计验算支座偏转情况 上两式得到2,1amc支座偏转图示ha12必须保证支座

10、不脱空，01第22页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 6. 板式橡胶支座设计验算支座偏转情况 得到tmc07. 0,支座偏转图示ha12上式表明支座压缩变形相对于转角不能太小；另一方面支座的压缩变形又不能太大，规范规定：2,aAEtRAEtRebckeeckmc第23页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 4. 板式橡胶支座设计验算支座抗滑稳定性 保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对位移bkgeckgegegGkFtlAGRtlAGAGAR4 . 14 . 14 . 14 . 1由结构自重引起的支座反力标准值由结构自重标准值和0.5倍汽

11、车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力GkRckR第24页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 4. 板式橡胶支座设计验算支座抗滑稳定性 对于聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力应符合如下规定gegeckfgegeGkfAGAGRAGAGR7 . 0tan5 . 0tan不计汽车制动力时计入汽车制动力时保证聚四氟乙烯滑板上的摩擦力不超过使橡胶支座产生超过允许的剪切角第25页/共36页武汉理工大学交通学院 6.3 支座的计算支座的计算 5. 计算实例l 初步选定支座尺寸，确定板式橡胶支座内部构造 形状系数，弹性模量，允许应力l 确定支座厚度 温度产生的水平位移，水平制动力

12、大小l 验算支座偏转情况 支座转角l 验算支座抗滑稳定性 最小支座反力，温度引起水平力第26页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造6. 其它板式橡胶支座l 聚四氟板橡胶支座 利用聚四氟板和不锈钢板之间较低的摩擦系数，使桥梁上部结构的水平位移不受限制l 球冠圆板式橡胶支座 制作顶面用纯橡胶制成球形表面（最大410mm),使支座传力均匀，改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象。适于纵横坡较大（3%5%）的立交桥及高架桥。 第27页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造坡形橡胶支座 桥梁纵坡以往对梁体纵坡1%3%的桥梁，橡胶支

13、座安装使用时，在梁底与支座之间安置与桥梁纵坡一致的楔形钢板（或楔形混凝土垫块），或对梁端底部作相应处理，以使支座平置，防止垂直反作用力的分力对支座的剪切作用。现在可以采用新型坡型板式橡胶支座，坡度1-4%，根据特殊要求，坡度可做到6-8%。 第28页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构支座的类型和构造造板式橡胶支座的应用情况 第29页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构支座的类型和构造造板式橡胶支座的安装注意事项 尽可能地保证梁底与垫石顶面平行、平整，使其与橡胶支座上下面全部密贴，避免偏心受压、脱空、不均匀受力的现象发生。 第30页/共36页武汉理工大学交通

14、学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造6.2 盆式橡胶支座 1） 工作原理 利用半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块，在三向受力状态下具有流体的性质，来实现上部结构的转动；同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与上座板上的不锈钢板之间的低磨擦系数来实现上部结构的水平位移。 从实验的数据来看，橡胶处于三向约束状态时的抗压弹性模量为5X104kg/cm2,比无侧向约束的抗压弹性模量增大近20倍，因而支座承载能力大大提高，解决了普通橡胶支座承载能力的局限。 所以，盆式橡胶支座能满足大的支承反力，大的水平位移，大的转角的要求。 第31页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造

15、2） 盆式橡胶支座代号表示方法 名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁 圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座） 支座设计承载力（以MN计） 使用性能分类代号SXSX、DXDX、GDGD适用温度分类代号F表示耐寒型，常温型不表示 GPZ35DX：表示GPZ系列中设计承载力为35MN的单向活动的常温型盆式支座。GPZ50GD：表示GPZ系列中设计承载力为50MN的固定的常温型盆式支座。 第32页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类型和构造支座的类型和构造3） 盆式橡胶支座构造 单向活动支座 固定支座 四氟板构造 第33页/共36页武汉理工大学交通学院 6.2 支座的类

16、型和构造支座的类型和构造盆式橡胶支座构造示意 单向滑动支座 双向滑动支座 固定支座第34页/共36页bK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#p

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