桥梁支座基础知识培训讲义（PPT28）

第六章章桥桥梁的的支座座第一节节概概述支座的的作用用传递上上部结结构的的各种种荷载载适应温温度、、收缩缩徐变变等因因素产产生的的位移移按受力力特性性分为为固定支支座活动支支座：：竖向向力支座布布置简支梁梁桥一一般一一端采采用固固定支支座,一端采采用活活动支支座.连续梁梁一般般每一一联中中的一一个桥桥墩设设固定定支座座.支座的的设置置应有有利于于墩台台传递递水平平力.水平力力竖向力力第二节节支支座的的类型型和构构造支座通通常用用钢，，橡胶胶等材材料来来制造造主要要类型型有：：简易支支座弧形钢钢板支支座橡胶支支座板式橡橡胶支支座盆式橡橡胶支支座应根据据桥梁梁结构构的跨跨径、、支点点反力力的大大小、、梁体体的变变形程程度等等因素素来选选取支支座类类型。。中小跨跨度公公路桥桥一般般采用用板式式橡胶胶支座座大跨度度连续续梁桥桥一般般采用用盆式式橡胶胶支座座铁路桥桥采用用钢支支座一、简简易支支座采用几几层油油毛毡毡或石石棉制制成，，压实实后的的厚度度不小小于1cm，可用于于跨径径小于于10m的板梁梁桥。。二、钢钢支座座1、弧形形钢支支座适用范范围：：跨径径1020m构造特特点：：由上上下垫垫板所所组成成，下下垫板板顶面面切剥剥成圆圆柱体体。固固定支支座需需在上上垫板板上做做齿槽槽（或或销孔孔），，在下下垫板板上焊焊以齿齿板（（或销销钉）），安安装后后使齿齿板嵌嵌入齿齿槽(或销钉钉伸入入销孔孔)，以保保证上上下垫垫板之之间不不发生生相对对水平平位移移安装要要点其它钢钢支座座2、其它它钢支支座板式橡橡胶支支座有有矩形形和圆圆形。。支座座的橡橡胶材材料以以氯丁丁橡胶胶为主主，也也可采采用天天然橡橡胶。。氯丁丁橡胶胶一般般用于于最低低气温温不超超过-250C的地区区，天天然橡橡胶用用于-300C-400C的地区区。根根据试试验分分析，，橡胶胶压缩缩弹性性模量量E、容许许压应应力[]和容许许剪切切角[tgr]的数值值，均均与支支座的的形状状系数数S有关。。形状状系数数为橡橡胶支支座的的承压压面积积与自自由表表面积积之比比，矩矩形支支座为为：式中：：a顺桥方方向橡橡胶支支座的的长度度；b横桥方方向橡橡胶支支座的的宽度度；t中间橡橡胶层层的厚厚度。。为满足足橡胶胶的容容许压压应力力和使使支座座能适适应梁梁端转转动的的要求求，支支座的的长度度a与宽度度b之比取取决于于主梁梁下的的有效效宽度度及所所需的的剪切切角。一般般应充充分利利用有有效宽宽度b，而尽尽可能能减小小a的尺寸寸，以以降低低转动动阻抗抗力矩矩（它它与a5成正比比）。。根据据支座座稳定定的要要求，，支座座的总总厚度度不得得大于于平面面最小小尺寸寸的30%。三、橡橡胶支支座1、板式式橡胶胶支座座bat形状系系数构造特特点：：常用用的板板式橡橡胶支支座采采用薄薄钢板板或钢钢丝网网作为为加劲劲层以以提高高支座座的竖竖向承承载能能力。。变形机机理：：（1）不均均匀弹弹性压压缩实实现转转动；；（2）剪切切变形形实现现水平平位移移；（（3）无固固定和和活动动支座座之分分。性能指指标：：（1）容许许应力力；（（2）弹性性模量量和剪剪切模模量（（3）容许许剪切切的正正切值值。适用范范围：：支座座反力力为70－3600kN的公路路、城城市桥桥梁。。局限性性：2、四氟氟滑板板式橡橡胶支支座桥梁球球冠圆圆板式式橡胶胶支座座3、其它它类型型板式式橡胶胶支座座坡型板板式橡橡胶支支座铅芯橡橡胶支支座4、桥梁盆盆式橡橡胶支支座盆式橡橡胶支支座是是钢构构件与与橡胶胶组合合而成成的新新型桥桥梁支支座。。具有有承载载能力力大、、水平平位移移量大大、转转动灵灵活等等特点点，适适用于于支座座承载载力为为1000KN以上的的大跨跨径桥桥梁。。盆式橡胶支支座分固定定支座与活活动支座。。活动盆式式橡胶支座座由上支座座板、聚四四氟乙烯板板、承压橡橡胶块、橡橡胶密封圈圈、中间支支座板、钢钢紧箍圈、、下支座板板以及上下下支座连接接板组成。。组合上、、中支座板板构造或利利用上下支支座连接板板即可形成成固定支座座。盆式橡胶支支座构构造造要点1.钢盆2.承压橡胶板板3.钢衬板4.聚四氟乙烯烯板5.上支座板6.不锈钢滑板板7.钢紧箍圈8.密封胶圈固定与滑动动盆式橡胶胶支座多向活动支支座（DX）纵向活动支支座（ZX）固定支座（（GD）5、其它支座座QGZ球型钢支座座QGZ球型钢支座座（四）成品品盆式橡胶胶支座的选选配１．成品盆盆式橡胶支支座的系列列成品盆式橡橡胶支座的的主要系列列有：GPZ、TPZ-1等。其中，，GPZ表示由我国国交通部中中交公路规规划设计院院设计的系系列盆式橡橡胶支座；；TPZ-1则表示我国国铁道部科科学研究院院设计的系系列盆式橡橡胶支座。。另外，还还有其它科科研院所设设计的类同同系列的盆盆式橡胶支支座。这些些系列支座座，适用于于各类桥梁梁及具类似似受力与变变形特性的的工程结构构，并非有有明确的公公路、铁路路或其它工工程结构之之分。各种种系列的盆盆式橡胶支支座吨位一一般从1000起至50000，最多分为为近40个级；并以以DX、SX、GD分别表示单单向、双双向活动支支座及固定定支座，而而GDZ则为抗震型型固定支座座的代号。。２．成品盆盆式橡胶支支座的地区区适用性成品盆式橡橡胶支座的的适用地区区应考虑温温度和地震震两个因素素。以确定定适配常温温型或耐寒寒型支座和和采用何种种震型支座座或抗震措措施。3．各种类型型成品盆式式橡胶支座座的合理选选配盆式橡胶支支座能否适适用于所设设计的桥梁梁，当然首首先考虑的的是其容许许转角及水水平能承受受的推力能能否满足要要求。一般般来说，GPZ、TPZ-1等系列的支支座对这两两个要求均均能满足。。若转角和和水平推力力超出容许许范围，则则需要改变变支座的设设计。转角角特大，可可采用球型型支座。关于在桥梁梁设计中支支座如何合合理选用问问题，即究究竟选用何何种类型的的支座，则则需根据桥桥梁结构图图式的要求求决定。当当然，在一一般情况下下，固定端端选用固定定支座，活活动端选用用活动支座座。但若横横桥向伸缩缩值不容忽忽视的时候候，结构图图式的固定定端就不能能单一采用用GD类型的支座座。这是由由于现代桥梁的的桥面越来来越宽，超超过20已屡见不鲜鲜，这时由由温度等因因素引起的的横桥向伸伸、缩量便便不可忽略略了，有的的可达到中中等跨径桥桥梁纵向的的伸缩量。。为保证梁梁不发生纵纵向位移，，又能满足足多梁式宽宽桥的横桥桥向位移，，这时可将将单方向活活动支座转转过90°横置梁下(如图2-7-9)，使其顺桥桥向起固定定支座的作作用下，而而横桥向则则起活动支支座的作用用。4．成品盆式式橡胶支座座承载能力力的合理选选择支座承载力力大小的选选择，应根根据桥梁恒恒载、活载载的支点反反力之和及及墩台上设设置的支座座数目来计计算。合适适的支座一一般为：最最大反力不不超过支座座容许承载载力的5%，最小反力力不低于容容许承载力力的80%。规定最小小反力的目目的是保证证支座具有有良好的滑滑移性能，，因为聚四四氟乙烯板板的磨擦系系数与压力力成反比，，如果低于于规定的数数值，则磨磨擦系数将将会增大。。支座选配配时，一般般不必过多多担心支座座的安全储储备，比如如计算得到到一个支座座的最大反反力为4100，最小反力力为3700，那就选用用承载力为为4000的支座，这这是因为4000支座的允许许支反力变变化范围是是3200～4200，不要从更更安全的角角度考虑加加大支座的的承载力而而选用5000的支座。因因为5000支座最低合合适的承载载力是4000，而最小支支反力3700已小于此值值，故不适适宜选用。。虽然我们们规定最大大反力，不不超过容许许承载力的的5%，但支座实实际的安全全系数一般般在5以上。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的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<<公路工程抗震设计规范>>的规定进行计算和组合。第三节、支支座计算一、支座受受力特点二、板式橡橡胶支座的的设计计算算（一）支座座尺寸确定定根据橡胶支支座和支承承垫石混凝凝土的压应应力不超过过它们相应应容许承压压应力的要要求，确定定支座平面面面积。在在一般情况况下，面积积由橡胶支支座控制设设计：式中：--运营阶段由桥上全部恒载与活载(包括冲击力)所产生的最大支点反力；

A--橡胶支座平面面积，矩形支座为ab，圆形支座为/4；

--橡胶支座的平均容许压应力，当支座形状系数S>8时，[]=10；当5S8时，[]=7～9支座平面尺尺寸支座高度梁式桥的主主梁由温度度变化等因因素在支座座处产生的的纵向水平平位移，依靠全部橡橡胶片的剪剪切变形t来实现,与t的关系为：：ah由有--橡胶片容许许剪切角的的正切，可可取用0.5～0.7，不计活载载制动力时用0.5；计及活载载制动力时时取用0.7，则上式可可写成：---由上部结构温度变化、桥面纵坡等因素，引起支座顶面相对于底面的水平位移。当跨径为L的简支梁桥两端采用等厚橡胶支座时，因温度变化每个支座承担的水平位移可取简支梁向温变变形的一半，即--活载制动力在一个支座上的水平力；--由制动力引起在支座顶面相对于底面的水平位移，可按下式计算---橡胶的剪切模量，---橡胶支座的面积。AG（二）支座座偏转与平平均压缩变变形验算主梁受荷挠挠曲时，梁梁端将产生生转动角为为(如下图)，但不允许许其与支座座间产生脱脱空现象。。梁端转动动时，支座座就受到一一个偏心竖竖向力的作作用，表面面将产生不不均匀的压压缩变形，，一端为另另一一端为，，其其平均压缩缩变形，，根据下下式计算Nh式中：E--橡胶支座的的弹性模量量。当无试验数数据时，可可查阅<<公路钢筋混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范>>JTJ023-85，其值与支支座的形状状系数有关，也也可按下式式计算若梁端转角角已知，或按按<<材料力学>>公式算得，，则有：时，表示支支座与梁底底产生了部部分脱空，，支座是局局部承压。。因此设计计时必须保保证<<公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范>>规定，橡胶胶支座的最最大平均压压缩变形不不应大于支支座橡胶总总厚的的0.05倍。其中，a为主梁跨径径方向的支支座尺寸，，又因固当（三）支座座抗滑性验验算橡胶支座一一般直接搁搁置在墩台台与梁底之之间，在它它受到梁体体传来的水水平力后，，应保证支支座不滑动动，亦即支支座与混凝凝土之间要要有足够大大的摩阻力力来抵抗水水平力，故故应满足下下式：无活