橋梁支座基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義

第六章橋梁的支座第一節(jié)概述

支座的作用傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載適應(yīng)溫度、收縮徐變等因素產(chǎn)生的位移按受力特性分為固定支座活動支座：豎向力支座布置簡支梁橋一般一端采用固定支座,一端采用活動支座.連續(xù)梁一般每一聯(lián)中的一個橋墩設(shè)固定支座.支座的設(shè)置應(yīng)有利于墩臺傳遞水平力.水平力豎向力第二節(jié)支座的類型和構(gòu)造支座通常用鋼，橡膠等材料來制造主要類型有：簡易支座弧形鋼板支座橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座

應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑、支點反力的大小、梁體的變形程度等因素來選取支座類型。中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座大跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座鐵路橋采用鋼支座一、簡易支座采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實后的厚度不小于1cm，可用于跨徑小于10m的板梁橋。二、鋼支座1、弧形鋼支座適用范圍：跨徑1020m構(gòu)造特點：由上下墊板所組成，下墊板頂面切剝成圓柱體。固定支座需在上墊板上做齒槽（或銷孔），在下墊板上焊以齒板（或銷釘），安裝后使齒板嵌入齒槽(或銷釘伸入銷孔)，以保證上下墊板之間不發(fā)生相對水平位移安裝要點其它鋼支座2、其它鋼支座

板式橡膠支座有矩形和圓形。支座的橡膠材料以氯丁橡膠為主，也可采用天然橡膠。氯丁橡膠一般用于最低氣溫不超過-250C的地區(qū)，天然橡膠用于-300C-400C的地區(qū)。根據(jù)試驗分析，橡膠壓縮彈性模量E、容許壓應(yīng)力[]和容許剪切角[tgr]的數(shù)值，均與支座的形狀系數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為橡膠支座的承壓面積與自由表面積之比，矩形支座為：式中：a

順橋方向橡膠支座的長度；

b

橫橋方向橡膠支座的寬度；

t

中間橡膠層的厚度。為滿足橡膠的容許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動的要求，支座的長度a與寬度b之比取決于主梁下的有效寬度及所需的剪切角。一般應(yīng)充分利用有效寬度b，而盡可能減小a的尺寸，以降低轉(zhuǎn)動阻抗力矩（它與a5成正比）。根據(jù)支座穩(wěn)定的要求，支座的總厚度不得大于平面最小尺寸的30%。三、橡膠支座1、板式橡膠支座bat形狀系數(shù)構(gòu)造特點：常用的板式橡膠支座采用薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作為加勁層以提高支座的豎向承載能力。變形機理：（1）不均勻彈性壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；（2）剪切變形實現(xiàn)水平位移；（3）無固定和活動支座之分。性能指標：（1）容許應(yīng)力；（2）彈性模量和剪切模量（3）容許剪切的正切值。適用范圍：支座反力為70－3600kN的公路、城市橋梁。局限性：2、四氟滑板式橡膠支座橋梁球冠圓板式橡膠支座3、其它類型板式橡膠支座坡型板式橡膠支座鉛芯橡膠支座4、橋梁盆式橡膠支座

盆式橡膠支座是鋼構(gòu)件與橡膠組合而成的新型橋梁支座。具有承載能力大、水平位移量大、轉(zhuǎn)動靈活等特點，適用于支座承載力為1000KN以上的大跨徑橋梁。盆式橡膠支座分固定支座與活動支座?；顒优枋较鹉z支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承壓橡膠塊、橡膠密封圈、中間支座板、鋼緊箍圈、下支座板以及上下支座連接板組成。組合上、中支座板構(gòu)造或利用上下支座連接板即可形成固定支座。盆式橡膠支座座構(gòu)構(gòu)造要點點1.鋼盆2.承壓橡膠板3.鋼襯板4.聚四氟乙烯板板5.上支座板6.不銹鋼滑板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈固定與滑動盆盆式橡膠支座座多向活動支座座（DX）縱向活動支座座（ZX）固定支座（GD）5、其它支座QGZ球型鋼支座QGZ球型鋼支座（四）成品盆盆式橡膠支座座的選配１．成品盆式式橡膠支座的的系列成品盆式橡膠膠支座的主要要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表示由我國交交通部中交公公路規(guī)劃設(shè)計計院設(shè)計的系系列盆式橡膠膠支座；TPZ-1則表示我國鐵鐵道部科學(xué)研研究院設(shè)計的的系列盆式橡橡膠支座。另另外，還有其其它科研院所所設(shè)計的類同同系列的盆式式橡膠支座。。這些系列支支座，適用于于各類橋梁及及具類似受力力與變形特性性的工程結(jié)構(gòu)構(gòu)，并非有明明確的公路、、鐵路或其它它工程結(jié)構(gòu)之之分。各種系系列的盆式橡橡膠支座噸位位一般從1000起至50000，最多分為近近40個級；并以DX、SX、GD分別表示單向向、雙向活活動支座及固固定支座，而而GDZ則為抗震型固固定支座的代代號。２．成品盆式式橡膠支座的的地區(qū)適用性性成品盆式橡膠膠支座的適用用地區(qū)應(yīng)考慮慮溫度和地震震兩個因素。。以確定適配配常溫型或耐耐寒型支座和和采用何種震震型支座或抗抗震措施。3．各種類型成成品盆式橡膠膠支座的合理理選配盆式橡膠支座座能否適用于于所設(shè)計的橋橋梁，當然首首先考慮的是是其容許轉(zhuǎn)角角及水平能承承受的推力能能否滿足要求求。一般來說說，GPZ、TPZ-1等系列的支座座對這兩個要要求均能滿足足。若轉(zhuǎn)角和和水平推力超超出容許范圍圍，則需要改改變支座的設(shè)設(shè)計。轉(zhuǎn)角特特大，可采用用球型支座。。關(guān)于在橋梁設(shè)設(shè)計中支座如如何合理選用用問題，即究究竟選用何種種類型的支座座，則需根據(jù)據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖圖式的要求決決定。當然，，在一般情況況下，固定端端選用固定支支座，活動端端選用活動支支座。但若橫橫橋向伸縮值值不容忽視的的時候，結(jié)構(gòu)構(gòu)圖式的固定定端就不能單單一采用GD類型的支座。。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋橋面越來越寬寬，超過20已屢見不鮮，，這時由溫度度等因素引起起的橫橋向伸伸、縮量便不不可忽略了，，有的可達到到中等跨徑橋橋梁縱向的伸伸縮量。為保保證梁不發(fā)生生縱向位移，，又能滿足多多梁式寬橋的的橫橋向位移移，這時可將將單方向活動動支座轉(zhuǎn)過90°橫置梁下(如圖2-7-9)，使其順橋向向起固定支座座的作用下，，而橫橋向則則起活動支座座的作用。4．成品盆式橡橡膠支座承載載能力的合理理選擇支座承載力大大小的選擇，，應(yīng)根據(jù)橋梁梁恒載、活載載的支點反力力之和及墩臺臺上設(shè)置的支支座數(shù)目來計計算。合適的的支座一般為為：最大反力力不超過支座座容許承載力力的5%，最小反力不低于于容許承載力的80%。規(guī)定最小反力的的目的是保證支座座具有良好的滑移移性能，因為聚四四氟乙烯板的磨擦擦系數(shù)與壓力成反反比，如果低于規(guī)規(guī)定的數(shù)值，則磨磨擦系數(shù)將會增大大。支座選配時，，一般不必過多擔擔心支座的安全儲儲備，比如計算得得到一個支座的最最大反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力力為4000的支座，這是因為為4000支座的允許支反力力變化范圍是3200～4200，不要從更安全的的角度考慮加大支支座的承載力而選選用5000的支座。因為5000支座最低合適的承承載力是4000，而最小支反力3700已小于此值，故不不適宜選用。雖然然我們規(guī)定最大反反力，不超過容許許承載力的5%，但支座實際的安安全系數(shù)一般在5以上。作用在支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力。在計算汽車荷載支座反力時，應(yīng)計入沖擊影響力。當支座可能出現(xiàn)上拔力時，應(yīng)分別計算支座的最大豎向力和最大上拔力。直線橋梁的支座，一般僅需計入縱向水平力。斜橋和彎橋的支座，還需要考慮由于汽車荷載的離心力或其它原因如風力等產(chǎn)生的橫向水平力。汽車荷載產(chǎn)生的制動力，應(yīng)按照公路橋涵設(shè)計規(guī)范要求，根據(jù)車道數(shù)確定。剛性墩臺各種支座傳遞的制動力，按規(guī)范中的規(guī)定采用。其中，規(guī)定每個活動支座傳遞的制動力不得大于其摩阻力；當采用厚度相等的板式橡膠支座時，制動力可平均分配至各支座。對于梁橋，地震地區(qū)橋梁支座的外力計算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的地震烈度，按<<公路工程抗震設(shè)計規(guī)范>>的規(guī)定進行計算和組合。第三節(jié)、支座計算算一、支座受力特點點二、板式橡膠支座座的設(shè)計計算（一）支座尺寸確確定根據(jù)橡膠支座和支支承墊石混凝土的的壓應(yīng)力不超過它它們相應(yīng)容許承壓壓應(yīng)力的要求，確確定支座平面面積積。在一般情況下下，面積由橡膠支支座控制設(shè)計：式中：--運營階段由橋上全部恒載與活載(包括沖擊力)所產(chǎn)生的最大支點反力；

A--橡膠支座平面面積，矩形支座為ab，圓形支座為/4；

--橡膠支座的平均容許壓應(yīng)力，當支座形狀系數(shù)S>8時，[]=10；當5S8時，[]=7～9支座平面尺寸支座高度梁式橋的主梁由溫溫度變化等因素在在支座處產(chǎn)生的縱縱向水平位移，依靠全部橡膠片的的剪切變形t來實現(xiàn),與t的關(guān)系為：ah由有--橡膠片容許剪切角角的正切，可取用用0.5～0.7，不計活載制動力力時用0.5；計及活載制動力力時取用0.7，則上式可寫成：：---由上部結(jié)構(gòu)溫度變化、橋面縱坡等因素，引起支座頂面相對于底面的水平位移。當跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時，因溫度變化每個支座承擔的水平位移可取簡支梁向溫變變形的一半，即--活載制動力在一個支座上的水平力；--由制動力引起在支座頂面相對于底面的水平位移，可按下式計算---橡膠的剪切模量，---橡膠支座的面積。AG（二）支座偏轉(zhuǎn)與與平均壓縮變形驗驗算主梁受荷撓曲時，，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動動角為(如下圖)，但不允許其與支支座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動時時，支座就受到一一個偏心豎向力的的作用，表面將產(chǎn)產(chǎn)生不均勻的壓縮縮變形，一端為另另一端為，，其平均均壓縮變形，，根據(jù)下式式計算Nh式中：E--橡膠支座的彈性模模量。當無試驗數(shù)據(jù)時，，可查閱<<公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混混凝土橋涵設(shè)計規(guī)規(guī)范>>JTJ023-85，其值與支座的形形狀系數(shù)有關(guān)，也可按下下式計算若梁端轉(zhuǎn)角已知，或按<<材料力學(xué)>>公式算得，則有：：時，表示支座與梁梁底產(chǎn)生了部分脫脫空，支座是局部部承壓。因此設(shè)計計時必須保證<<公路鋼筋混凝土及及預(yù)應(yīng)力混凝土橋橋涵設(shè)計規(guī)范>>規(guī)定，橡膠支座的的最大平均壓縮變變形不應(yīng)應(yīng)大于支座橡膠總總厚的的0.05倍。其中，a為主梁跨徑方向的的支座尺寸，又因因固當（三）支座抗滑性性驗算橡膠支座一般直接接擱置在墩臺與梁梁底之間，在它受受到梁體傳來的水水平力后，應(yīng)保證證支座不滑動，亦亦即支座與混凝土土之間要有足夠大大的摩阻力來抵抗抗水平力，故應(yīng)滿滿足下式：無活載作用時有活載作用時---活載制動力分在一一個支座上的水平平力；溫度變化等等因素分在一個支座上的水平力。。式中---在上部結(jié)構(gòu)重力作作用下的支座反力力；---與計算制動力相應(yīng)應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生生的最小支座反力力；橡膠支座與混凝土土表面的摩阻系數(shù)數(shù)采用0.3------與計算制動力相應(yīng)應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生生的最小支座反力力；橡膠支座與混凝土表面的摩阻阻系數(shù)采用0.3；與鋼板的摩阻系系數(shù)采用0.2；（四）成品板式橡橡膠支座的選配成品的板式橡膠支支座早已形成系列列，故在一般情況況下，沒有必要自自行設(shè)計支座，只只需根據(jù)標準成品品支座的目錄，選選配合適的產(chǎn)品。。我國交通