橋梁支座基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義（PPT28）

第六章章橋橋梁的的支座座第一節(jié)節(jié)概概述支座的的作用用傳遞上上部結(jié)結(jié)構(gòu)的的各種種荷載載適應(yīng)溫溫度、、收縮縮徐變變等因因素產(chǎn)產(chǎn)生的的位移移按受力力特性性分為為固定支支座活動支支座：：豎向向力支座布布置簡支梁梁橋一一般一一端采采用固固定支支座,一端采采用活活動支支座.連續(xù)梁梁一般般每一一聯(lián)中中的一一個橋橋墩設(shè)設(shè)固定定支座座.支座的的設(shè)置置應(yīng)有有利于于墩臺臺傳遞遞水平平力.水平力力豎向力力第二節(jié)節(jié)支支座的的類型型和構(gòu)構(gòu)造支座通通常用用鋼，，橡膠膠等材材料來來制造造主要要類型型有：：簡易支支座弧形鋼鋼板支支座橡膠支支座板式橡橡膠支支座盆式橡橡膠支支座應(yīng)根據(jù)據(jù)橋梁梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的跨跨徑、、支點(diǎn)點(diǎn)反力力的大大小、、梁體體的變變形程程度等等因素素來選選取支支座類類型。。中小跨跨度公公路橋橋一般般采用用板式式橡膠膠支座座大跨度度連續(xù)續(xù)梁橋橋一般般采用用盆式式橡膠膠支座座鐵路橋橋采用用鋼支支座一、簡簡易支支座采用幾幾層油油毛氈氈或石石棉制制成，，壓實(shí)實(shí)后的的厚度度不小小于1cm，可用于于跨徑徑小于于10m的板梁梁橋。。二、鋼鋼支座座1、弧形形鋼支支座適用范范圍：：跨徑徑1020m構(gòu)造特特點(diǎn)：：由上上下墊墊板所所組成成，下下墊板板頂面面切剝剝成圓圓柱體體。固固定支支座需需在上上墊板板上做做齒槽槽（或或銷孔孔），，在下下墊板板上焊焊以齒齒板（（或銷銷釘）），安安裝后后使齒齒板嵌嵌入齒齒槽(或銷釘釘伸入入銷孔孔)，以保保證上上下墊墊板之之間不不發(fā)生生相對對水平平位移移安裝要要點(diǎn)其它鋼鋼支座座2、其它它鋼支支座板式橡橡膠支支座有有矩形形和圓圓形。。支座座的橡橡膠材材料以以氯丁丁橡膠膠為主主，也也可采采用天天然橡橡膠。。氯丁丁橡膠膠一般般用于于最低低氣溫溫不超超過-250C的地區(qū)區(qū)，天天然橡橡膠用用于-300C-400C的地區(qū)區(qū)。根根據(jù)試試驗(yàn)分分析，，橡膠膠壓縮縮彈性性模量量E、容許許壓應(yīng)應(yīng)力[]和容許許剪切切角[tgr]的數(shù)值值，均均與支支座的的形狀狀系數(shù)數(shù)S有關(guān)。。形狀狀系數(shù)數(shù)為橡橡膠支支座的的承壓壓面積積與自自由表表面積積之比比，矩矩形支支座為為：式中：：a順橋方方向橡橡膠支支座的的長度度；b橫橋方方向橡橡膠支支座的的寬度度；t中間橡橡膠層層的厚厚度。。為滿足足橡膠膠的容容許壓壓應(yīng)力力和使使支座座能適適應(yīng)梁梁端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的的要求求，支支座的的長度度a與寬度度b之比取取決于于主梁梁下的的有效效寬度度及所所需的的剪切切角。一般般應(yīng)充充分利利用有有效寬寬度b，而盡盡可能能減小小a的尺寸寸，以以降低低轉(zhuǎn)動動阻抗抗力矩矩（它它與a5成正比比）。。根據(jù)據(jù)支座座穩(wěn)定定的要要求，，支座座的總總厚度度不得得大于于平面面最小小尺寸寸的30%。三、橡橡膠支支座1、板式式橡膠膠支座座bat形狀系系數(shù)構(gòu)造特特點(diǎn)：：常用用的板板式橡橡膠支支座采采用薄薄鋼板板或鋼鋼絲網(wǎng)網(wǎng)作為為加勁勁層以以提高高支座座的豎豎向承承載能能力。。變形機(jī)機(jī)理：：（1）不均均勻彈彈性壓壓縮實(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動；；（2）剪切切變形形實(shí)現(xiàn)現(xiàn)水平平位移移；（（3）無固固定和和活動動支座座之分分。性能指指標(biāo)：：（1）容許許應(yīng)力力；（（2）彈性性模量量和剪剪切模模量（（3）容許許剪切切的正正切值值。適用范范圍：：支座座反力力為70－3600kN的公路路、城城市橋橋梁。。局限性性：2、四氟氟滑板板式橡橡膠支支座橋梁球球冠圓圓板式式橡膠膠支座座3、其它它類型型板式式橡膠膠支座座坡型板板式橡橡膠支支座鉛芯橡橡膠支支座4、橋梁盆盆式橡橡膠支支座盆式橡橡膠支支座是是鋼構(gòu)構(gòu)件與與橡膠膠組合合而成成的新新型橋橋梁支支座。。具有有承載載能力力大、、水平平位移移量大大、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動靈靈活等等特點(diǎn)點(diǎn)，適適用于于支座座承載載力為為1000KN以上的的大跨跨徑橋橋梁。。盆式橡膠支支座分固定定支座與活活動支座。。活動盆式式橡膠支座座由上支座座板、聚四四氟乙烯板板、承壓橡橡膠塊、橡橡膠密封圈圈、中間支支座板、鋼鋼緊箍圈、、下支座板板以及上下下支座連接接板組成。。組合上、、中支座板板構(gòu)造或利利用上下支支座連接板板即可形成成固定支座座。盆式橡膠支支座構(gòu)構(gòu)造造要點(diǎn)1.鋼盆2.承壓橡膠板板3.鋼襯板4.聚四氟乙烯烯板5.上支座板6.不銹鋼滑板板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈固定與滑動動盆式橡膠膠支座多向活動支支座（DX）縱向活動支支座（ZX）固定支座（（GD）5、其它支座座QGZ球型鋼支座座QGZ球型鋼支座座（四）成品品盆式橡膠膠支座的選選配１．成品盆盆式橡膠支支座的系列列成品盆式橡橡膠支座的的主要系列列有：GPZ、TPZ-1等。其中，，GPZ表示由我國國交通部中中交公路規(guī)規(guī)劃設(shè)計院院設(shè)計的系系列盆式橡橡膠支座；；TPZ-1則表示我國國鐵道部科科學(xué)研究院院設(shè)計的系系列盆式橡橡膠支座。。另外，還還有其它科科研院所設(shè)設(shè)計的類同同系列的盆盆式橡膠支支座。這些些系列支座座，適用于于各類橋梁梁及具類似似受力與變變形特性的的工程結(jié)構(gòu)構(gòu)，并非有有明確的公公路、鐵路路或其它工工程結(jié)構(gòu)之之分。各種種系列的盆盆式橡膠支支座噸位一一般從1000起至50000，最多分為為近40個級；并以以DX、SX、GD分別表示單單向、雙雙向活動支支座及固定定支座，而而GDZ則為抗震型型固定支座座的代號。。２．成品盆盆式橡膠支支座的地區(qū)區(qū)適用性成品盆式橡橡膠支座的的適用地區(qū)區(qū)應(yīng)考慮溫溫度和地震震兩個因素素。以確定定適配常溫溫型或耐寒寒型支座和和采用何種種震型支座座或抗震措措施。3．各種類型型成品盆式式橡膠支座座的合理選選配盆式橡膠支支座能否適適用于所設(shè)設(shè)計的橋梁梁，當(dāng)然首首先考慮的的是其容許許轉(zhuǎn)角及水水平能承受受的推力能能否滿足要要求。一般般來說，GPZ、TPZ-1等系列的支支座對這兩兩個要求均均能滿足。。若轉(zhuǎn)角和和水平推力力超出容許許范圍，則則需要改變變支座的設(shè)設(shè)計。轉(zhuǎn)角角特大，可可采用球型型支座。關(guān)于在橋梁梁設(shè)計中支支座如何合合理選用問問題，即究究竟選用何何種類型的的支座，則則需根據(jù)橋橋梁結(jié)構(gòu)圖圖式的要求求決定。當(dāng)當(dāng)然，在一一般情況下下，固定端端選用固定定支座，活活動端選用用活動支座座。但若橫橫橋向伸縮縮值不容忽忽視的時候候，結(jié)構(gòu)圖圖式的固定定端就不能能單一采用用GD類型的支座座。這是由由于現(xiàn)代橋梁的的橋面越來來越寬，超超過20已屢見不鮮鮮，這時由由溫度等因因素引起的的橫橋向伸伸、縮量便便不可忽略略了，有的的可達(dá)到中中等跨徑橋橋梁縱向的的伸縮量。。為保證梁梁不發(fā)生縱縱向位移，，又能滿足足多梁式寬寬橋的橫橋橋向位移，，這時可將將單方向活活動支座轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過90°橫置梁下(如圖2-7-9)，使其順橋橋向起固定定支座的作作用下，而而橫橋向則則起活動支支座的作用用。4．成品盆式式橡膠支座座承載能力力的合理選選擇支座承載力力大小的選選擇，應(yīng)根根據(jù)橋梁恒恒載、活載載的支點(diǎn)反反力之和及及墩臺上設(shè)設(shè)置的支座座數(shù)目來計計算。合適適的支座一一般為：最最大反力不不超過支座座容許承載載力的5%，最小反力力不低于容容許承載力力的80%。規(guī)定最小小反力的目目的是保證證支座具有有良好的滑滑移性能，，因?yàn)榫鬯乃姆蚁┌灏宓哪ゲ料迪禂?shù)與壓力力成反比，，如果低于于規(guī)定的數(shù)數(shù)值，則磨磨擦系數(shù)將將會增大。。支座選配配時，一般般不必過多多擔(dān)心支座座的安全儲儲備，比如如計算得到到一個支座座的最大反反力為4100，最小反力力為3700，那就選用用承載力為為4000的支座，這這是因?yàn)?000支座的允許許支反力變變化范圍是是3200～4200，不要從更更安全的角角度考慮加加大支座的的承載力而而選用5000的支座。因因?yàn)?000支座最低合合適的承載載力是4000，而最小支支反力3700已小于此值值，故不適適宜選用。。雖然我們們規(guī)定最大大反力，不不超過容許許承載力的的5%，但支座實(shí)實(shí)際的安全全系數(shù)一般般在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(dāng)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(fēng)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(dāng)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(jìn)行計算和組合。第三節(jié)、支支座計算一、支座受受力特點(diǎn)二、板式橡橡膠支座的的設(shè)計計算算（一）支座座尺寸確定定根據(jù)橡膠支支座和支承承墊石混凝凝土的壓應(yīng)應(yīng)力不超過過它們相應(yīng)應(yīng)容許承壓壓應(yīng)力的要要求，確定定支座平面面面積。在在一般情況況下，面積積由橡膠支支座控制設(shè)設(shè)計：式中：--運(yùn)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(diǎn)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(dāng)支座形狀系數(shù)S>8時，[]=10；當(dāng)5S8時，[]=7～9支座平面尺尺寸支座高度梁式橋的主主梁由溫度度變化等因因素在支座座處產(chǎn)生的的縱向水平平位移，依靠全部橡橡膠片的剪剪切變形t來實(shí)現(xiàn),與t的關(guān)系為：：ah由有--橡膠片容許許剪切角的的正切，可可取用0.5～0.7，不計活載載制動力時用0.5；計及活載載制動力時時取用0.7，則上式可可寫成：---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(dāng)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(dān)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）支座座偏轉(zhuǎn)與平平均壓縮變變形驗(yàn)算主梁受荷撓撓曲時，梁梁端將產(chǎn)生生轉(zhuǎn)動角為為(如下圖)，但不允許許其與支座座間產(chǎn)生脫脫空現(xiàn)象。。梁端轉(zhuǎn)動動時，支座座就受到一一個偏心豎豎向力的作作用，表面面將產(chǎn)生不不均勻的壓壓縮變形，，一端為另另一一端為，，其其平均壓縮縮變形，，根據(jù)下下式計算Nh式中：E--橡膠支座的的彈性模量量。當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)時，可可查閱<<公路鋼筋混凝土及預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)范>>JTJ023-85，其值與支支座的形狀狀系數(shù)有關(guān)，也也可按下式式計算若梁端轉(zhuǎn)角角已知，或按按<<材料力學(xué)>>公式算得，，則有：時，表示支支座與梁底底產(chǎn)生了部部分脫空，，支座是局局部承壓。。因此設(shè)計計時必須保保證<<公路鋼筋混混凝土及預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)范>>規(guī)定，橡膠膠支座的最最大平均壓壓縮變形不不應(yīng)大于支支座橡膠總總厚的的0.05倍。其中，a為主梁跨徑徑方向的支支座尺寸，，又因固當(dāng)（三）支座座抗滑性驗(yàn)驗(yàn)算橡膠支座一一般直接擱擱置在墩臺臺與梁底之之間，在它它受到梁體體傳來的水水平力后，，應(yīng)保證支支座不滑動動，亦即支支座與混凝凝土之間要要有足夠大大的摩阻力力來抵抗水水平力，故故應(yīng)滿足下下式：無活