斜拉橋、梁式橋支座設(shè)計(jì)

3.5斜拉橋定義：斜拉橋又又稱斜張張橋，由由斜索、、橋塔、、主梁三三部分組組成，是是一種橋橋面體系系受壓，，支承體體系受拉拉的多次次超靜定定結(jié)構(gòu)。。組成：斜索、橋橋塔、主主梁等。。受力特征征：荷載由斜斜索傳至至塔柱。。近代第一一座斜拉拉橋斯特羅姆海峽橋（瑞典，1955，長182.6m）學(xué)習(xí)階段段：上世紀(jì)60年代初傳傳入我國國；1975年四川、、上海先先后建成成試驗(yàn)性性鋼筋混混凝土斜斜拉橋（75.8m云陽湯溪溪河橋，54m新五橋）；1977年改革開開放；1982年建成220m濟(jì)南黃河河大橋推廣階段段（上世紀(jì)紀(jì)80年代，30余座斜拉拉橋）260m天津永河河大橋，，288m東營黃河河橋（No.1鋼斜拉橋橋），廣廣州海印印橋(單索面，，B35m)，重慶石門門大橋（（230m不對稱獨(dú)獨(dú)塔）高潮潮（上世紀(jì)紀(jì)90年代以后后）南浦大橋橋，楊浦浦大橋，，南京二二橋，南南京三橋橋，銅陵陵長江大大橋，蘇蘇通大橋橋等等世界十大大跨徑斜斜拉橋斜拉橋的主梁軸力主梁軸力力分布隨隨斜拉橋橋支承條條件而變變化借助斜拉拉索的預(yù)預(yù)應(yīng)力，，可以對對主梁進(jìn)進(jìn)行內(nèi)力力調(diào)整連續(xù)梁橋橋與斜拉拉橋主梁梁恒載彎彎矩3.5.1斜拉橋的的分類1、按橋塔布布置方式式?單塔雙跨跨式?雙塔三跨跨式?多塔多跨跨式2、按主梁梁支承條條件?連續(xù)梁式式?單懸臂式式?T形剛構(gòu)式式3、按主梁梁所用材材料?鋼斜拉橋橋?混凝土斜斜拉橋?結(jié)合梁(疊合梁)斜拉橋?混合梁(邊跨混凝凝土、主主跨鋼)斜拉橋1、飄浮體體系構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)：?塔墩固結(jié)結(jié)、塔梁梁分離；；?主梁兩端端設(shè)有支支座，中中間無支支座；?塔、梁之之間設(shè)置置側(cè)向限位位支座。優(yōu)點(diǎn)：?塔柱處的的主梁截截面無負(fù)負(fù)彎矩峰峰值；?溫度、收收縮和徐徐變內(nèi)力力均較小小。缺點(diǎn)：懸臂法施施工時(shí)，，塔柱處處主梁需需臨時(shí)固固結(jié)。使用：廣泛使用用（受力力好）。。2.支承體系系（半漂漂浮體系系）構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)：?塔墩固結(jié)結(jié)；?塔墩上設(shè)設(shè)置豎向向支承（（一般全全設(shè)活動(dòng)動(dòng)支座））；優(yōu)點(diǎn)：在減小縱縱向漂移移和經(jīng)濟(jì)濟(jì)方面有有一定好好處（優(yōu)優(yōu)點(diǎn)不明明顯）缺點(diǎn)：?塔柱處主主梁M-很大；?溫度、收收縮、徐徐變次內(nèi)內(nèi)力仍較較大。措施：采用可調(diào)調(diào)高度的的支座或或彈簧支支承(替代“零零號索””)，并在成橋時(shí)調(diào)調(diào)整支座座反力，，以消除除大部分分收縮、、徐變等等的不利影響。。使用：早期常用用。3.塔梁固結(jié)結(jié)體系構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)：?相當(dāng)于斜斜索加強(qiáng)強(qiáng)的連續(xù)續(xù)梁。優(yōu)點(diǎn)：?主梁中央央段軸向向拉力；；?塔、梁溫溫度力極極小；?塔的內(nèi)力力、溫度度力均最最小。缺點(diǎn)：?墩頂水平平位移較較大?需大噸位位支座（（可能為為萬噸級級）。使用：少用。4.剛構(gòu)體系系構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)：塔、梁、、墩固結(jié)結(jié)優(yōu)點(diǎn)：?省大型支支座；?主梁撓度度??；?施工的穩(wěn)穩(wěn)定性好好；缺點(diǎn)：?主梁固結(jié)結(jié)處M更大；?溫度M大(固結(jié)點(diǎn)、、墩腳處處)；使用：獨(dú)塔、地地基好，，高墩（（附加內(nèi)內(nèi)力小））3.5.3斜拉橋的的構(gòu)造1、拉索（立立面布置置）輻射式（（較少））豎琴式（（中、小小跨徑））扇式（較較多，尤尤其大跨跨徑）星式（較較少）拉索（橫橫截面布布置）雙垂直平平面索面面雙斜面索索面單平面索索面多索面雙垂直平平面索面面優(yōu)點(diǎn)：索的軸力力可抵抗抗作用于于橋梁上上的扭矩矩，抗扭扭能力缺點(diǎn)：視覺效果果無單索索面好。。使用：最常用斜拉索的組成鋼材:抗拉強(qiáng)度度高,彈彈性模量量大、抗抗疲勞性性能好(a)平行粗鋼鋼筋束(b)平行（半半平行））鋼絲束束（鍍鋅鋅鋼絲7mm）(c)平行（半半平行））鋼鉸鉸線束（（鋼鉸鉸線）(d)單股鋼鉸鉸纜（（各層鍍鍍鋅鋼絲絲繞芯絲絲扭轉(zhuǎn)而而成）(e)封閉式剛剛纜（（Z形鍍芯鋼鋼絲組成成封閉索索）防護(hù)措施施：黑色聚乙乙烯套管管2、索塔受力：N（主要））、M，壓彎構(gòu)件件立面布置置形式：：橫向布置置形式橋面較高高時(shí)索塔塔橫向布布置形式式（增加加橫梁））3、主梁板式截面面分離式雙雙箱截面面分離式雙雙肋截面面閉合箱形形截面3.5.4斜拉橋的的設(shè)計(jì)要要點(diǎn)一、計(jì)算手段段高次超靜靜定采采用用有限元元法計(jì)計(jì)算算機(jī)計(jì)算算二、計(jì)算算圖式1、空間結(jié)結(jié)構(gòu)(商用有限限元軟件件)2、平面桿桿系結(jié)構(gòu)構(gòu)索—拉桿單元元梁、塔—梁單元3.6梁式橋支支座支座的作作用傳遞上部部結(jié)構(gòu)的的各種荷荷載；適應(yīng)溫度度、收縮縮徐變等等因素產(chǎn)產(chǎn)生的位位移。支座的分分類按功能分：?固定支座座?活動(dòng)支座座按材料分：?橡膠支座座?鋼支座?鋼筋混凝凝土支座座?簡易油毛毛氈支座座按外形分：?板式支座座?盆式支座座?球型支座座按是否有有特殊功能能分：?普通支座座?拉壓支座座?減震支座座固定、活活動(dòng)支座座示意3.6.1常用支座座1、板式橡膠膠支座特點(diǎn)?簡單、安安裝方便便；?高度小（（14-106mm）；?適應(yīng)任何何方向變變形（適適于寬、、曲、斜斜橋）；；?吸震（地地震區(qū)有有利）；；?支座摩阻阻?。▽Ω叨沼杏欣?。。工作原理理橡膠不均均勻壓縮縮轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角θ，橡膠剪切切變形水水平位移移Δ形狀系數(shù)數(shù)構(gòu)造組成薄鋼片+橡膠片外形矩形—常用；圓形—用于彎橋，，適應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)多向變形形。適用豎向承載力力N=70～3600kN，L≤20m。2、盆式橡膠膠支座特點(diǎn)由鋼構(gòu)件、、橡膠、聚聚四氟乙烯烯板組合而而成；水平位移量量大；轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；；承載能力大大，適用于于支座承載載力1000KN以上的大、中中跨徑橋。。工作原理及及構(gòu)造?不銹鋼板與與聚四氟乙乙烯板相對對滑移Δ；?橡膠板壓縮縮θ；?橡膠板三向向受壓，承承載力大（（千噸級以以上）；；3.6.2特殊功能支支座球形鋼支座座特點(diǎn)?由鋼、四氟氟板組成，，不老化。。?受力均勻；；?轉(zhuǎn)動(dòng)量大（（球形）；；?各向轉(zhuǎn)動(dòng)性性能一致，，適于曲、、寬橋（球球形）；?大噸位；工作原理及及構(gòu)造?平面四氟板板滑移Δ；?球面四氟板板滑移θ。2.拉力支座連續(xù)梁橋、、斜橋、小小半徑曲橋橋，懸臂板板橋（某些些支點(diǎn)產(chǎn)生生拉力）。。處理方式：：加受拉螺螺栓(板式、盆式式、球式)。球形拉力支支座3.抗震支座減震工作原原理：減震器和側(cè)側(cè)摩擦板吸吸收墩臺(tái)傳傳來的部分分水平位移，，減少梁位位移。類型：高阻尼橡膠膠支座、鉛鉛芯支座、、抗震球形形鋼支座。。鉛芯橡膠支支座3.6.3支座的布置置簡支梁、懸懸臂梁橋的的錨固跨、、連續(xù)梁橋橋每聯(lián)均只只設(shè)置一個(gè)個(gè)固定支座座。多跨簡支梁梁橋，一個(gè)個(gè)橋墩不宜宜設(shè)兩個(gè)固固定支座。。連續(xù)梁橋，，每聯(lián)一個(gè)個(gè)固定支座座，且設(shè)于于中間墩。。坡橋，固定定支座設(shè)于于標(biāo)高低的的墩臺(tái)上。。特別寬的橋橋，設(shè)置縱縱橫向均能能移動(dòng)的活活動(dòng)支座，，滿足橫向向變形要求求。彎橋活動(dòng)支支座布置3.6.4支座的計(jì)算算與選擇支座反力的的確定結(jié)構(gòu)自重反反力；活載最不利利狀態(tài)下支支點(diǎn)反力，，汽車荷載載應(yīng)計(jì)入沖沖擊影響力；；正交直線橋橋，計(jì)算縱縱向水平力力（汽車制制動(dòng)力、支支座摩阻力力、溫度變變化/支座變形/橋梁縱坡等等引起）；；斜橋、彎橋橋還需計(jì)算算橫向水平平力（汽車車離心力、、風(fēng)力等引引起）。2、板式橡膠膠支座的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）支座尺寸寸確定一般情況下下，面積由由橡膠支座座控制設(shè)計(jì)計(jì)：支座平面尺尺寸式中：--橋上全部恒恒載與活載載(包括沖擊力力)所產(chǎn)生的最最大支點(diǎn)反反力；--橡膠支座平平面面積，，矩形支座座為ab，圓形支座座為；--橡膠支座的的平均容許許壓應(yīng)力，，當(dāng)支座形形狀系數(shù)S>8時(shí)，[]=10；當(dāng)5S8時(shí)，[]=7～9支座高高度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)。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(jì)活載載制動(dòng)力時(shí)用0.5；計(jì)及活載載制動(dòng)力時(shí)時(shí)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(shí)，因溫度變化每個(gè)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(dòng)力在一個(gè)支座上的水平力；--由制動(dòng)力引起在支座頂面相對于底面的水平位移，可按下式計(jì)算---橡膠的剪切模量，---橡膠支座的面積。AG（2）支座偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)與平均壓壓縮變形驗(yàn)驗(yàn)算主梁受荷撓撓曲時(shí)，梁梁端將產(chǎn)生生轉(zhuǎn)動(dòng)角。。梁端轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，支座座就受到一一個(gè)偏心豎向力的的作用，表表面將產(chǎn)生生不均勻的的壓縮變形形，一端為為,另一端為，，其平均均壓縮變形形，，根據(jù)下式式計(jì)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(shí)，可可按下式計(jì)計(jì)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(shí)，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(jì)計(jì)時(shí)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(jì)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)（3）支座抗滑滑性驗(yàn)算橡膠支座一一般直接擱擱置在墩臺(tái)臺(tái)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(dòng)動(dòng)，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：無活載作用用時(shí)有活載作用用時(shí)---活載制動(dòng)力力分在一個(gè)個(gè)支座上的的水平力；；溫度變化化等因素分分在一個(gè)支座上的水水平力。式中---在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)重力作用用下的支座座反力；---與計(jì)算制動(dòng)動(dòng)力相應(yīng)的的汽車活載載產(chǎn)生的最最小支座反反力；橡膠支座與與混凝土表表面的摩阻阻系數(shù)采用用0.3------與計(jì)算制動(dòng)動(dòng)力相應(yīng)的的汽車活載載產(chǎn)生的最最小支座反反力；橡膠膠支座與混凝土表面面的摩阻系系數(shù)采用0.3；與鋼板的的摩阻系數(shù)數(shù)采用0.2；（4）成品板式橡橡膠支座的的選配成品板式橡橡膠支座在在一般情況況下，不必必自行設(shè)計(jì)計(jì)，只需根根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成成品支座的的目錄，選選配合適的的產(chǎn)品。成品板式橡橡膠支座代代號表示方方法，按交交通部JT標(biāo)準(zhǔn)有這樣樣幾項(xiàng)代碼碼組成：名名稱、型式式、規(guī)格及及