板式橡胶支座的设计计算

1、不计制动力时不计制动力时te2/(7.2)7.3板式橡胶支座的设计计算板式橡胶支座的设计计算包括确定支座尺寸,验算支座受压偏转角情况及验算支座的抗滑稳定性。1.确定支座的平面尺寸桥梁支座设计过程实际上是一个成品支座选配的过程，一般可根据主梁的实际情况，先假设板式橡胶支座的平面尺寸/Xlh或直径d,然后根据板式橡胶支座的构造规定（加劲板与支座边缘的最小距离不应小：5mm）确定加劲钢板尺寸lQaXlQh或直径d,从而计算出加劲钢板的而积人=lQt,xlQh或人=禎：/4。然后根据橡胶支座的压应力不超过它们和应的压应力限值的耍求来验算假设的平而尺寸是否满足设计要求。橡胶支座压应力按式（7.1）计算：

2、O=（7t（7.1）&式中：A，支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）；R“支座使用阶段的压力标准值，车道荷载应计入冲击系数；q支座使用阶段的平均压应力限值，q=10.0Mpa。J3图7.8支座厚度的计算图式确定支座的厚度J3图7.8支座厚度的计算图式梁的水平位移要通过全部橡胶片的剪切变形來实现（见图7.8）,因此要确定支座的厚度h,首先要知道主梁由温度变化、混凝土收缩、徐变及制动力产生的支座剪切变形值显然，橡胶层的总厚度匚,与水平位移亠之间应满足卜列关系：tga=二一（7.6）0.7-2G同时，考虑到橡胶支座的稳定性，桥规规定办应满足卜列条件:圆形支座汕毘（为圆形支座的直径）确定橡胶支座的平面

3、尺寸以后，尚应确定支座钢板的厚度，一般按卜式确定:(7.7)KpRckQe$,u+,/)A。(7.7)式中:t5支座加劲钢板厚度，不得小J;2nmi：Kp应力校正系数，取1.3；块加劲钢板上、卜橡胶层厚度；6加劲钢板轴向拉应力限值，可取钢材屈服强度0.65倍。确定了橡胶支座总厚度和单层钢板厚以后，按有关构造要求，确定钢板层数，计算钢板总厚度，橡胶支座总厚度和钢板总厚度之和即为橡胶支座的总高度。验算支座的偏转情况主梁受荷载以后发生挠曲变形，梁端将产生转角6,见图7-9。此时支座伴随出现的压缩变形，在外侧为5cl,内侧为氏2主梁受荷载以后发生挠曲变形，梁端将产生转角6,见图7-9。此时支座伴随出现

4、的压缩变形，在外侧为5cl,内侧为氏2，则其平均压缩变形（忽略钢板变形）为:(7.8)图7.9支座偏转图示式中：儿、R“、tc意义同前；Eh橡胶弹性体体积模量，取2000Mpa：Ee支座抗压弹性模量（MPa）o匕与支座形状系数S有关，按卜列公式计算：EC=5.4GCS2矩形支座2te$仏“+1曲)圆形支座式中：(7.9)(7.10)(7.11)矩形支座加劲钢板短边尺寸;lQh矩形支座加劲钢板长边尺寸:do圆形支座钢板直径；(7.12)4支座中间层单层橡胶厚度。梁端转角&可表示为：(7.12)1a由(7.8)和(7.12)两式可解得：为确保支座偏转时，橡胶支座与梁底不发生脱空而出现局部承压的现彖

5、，则必须满足条件：即:兀】nZ52(7.13)即:兀】nZ52(7.13)1g若计算结果戈,，”，则需重新修改支座尺寸。此外，为限制支座竖向压缩变形，不致影响支座稳定，桥规(JTGD62)还规定為007。验算支座的抗滑稳定性板式橡胶支座通常就放置在墩台顶面与梁底Z间，橡胶而直接与混凝土相接触。当梁体因温度变化等因素引起水平位移以及有活载制动力作用时，支座将承受相应的纵向水平力作用。为了保证橡胶支座与梁底或墩台顶而间不发生相对滑动，则板式橡胶支座应满足以F条件：不计制动力时/jRGklAGeA,(7.3.15)1e计入制动力时pRck1.4G.A.(7.3.16)te式中：RGk结构自重引起的支

6、座反力标准值；R“由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值(计入冲击系数)引起的支座反力；亠一由温度.混凝土收缩、徐变引起的支座水平位移，但不包括制动力引起的水平位移；Fbk汽车荷载引起的制动力标准值;人.一支座平面毛面积。对聚四氟乙烯滑板式支座的摩擦力产生的剪切变形不应人J：支座内橡胶层容许的剪切变形，即:不计制动力时PfRakGe人tana（7.3.17）计入制动力时Ge人-tana（7.3.18）式中：/.if聚四氟乙烯与不锈钢板的摩擦系数；tanz橡胶支座剪切角正切值的限值；Rk由结构自重和汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力。例7.1：取用例4.6及例4.7中的装配式钢筋混凝

7、土简支五T梁桥的设计资料和计算资料。已知桥梁计算跨径/=19.5nio梁长19.96m,桥梁横断而及主梁尺寸见图4.28。汽车荷载为公路II级：车道均布荷载$=7.875KN/m,按计算跨径推得集中荷载几=178.5kN。人群荷载为3.0kN/m2,计算温差为36C,安全设计等级取二级。由例题4.7知，边主梁在人群荷载作用卜，最大支点反力=17.7KN,车道集中荷载作用卜最大支点反力=H0.70KN,车道均布荷载作用卜最人支点反力/?0纵=44.5KN,恒载支点反力标准值=157.00KNo边主梁跨中横向分布系数：车道荷载加r=0.504,人群荷载rncr=0.620o假设梁的抗弯刚度B=0.

8、19877X107KN/m2,试确定支座的型号和规格。（1）确定支座的平而尺寸由主梁肋宽为18cm,故初步选定板式橡胶支座的平而尺寸为/“=18cm,lh=20cm（顺桥），则按构造最小尺寸确定/01=17cm,/0/,=19cnio首先根据橡胶支座的压应力限值验算支座是否满足要求，支座压力标准值：心=心&+心几+%+心=157+110.70+44.5+17.7=329.90KNR?QQOx103支座应力为9=亠=10.21MPalOMPaAe0.17x0.19满足规范要求。通过验算可知，混凝土局部承压强度也满足要求（过程略），因此所选定的支座的平面尺寸满足设计要求。2Ak=2x0.35cm=

9、0.70cnio为了计算制动力引起的水平位移,首先要确定一个支座上的制动力标准值尸俅。由计算跨径为19.5m,故纵向折减系数/取1.0,由J：该桥桥而净宽为7.0m,按二车道设计，故车道折减系数/取10。车道荷载制动力按同向行驶时的车道荷载（不计冲击力）计算，故计算制动力时按一个车道计算，一个车道上由车道荷载产生的制动力为在加载长度上的车道荷载标准值的总重力的10%,故本算例的制动力为：&=（qj+以）x10%=（7.875x19.5+178.5）x10%=33.21KN由J：坊；小丁公路I【级汽车荷载制动力最低限值90KN,故取90KN计算。由本例中=也上109.0KN有五根T梁，每根T梁设

10、2个支座，共有=也上109.0KN因此,计入制动力时，橡胶厚度。的最小值为：te-35-0.61cm0.7-:0.79x102Gb2xl.0 xl06x0.2x0.1810式中：Gl.OMpao此外，从保证受压稳定考虑，矩形板式橡胶支座的橡胶厚度匚应满足:1Q/IQ18c？=t=3.6cm1010e55由上述分析可知，按计入制动力和不计入制动力计算的橡胶厚度最人值为0.70cm,小J：1.8cm,因此橡胶层总厚度-的最小值取l.Sciiio由J：定型产品中，对平而尺寸为18cmX25cm的板式橡胶支座中，te只有2cm,2.5cm,3.0cm,3.5cm四种型号，te暂取2cmo选择加劲钢板，

11、桥规(JTGD62)规定单层加劲钢板厚度应按卜式计算：KpRckC”+tesj)且单层加劲钢板厚度不小J：2mm。在本例题中：Kp为应力校正系数，取1.3：&.=17x19=323cm3Q八也为一块加劲钢板上、卜橡胶层厚度，参照桥梁附属构造与支座中定型产品规格中间橡胶层厚度均取5mm：为加劲钢板轴向拉应力限值，取钢材屈服强度的0.65倍，取钢材的屈服强度为340MPa,因此，cr=0.65x340=221MPa；Rck为支座压力标准值，将上述各项代入的计算公式得：1.3x329.9x103x(5+5)八皿=0.60nun323xW4x221x106由J：计算的ts=0.60nunSm=0573m,因此6m满足：亠WSm0.07J条件，*c，加（m2验算通过。4）板式橡胶支座抗滑稳定性验算为保证板式橡胶支座和墩台顶面或主梁底面不产生滑移，需対其抗滑稳定性进行验算,验算时应对无汽车荷载和有汽车荷载（支反力最小）两种情况分别进行验算。仅有结构自重作用时：Rgk=3x157=47.1kN1.4G.A,.-=1.4xl.0 xl03x0.18x0.20 x=8.82KNAte20可见，RgkL4GAg一这说明，在自重作用厂支座不会滑动。t计入制动力时：R“=g+(Rgk+Rw)x0.5(相当于车道荷载最小