桥梁工程PPT(姚林森第二版)第2篇第6章

1、第二篇 钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥第6章 梁式桥的支座武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology本章内容 1.1 概述 Summary 1.2 支座的类型和构造 The type and structure of support 1.3 支座的设计与计算 Design and calculation of bearing武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road & Bridge En

2、gineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologya.传递上部结构的支承反力；b.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。 1.1 概述(1)支座的作用 武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology知识点：梁桥支座的作用及布置，开始讲解这个知识点(2)支座的

3、合理布置 1.1 概述a.较大纵坡的桥武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyb.连续梁桥知识点：梁桥支座的作用及布置，讲解结束本章内容 1.1 概述 Summary 1.2 支座的类型和构造 The type and structure of support 1.3 支座的设计与计算 Design and calculation of bearing武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road &

4、amp; Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology武汉理工大学交通学院 制作：陈小佳a.简易垫层支座b.橡胶支座c.弧形钢板支座（目前很少采用）d.钢筋混凝土摆柱式支座（目前很少采用） 1.2 支座的类型和构造Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology知识点：支座类型，开始讲解这个知识点a.适用于标准跨径小于10m的简支板、梁桥；b.采用

5、若干层油毛毡或石棉做成， 压缩后的厚度不小于1cm；c.该种支座变形性能较差，容易引起附加的内力。 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN1. 简易垫层支座 简易垫层支座的特点：武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1cm板、梁桥上部结构1.2 支座的类型和构造橡胶支座的优点构造简单加工方便造价低结构高度小安装方便使用性能良好橡胶支座的分类板式橡胶支

6、座a.盆式橡胶支座SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN2.橡胶支座 Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造板式橡胶支座 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan

7、 University of Technology1.2 支座的类型和构造 a.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。SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN板式橡胶支座的构造 Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造薄钢片mm内橡胶层5mm外橡胶层2.5mm圆形

8、矩形tdS40)(2batabSSCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN矩形支座的常见尺寸 Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造l12x14cml14x18cml15x20cm 竖向支撑反力100KN到10000kN l氯丁橡胶l天然橡胶l三元乙丙橡胶 矩形矩形支座的支承反力矩形支座的常见材料其他板式橡胶支座SCHOOL OF TRANSPORTATION,

9、WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造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 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。 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUC

10、ED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology桥梁纵坡 过去对梁体纵坡为1%3%的桥梁，橡胶支座安装使用时，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%。 坡形板式橡胶支座1.2 支座的类型和构造SCHOOL OF TRANSPORTATION,

11、 WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology 板式橡胶支座注意事项1.2 支座的类型和构造 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。 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of T

12、ransportation, Wuhan University of Technology板式橡胶支座的表示1.2 支座的类型和构造 我国交通部颁布的成品板式橡胶支座代号的表示方式，按交通部JT标准第5.1条有这样几项代码组成：名称、型式、规格及胶种。如GJZ300*400*47（CR）,表示公路桥梁矩形、平面尺寸300*400、厚度47的氯丁橡胶支座；又如GYZF4300*54（NR），表示公路桥梁圆形、直径300、厚度54、带聚四氟乙烯滑板的天然橡胶支座。另外，除了常用支座外，还有一些特制支座，如同济大学桥梁工程系研制的球冠支座、抗震支座等。名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示

13、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） 盆式橡胶支座工作原理SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN 盆式橡胶支座Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology 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

14、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。 1.2 支座的类型和构造SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transpo

15、rtation, Wuhan University of Technology盆式橡胶支座的表示1.2 支座的类型和构造名称代号（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。 盆式橡胶支座的构造SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J

16、 CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造弧形钢板支座SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN3.其他支座Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造钢筋混凝土摆柱式支座SCHOOL OF

17、 TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造球形钢支座SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.

18、2 支座的类型和构造a.球形钢支座通过球面传力， 不出现力的缩颈现象，作用 在混凝土上的反力比较均匀；b.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；c.支座各向转动性能一致，适用于宽桥、曲线桥；d.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。拉力支座SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge E

19、ngineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology 桥梁中有的支座在运营荷载作用下，有时会出现上拔拉力，需要设置拉力支座。所谓拉力支座是既能承受压力也能承受拉力的支座。弯桥和斜交较大的某些梁位上的支座都可能需要拉力支座。 对于固定支座，则可在盆式橡胶支座中心穿一根预应力钢筋，钢筋套在喇叭状的套管内，可允许预应力筋有微小位移。此外，也可在靠近支座的两侧，上部结构的转动轴线上布置预应力筋，使支座能承受拉力。预应力钢筋的预加力要按1.2倍的上拔力进行施力，使支座不会因锚杆伸长而脱开。 活动拉力支座，可以采用销接的摆

20、动支座。当活动量不是很大时，可选用柱中心加预应力的混凝土柔性柱。柔性柱的上下端可做成固结或铰接，柱内需要配置受弯钢筋。此外，活动拉力支座也可考虑选用在盆式橡胶支座的两侧设置具有活动量的预应力钢筋。1.2 支座的类型和构造拉力支座形式SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.2 支座的类型和构造减震支座形式SCHOOL OF TRANSPORTAT

21、ION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology抗震球形钢支座1.2 支座的类型和构造知识点：支座类型，讲解结束本章内容 1.1 概述 Summary 1.2 支座的类型和构造 The type and structure of support 1.3 支座的设计与计算 Design and calculation of bearing武汉理工大学交通学院道路桥梁工程系Dept of Road &

22、amp; Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology支座的受力特点SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN1.3支座的设计与计算Dept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology 作用在支座上的竖向力有结构自重的反力。在计算汽车荷载支座反力 时，应计入冲击影响力。当支座可能出现上拔力时，应

23、分别计算支座 的最大竖向力和最大上拔力。 直线桥梁的支座，一般仅需计入纵向水平力。斜桥和弯桥的支座，还 需要考虑由于汽车荷载离心力或其它原因如风力等产生的横向水平力。 汽车荷载产生的制动力，应按照公路桥涵设计规范要求，根据车道数 确定。刚性墩台各种支座传递的制动力，按规范中的规定采用。其中， 规定每个活动支座传递的制动力不得大于其摩阻力；当采用厚度相等 的板式橡胶支座时，制动力可平均分配至各支座。 对于梁桥，地震地区桥梁支座的外力计算，应根据设计的地震烈度， 按的规定进行计算和组合。知识点：板式橡胶支座的设计计算，开始讲解这个知识点一、板式橡胶支座的设计计算SCHOOL OF TRANSPOR

24、TATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology（一）支座平面尺寸 根据橡胶支座和支承垫石混凝土的压应力不超过它们相应容许承压应力的要求，确定支座平面面积。在一般情况下，面积由橡胶支座的强度控制设计：1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineerin

25、g, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 支座厚度 梁式桥的主梁由温度变化等因素在支座处产生的纵向水平位移，依靠全部橡胶片的剪切变形t来实现, 与t的关系为：tah由有1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.3支座的设计与计算G橡胶的剪切模量；

26、A橡胶支座的面积。SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology由此可得，1.3支座的设计与计算另应满足规范要求p180： 矩形支座：a/10ta/5 圆形支座：d/10td/5加劲钢板厚 p181SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Eng

27、ineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.3支座的设计与计算（二）支座偏转与平均压缩变形验算2s1sNh（二）支座偏转与平均压缩变形验算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology根据下式计算：1.3支座的设计与计算若梁端转角已知，或按公式算得，则有：得SCH

28、OOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology（三

29、）支座抗滑性验算1.3支座的设计与计算计算实例p181知识点：板式橡胶支座的设计计算，讲解结束二、弧形钢板支座的设计计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology1.3支座的设计与计算 弧形钢板支座的设计与计算包括确定支座的平面尺寸a和b、支座垫板的厚度h和弧形钢板的弧面半径r，固定支座尚须验算齿板或稍钉的抗剪强度。SCHOOL OF TRANSPO

30、RTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定钢板的平面尺寸1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定钢

31、板的厚度1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定下垫板弧面半径1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuh

32、an University of Technologyn 验算齿板的抗剪强度1.3支座的设计与计算SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technology三、钢筋混凝土摆动柱式支座的计算n 确定上、下垫板（平钢板）的平面尺寸和厚度1.3支座的设计与计算 通过钢板与梁底和墩台顶混凝土的局部承压强度计算确定平面尺寸a和b，再由钢板的抗弯计算确定厚底h。计算方法与弧形钢

33、板支座的相同。SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定上、下弧形钢板的弧面半径和摆柱高度1.3支座的设计与计算 由接触应力的强度条件确定弧面半径r，则包括弧形钢板在内的摆柱全高为H=2r。弧形钢板的厚度通常取与垫板的相同，则钢筋混凝土短柱的高度为H=H-2h。SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY

34、：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定摆柱的平面尺寸1.3支座的设计与计算 摆柱和弧形钢板横桥向的长度b通常取稍小于上、下垫板的长度，以便赤板与齿槽相互匹配。对于顺桥向宽度a的确定，当不计按0.5%含钢率配置的竖向钢筋作用时，可按下式确定：bfNckcj9 . 0a0式中：Ncj按极限状态设计的计算压力； 0结构的重要性系数； fck混凝土轴心抗压值强度标准。 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHENDept of Road & Bridge Engineering, School of Transportation, Wuhan University of Technologyn 确定摆柱的竖向钢筋1.3支座的设计与计算 当需要缩减摆柱的平面尺寸而在混凝土内配置适当数量的钢筋时，其正截面强度按下式计算：)(9 . 0Ncj0ssdcdAfAf式中：Ncj钢筋混凝土构件按承载能力极限状态设计时的计算 压力； fsd混凝