一级建造师市政公用工程管理与实务考试必备讲义汇编（4650P 城市桥梁篇）47

第六章桥梁的支座第一节概述

支座的作用传递上部结构的各种荷载适应温度、收缩徐变等因素产生的位移按受力特性分为固定支座活动支座：竖向力支座布置简支梁桥一般一端采用固定支座,一端采用活动支座.连续梁一般每一联中的一个桥墩设固定支座.支座的设置应有利于墩台传递水平力.水平力竖向力第二节支座的类型和构造支座通常用钢，橡胶等材料来制造主要类型有：简易支座弧形钢板支座橡胶支座板式橡胶支座盆式橡胶支座应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度等因素来选取支座类型。中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座铁路桥采用钢支座一、简易支座采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小于1cm，可用于跨径小于10m的板梁桥。二、钢支座1、弧形钢支座适用范围：跨径1020m构造特点：由上下垫板所组成，下垫板顶面切剥成圆柱体。固定支座需在上垫板上做齿槽（或销孔），在下垫板上焊以齿板（或销钉），安装后使齿板嵌入齿槽(或销钉伸入销孔)，以保证上下垫板之间不发生相对水平位移安装要点其它钢支座2、其它钢支座板式橡胶支座有矩形和圆形。支座的橡胶材料以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶。氯丁橡胶一般用于最低气温不超过-250C的地区，天然橡胶用于-300C-400C的地区。根据试验分析，橡胶压缩弹性模量E、容许压应力[]和容许剪切角[tgr]的数值，均与支座的形状系数S有关。形状系数为橡胶支座的承压面积与自由表面积之比，矩形支座为：式中：a

顺桥方向橡胶支座的长度；b

横桥方向橡胶支座的宽度；t中间橡胶层的厚度。为满足橡胶的容许压应力和使支座能适应梁端转动的要求，支座的长度a与宽度b之比取决于主梁下的有效宽度及所需的剪切角。一般应充分利用有效宽度b，而尽可能减小a的尺寸，以降低转动阻抗力矩（它与a5成正比）。根据支座稳定的要求，支座的总厚度不得大于平面最小尺寸的30%。三、橡胶支座1、板式橡胶支座bat形状系数构造特点：常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提高支座的竖向承载能力。变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移；（3）无固定和活动支座之分。性能指标：（1）容许应力；（2）弹性模量和剪切模量（3）容许剪切的正切值。适用范围：支座反力为70－3600kN的公路、城市桥梁。局限性：2、四氟滑板式橡胶支座桥梁球冠圆板式橡胶支座3、其它类型板式橡胶支座坡型板式橡胶支座铅芯橡胶支座4、桥梁盆式橡胶支座盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁。盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。盆式橡胶支座座构构造要点点1.钢盆2.承压橡胶胶板3.钢衬板4.聚四四氟乙烯烯板5.上支支座板6.不锈锈钢滑板板7.钢紧紧箍圈8.密封封胶圈固定与滑滑动盆式式橡胶支支座多向活动动支座（（DX）纵向活动动支座（（ZX）固定支座座（GD）5、其它支支座QGZ球型钢支支座QGZ球型钢支支座（四）成成品盆式式橡胶支支座的选选配１．成品品盆式橡橡胶支座座的系列列成品盆式式橡胶支支座的主主要系列列有：GPZ、、TPZ-1等。其中中，GPZ表示由我我国交通通部中交交公路规规划设计计院设计计的系列列盆式橡橡胶支座座；TPZ-1则表示我我国铁道道部科学学研究院院设计的的系列盆盆式橡胶胶支座。。另外，，还有其其它科研研院所设设计的类类同系列列的盆式式橡胶支支座。这这些系列列支座，，适用于于各类桥桥梁及具具类似受受力与变变形特性性的工程程结构，，并非有有明确的的公路、、铁路或或其它工工程结构构之分。。各种系系列的盆盆式橡胶胶支座吨吨位一般般从1000起起至50000，最多多分为近近40个个级；并并以DX、SX、GD分别表示示单向、、双向向活动支支座及固固定支座座，而GDZ则为抗震震型固定定支座的的代号。。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．各种类类型成品盆盆式橡胶支支座的合理理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°°横置梁下下(如图2-7-9)，使其其顺桥向起起固定支座座的作用下下，而横桥桥向则起活活动支座的的作用。4．成品盆盆式橡胶支支座承载能能力的合理理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%，最小反反力不低于于容许承载载力的80%。规定定最小反力力的目的是是保证支座座具有良好好的滑移性性能，因为为聚四氟乙乙烯板的磨磨擦系数与与压力成反反比，如果果低于规定定的数值，，则磨擦系系数将会增增大。支座座选配时，，一般不必必过多担心心支座的安安全储备，，比如计算算得到一个个支座的最最大反力为为4100，最小反反力为3700，那那就选用承承载力为4000的的支座，这这是因为4000支支座的允许许支反力变变化范围是是3200～4200，不不要从更安安全的角度度考虑加大大支座的承承载力而选选用5000的支座座。因为5000支支座最低合合适的承载载力是4000，而而最小支反反力3700已小于于此值，故故不适宜选选用。虽然然我们规定定最大反力力，不超过过容许承载载力的5%，但支座座实际的安安全系数一一般在5以以上。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--橡胶片片容许剪切切角的正切切，可取用用0.5～～0.7，，不计活载载制动力时用0.5；计及活活载制动力力时取用0.7，则则上式可写写成：---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(如下下图)，但但不允许其其与支座间间产生脱空空现象。梁梁端转动时时，支座就就受到一个个偏心竖向向力的作用用，表面将将产生不均均匀的压缩缩变形，一一端为另另一端端为，，其平平均压缩变形，，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<<材料料力学>>公式算得得，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<<公路钢钢筋混凝土土及预应力力混凝土桥桥涵设计规规范>>规规定，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：无活载作用用时有活载作用用时---活载载制动力分分在一个支支座上的水水平力；温温度变化等等因素分在在一个支座上的水水平力。式中---在上部结构构重力作用用下的支座座反力；---与计算制动动力相应的的