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1、第八章 橋梁的支座,支座的作用和要求 支座的布置 支座的類型與構(gòu)造 支座的設(shè)計與計算,支座的作用： 1.把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上； 2.適應活載、溫度變化、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角）； 3.使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合設(shè)計的計算圖式。,第一節(jié) 概述,按受力特性分類： 固定支座：傳遞豎向力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動但不能水平移動。 活動支座： 多向活動支座（縱向、橫向均可自由移動） 單向活動支座（僅一個方向可自由移動）,1、簡支、懸臂梁橋：一端固定，另一端活動。 固定支座的布置原則： 橋跨結(jié)構(gòu)：使梁的下緣在制動力的作用下受壓，例如布置在行車方向的前方。 橋

2、墩：使制動力的方向指向橋墩中心，使墩頂圬工在制動力作用下受壓而不受拉。 橋臺：使制動力的方向指向堤岸，使墩臺頂部圬工受壓，并能平衡一部分臺后土壓力。,支座的布置,2、連續(xù)梁橋 每聯(lián)只設(shè)一個固定支座。 為避免梁的活動端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。 若墩身較高，則應考慮避開，或采取特殊措施，以避免墩身承受水平力過大。,說明：1、固定、活動支座的布置應以有利于墩臺傳遞縱向水平力為原則。,2、寬橋、彎橋、震區(qū)橋 3、拉壓支座,平坡時，固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端。,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：,簡易支座,弧形鋼板支座,橡膠支座,,板式橡膠支座

3、盆式橡膠支座,,應根據(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。 在支座部位的梁端和墩臺頂面布設(shè)鋼筋網(wǎng)加強。,二、弧形鋼板支座,靠鋼部件的滾動、搖動和滑動來完成支座的位移和轉(zhuǎn)動的。 承載能力強，能適應橋梁的位移和轉(zhuǎn)動的需要，目前仍廣泛應用于鐵路橋梁。,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

4、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 常用：鑄鋼支座、特種鋼支座。,三、擺柱式支座、混凝土鉸,構(gòu)造簡單、加工方便、節(jié)省鋼材、造價低、結(jié)構(gòu)高度小、安裝方便 適應任意方向的變形（寬橋、曲線橋和斜橋） 橡膠的彈性能消減上、下部結(jié)構(gòu)所受的動力作用，對于抗震十分有利。,四、橡膠支座,1、板式橡膠支座,,適用條件：30m以下中、小 橋梁最常用的支座形式之一， 主要用于混凝土梁 變位機理：不均勻壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)角變位；剪切變形實現(xiàn)水平位移。,說明：板式橡膠支座無固定與活動之分,可采用高度不同 的橡膠板來調(diào)節(jié)各支座傳遞的水平力和位移,目前常用板式橡膠

5、支座 材料選用：氯丁橡膠（-2560） 天然膠（-3560） 三元乙丙膠（-4060） （1）無加勁層的純橡膠支座 一層純橡膠，承載能力小，只用于小跨徑橋,有加勁層的板式橡膠支座 用薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作加勁層，國內(nèi) 定形產(chǎn)品規(guī)格很多，參見公路橋 梁板式橡膠支座(JT/T4-93) 支承反力：10010000kN， 厚度：14mm（兩層鋼板）開始 形狀：矩形、圓形（斜橋或圓柱形墩）,根據(jù)試驗分析，橡膠壓縮彈性模量E、容許壓應力和容許剪切角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

6、 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力和使支座能適應梁端轉(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%。,2、聚四氟乙烯滑板式橡膠支座活動支座,構(gòu)造：普通板式橡膠支座+聚四氟乙烯板（24mm）梁 底設(shè)不銹鋼板（f=0.06 ） 適用：較大跨度簡支梁橋、橋面連續(xù)的橋梁和連續(xù)梁橋； 頂推施工滑板,3、球冠圓板式橡膠支座改進的圓板式橡膠支座,純橡膠制成球型表面（hmax=410mm）分

7、為 球冠圓板式橡膠支座和球冠圓板式四氟乙烯橡膠支座,坡型板式橡膠支座,其它類型板式橡膠支座,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。活動盆式橡膠支座由上支座板、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,盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點,1.鋼盆 2.承壓橡膠板 3.鋼襯板 4.聚四氟乙烯板 5.上支座板 6.

8、不銹鋼滑板 7.鋼緊箍圈 8.密封膠圈,固定與滑動盆式橡膠支座,多向活動支座（DX）,縱向活動支座（ZX）,固定支座（GD）,5、其它支座,QGZ球型鋼支座,QGZ 球型鋼支座,四、成品盆式橡膠支座的選配 、成品盆式橡膠支座的系列 成品盆式橡膠支座的主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表示由我國交通部中交公路規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計的系列盆式橡膠支座；TPZ-1則表示我國鐵道部科學研究院設(shè)計的系列盆式橡膠支座。另外，還有其它科研院所設(shè)計的類同系列的盆式橡膠支座。這些系列支座，適用于各類橋梁及類似受力與變形特性的工程結(jié)構(gòu)，并非有明確的公路、鐵路或其它工程結(jié)構(gòu)之分。各種系列的盆式橡膠支座噸位

9、一般從1000起至50000，最多分為近40個級；并以DX、SX、GD分別表示單向 、雙向活動支座及固定支座，而GDZ則為抗震型固定支座的代號。,、成品盆式橡膠支座的地區(qū)適用性 成品盆式橡膠支座的適用地區(qū)應考慮溫度和地震兩個因素。以確定適配常溫型或耐寒型支座和采用何種震型支座或抗震措施。,3、各種類型成品盆式橡膠支座的合理選配 盆式橡膠支座能否適用于所設(shè)計的橋梁，當然首先考慮的是其容許轉(zhuǎn)角及水平能承受的推力能否滿足要求。一般來說，GPZ、TPZ-1等系列的支座對這兩個要求均能滿足。若轉(zhuǎn)角和水平推力超出容許范圍，則需要改變支座的設(shè)計。轉(zhuǎn)角特大，可采用球型支座。,關(guān)于在橋梁設(shè)計中支座

10、如何合理選用問題，即究竟選用何種類型的支座，則需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖式的要求決定。當然，在一般情況下，固定端選用固定支座，活動端選用活動支座。但若橫橋向伸縮值不容忽視的時候，結(jié)構(gòu)圖式的固定端就不能單一采用GD類型的支座。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋面越來越寬，超過20米已屢見不鮮，這時由溫度等因素引起的橫橋向伸、縮量便不可忽略了，有的可達到中等跨徑橋梁縱向的伸縮量。為保證梁不發(fā)生縱向位移，又能滿足多梁式寬橋的橫橋向位移，這時可將單方向活動支座轉(zhuǎn)過90橫置梁下(如圖2-7-9)，使其順橋向起固定支座的作用下，而橫橋向則起活動支座的作用。,4、成品盆式橡膠支座承載能力的合理選擇 支座承載力大小的選擇，應根

11、據(jù)橋梁恒載、活載的支點反力之和及墩臺上設(shè)置的支座數(shù)目來計算。合適的支座一般為：最大反力不超過支座容許承載力的5%，最小反力不低于容許承載力的80%。規(guī)定最小反力的目的是保證支座具有良好的滑移性能，因為聚四氟乙烯板的磨擦系數(shù)與壓力成反比，如果低于規(guī)定的數(shù)值，則磨擦系數(shù)將會增大。,支座選配時，一般不必過多擔心支座的安全儲備，比如計算得到一個支座的最大反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力為4000的支座，這是因為4000支座的允許支反力變化范圍是32004200 ，不要從更安全的角度考慮加大支座的承載力而選用5000的支座。因為5000支座最低合適的承載力是4000，而最小支反力370

12、0已小于此值，故不適宜選用。雖然我們規(guī)定最大反力，不超過容許承載力的5%，但支座實際的安全系數(shù)一般在5以上。,第三節(jié)、支座計算,一、支座受力特點 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，應計入沖擊影響力。當支座可能出現(xiàn)上拔力時，應分別計算支座 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

13、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，應根據(jù)設(shè)計的地震烈度，按的規(guī)定進行計算和組合。,二、板式橡膠支座的設(shè)計計算,（一）支座尺寸確定,根據(jù)橡膠支座和支承墊石混凝土的壓應力不超過它們相應容許承壓應力的要求，確定支座平面面積。在一般情況下，面積由橡膠支座控制設(shè)計：,支座平面尺寸,對于橡膠板,對于混凝土,支座高度,梁式橋的主梁由溫度變化等因素在支座處產(chǎn)生的縱向水平位移，依靠全部橡膠片的剪切變形t來實現(xiàn), 與t的關(guān)系為：,,,,a,h,,由,有,,,--橡膠片容許剪切角的正切，可取用0.50.7，不計活載制動力時用0.5；計及活載制動力時取用0.7

14、，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，,,--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,A -- 橡膠支座的面積。,G -- 橡膠的剪切模量，,橋規(guī)規(guī)定：,（二）支座偏轉(zhuǎn)與平均壓縮變形驗算,主梁受荷撓曲時，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動角為 (如下圖)，但不允許其與支座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動時，支座就受到一個偏心豎向力的作用，表面將產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，一端為 另一端為 ，其平均壓縮 變

15、形 ，根據(jù)下式計算,,式中： E--橡膠支座的彈性模量。 當無試驗數(shù)據(jù)時，可查閱，其值與支座的形狀系數(shù)有關(guān)，也可按下式計算,,,,,所以 橋規(guī)規(guī)定：,,,（三）支座抗滑性驗算,橡膠支座一般直接擱置在墩臺與梁底之間，在它受到梁體傳來的水平力后，應保證支座不滑動，亦即支座與混凝土之間要有足夠大的摩阻力來抵抗水平力，故應滿足下式：,無活載作用時,有活載作用時,--活載制動力分在一個支座上的水平力；溫度變化等因素分在一個支座上的水平力。,式中,-- 在上部結(jié)構(gòu)重力作用下的支座反力；,--與計算制動力相應的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力； --橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3,--與計算制動

16、力相應的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力；橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3；與鋼板的摩阻系數(shù)采用0.2；,（四）成品板式橡膠支座的選配 成品的板式橡膠支座早已形成系列，故在一般情況下，沒有必要自行設(shè)計支座，只需根據(jù)標準成品支座的目錄，選配合適的產(chǎn)品。 我國交通部頒布的成品板式橡膠支座代號表示方法，按交通部JT標準第5.1條有這樣幾項代碼組成：名稱、型式、規(guī)格及膠種。如GJZ30040047(CR)，表示公路橋梁矩形、平面尺寸300400、厚度為47的氯丁橡膠支座；又如GYZF430054(NR)，表示公路橋梁圓形、直徑300、厚度為54、帶聚四氟乙烯滑板的天然橡膠支座。另外，除常用支座外，還有一些特制支座，如同濟大學橋梁工程系研制的球冠支座、抗震支座等。,