橋梁支座的概述類型構(gòu)造及計(jì)算

橋梁支座的概述、類型、構(gòu)造及計(jì)算第一節(jié)概述第二節(jié)支座的類型和構(gòu)造第三節(jié)支座計(jì)算第一節(jié)概述1.支座的作用和要求2.支座的布置1.支座的作用和要求

位置：支座設(shè)置在橋梁的上部結(jié)構(gòu)與墩臺之間。支座

作用：把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上，并能夠適應(yīng)活載、溫度變化、混凝士收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角），使上下部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合設(shè)計(jì)的計(jì)算圖式。

支座型式和規(guī)格的選用，要考慮的因素包括橋梁跨徑、支點(diǎn)反力、對建筑高度的要求、適應(yīng)單向和多向位移及其位移量的需要，以及防震、減震的需要。

橋梁支座的布置方式：主要根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)型式及橋梁的寬度確定。

簡支梁橋一端設(shè)固定支座，另一端設(shè)活動支座。

鐵路橋梁由于橋?qū)捿^小，支座橫向變位很小，一般只需設(shè)置單向（縱向）活動支座。

公路梁橋由于橋面較寬，要考慮支座橫橋向移動的可能性。2.支座的布置連續(xù)梁橋每聯(lián)（由兩伸縮縫之間的若干跨組成）只設(shè)一個(gè)固定支座。為避免梁的活動端伸縮量過大，固定支座宜布置在每聯(lián)長度的靠中間支點(diǎn)處。但若該處墩身較高，則應(yīng)考慮避開，或采取特殊措施，以避免該墩頂承受過大的水平力。曲線連續(xù)梁橋的支座布置會直接影響到梁的內(nèi)力分布，同時(shí)，支座的布置應(yīng)使其能充分適應(yīng)曲梁的縱、橫向自由轉(zhuǎn)動和移動的可能性。曲線箱梁中間常設(shè)單支點(diǎn)支座，僅在一聯(lián)范圍內(nèi)的梁的端部（或橋臺上）設(shè)置雙支座，以承受扭矩。有意將曲梁支點(diǎn)向曲線外側(cè)偏離，可調(diào)整曲梁的扭矩分布。當(dāng)橋梁位于坡道上時(shí)，固定支座座應(yīng)設(shè)在較低低一端，以使使梁體在豎向向荷載沿坡道道方向分力的的作用下受壓壓，以便能抵抵消一部分豎豎向荷載產(chǎn)生生的梁下緣拉拉力；當(dāng)橋梁梁位于平坡上時(shí)，固定支座座宜設(shè)在主要要行車方向的的前端。橋梁的使用效效果，與支座座能否準(zhǔn)確地地發(fā)揮其功能能有著密切的的關(guān)系，因此此在安放支座座時(shí)，應(yīng)使成成橋后的上部部結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)點(diǎn)位置與下部部結(jié)構(gòu)的支座座中線對齊。。如果考慮到工工后徐變，可可能需要設(shè)置置預(yù)偏量。第二節(jié)支座座的類型和構(gòu)構(gòu)造1.支座的類型2.支座的構(gòu)造3.支座的選擇1.支座的類型按制作材料：：鋼支座聚四氟乙烯支座橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座混凝土支座鉛支座按支座容許變變形：固定支座單向活動支座多向活動支座按能否承受拉拉力：只受壓支座拉壓支座2.支座的構(gòu)造2.1簡易支座采用幾層油毛毛氈或石棉制制成，壓實(shí)后后的厚度不小小于1cm，可用于跨徑小小于10m的的板梁橋。2.2鋼支座鋼支座是靠鋼鋼部件的滾動、搖動和和滑動來實(shí)現(xiàn)支座的的位移和轉(zhuǎn)動動功能的。它它的特點(diǎn)是承承載能力強(qiáng)，，能適應(yīng)橋梁梁的位移和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的需要，，目前仍應(yīng)用用于鐵路橋梁梁。鋼支座常用的的有鑄鋼支座和新型鋼支座。2.2.1鑄鋼支座鑄鋼支座采用用碳素鋼或優(yōu)優(yōu)質(zhì)鋼經(jīng)過制制模、翻砂、、鑄造、熱處處理、機(jī)械加加工和表面處處理制成，是是一種傳統(tǒng)型型式的支座。。視跨度與荷載載的大小，鋼鋼支座有平板板支座、弧形形支座、搖軸軸支座、輥軸軸支座等幾種種型式。各類支座基本本上都由可以以相對擺動的的上、下擺組組成。搖軸與與輥軸支座還還包括搖軸（（可以看作下下擺）、輥軸軸與底板。（1）平板支座平板支座的上、下擺就是兩塊平板板。固定支座的上、下平板板間用鋼銷固固定?；顒又ё粚⑸掀桨邃N銷孔改成長圓圓形。平板支支座構(gòu)造簡單、加加工容易，但但反力不集中中，梁端不能能自由轉(zhuǎn)動，，伸縮時(shí)要克克服較大的摩摩阻力，故只適用于于小跨度的梁梁。（2）弧形支座弧形支座是將將平板支座上、下擺的平面接觸改改為弧面接觸觸。這樣，反反力便能集中傳遞，梁端也能自由轉(zhuǎn)動。但伸縮時(shí)仍要克服較大大的摩阻力，所以仍只適適用于較小跨跨度的梁。（3）搖軸支座搖軸支座由上上擺、底板和和兩者之間的的輥?zhàn)咏M成。。將圓輥多余余部分削去成成為扇形，就就形成搖軸。。搖軸支座能滿滿足活動支座座的各項(xiàng)要求求。搖軸的直直徑可以加大大，承載能力力可以提高。。但支承反力力越大，相應(yīng)應(yīng)地要求輥?zhàn)幼樱〒u軸）的的直徑也越大大，這就使支支座高度變得得很大。（4）輥軸支座輥軸支座能滿滿足活動支座座的各項(xiàng)要求求。由于反力力是通過若干干輥軸壓在底底板上的，因因此輥?zhàn)拥闹敝睆娇梢噪S其其個(gè)數(shù)的增多多而減小，反反力也可分散散而均勻地分分布到墩臺墊墊石面上。輥輥軸支座適用用于各種大型型橋梁。輥軸軸的個(gè)數(shù)視承承載力大小而而定，一般為為2～10個(gè)。鑄鋼支座能較較好地適應(yīng)不不同跨度橋梁梁的要求，但但支座構(gòu)造復(fù)復(fù)雜，用鋼量量大，大型輥輥軸支座可高高達(dá)數(shù)米。當(dāng)當(dāng)弧面半徑很很大時(shí)，若積積有污垢，就就轉(zhuǎn)動不靈，，需要定期養(yǎng)養(yǎng)護(hù)。目前公路橋梁梁已較少采用用鑄鋼支座，，鐵路橋梁也也開始使用盆盆式橡膠支座座。2.2.2新型鋼支座新型鋼支座主主要有：不銹鋼或合金金鋼支座、滑滑板鋼支座、、球面支座。。特點(diǎn)：①采用不銹鋼鋼或高級合金金鋼材料制造造，支座可封封閉在油箱內(nèi)內(nèi)，以防生銹銹并減少維護(hù)護(hù)或免維護(hù)；；②對承受接觸觸應(yīng)力的部分分進(jìn)行表面硬硬化處理，以以提高其容許許承載力；③支座的轉(zhuǎn)動動部分采用鋼鋼制或黃銅制制成的球冠形形，在球冠的的上、下分別別設(shè)置聚四氟氟乙烯板以減減少摩阻力，，構(gòu)成球面（（型）支座。。球面支座板式橡膠支座座有矩形和圓形。支座的橡膠材材料以氯丁橡橡膠為主，也也可采用天然然橡膠。氯丁丁橡膠一般用用于最低氣溫溫不超過-25℃的地區(qū)，天然然橡膠用于-30℃-40℃的地區(qū)。根據(jù)試驗(yàn)分析析，橡膠壓縮縮彈性模量E、容許壓應(yīng)力力[]和容許剪切角角[tgr]的數(shù)值，均與與支座的形狀狀系數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為橡橡膠支座的承承壓面積與自自由表面積之之比。2.3橡膠支座2.3.1板式橡膠支座座矩形支座形狀狀系數(shù)為：式中：a順橋方向橡膠膠支座的長度度；b橫橋方向橡膠膠支座的寬度度；t中間橡膠層的的厚度。為滿足橡膠的的容許壓應(yīng)力力和使支座能能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的要求，，支座的長度度a與寬度b之比取決于主主梁下的有效效寬度及所需需的剪切角。一般應(yīng)充分利利用有效寬度度b，而盡可能減減小a的尺寸，以降降低轉(zhuǎn)動阻抗抗力矩。根據(jù)支座穩(wěn)定定的要求，支支座的總厚度度不得大于平平面最小尺寸寸的30%。構(gòu)造特點(diǎn)：常用的板式橡橡膠支座采用用薄鋼板或鋼鋼絲網(wǎng)作為加加勁層以提高高支座的豎向向承載能力。。變形機(jī)理：（1）不均勻彈性性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動；（2）剪切變形實(shí)實(shí)現(xiàn)水平位移移；（3）無固定和活活動支座之分分。性能指標(biāo)：（1）容許應(yīng)力；；（2）彈性模量和和剪切模量（（3）容許剪切的的正切值。適用范圍：支座反力為70－3600kN的公路、城市市橋梁。2.3.2四氟滑板式橡膠支支座橋梁球冠圓板式橡橡膠支座球冠圓板式橡膠支支座在有一定縱橫橫坡下優(yōu)于普通平平面圓式橡膠支座座，它能有效可靠靠地將上部結(jié)構(gòu)的的荷載傳遞給下部部結(jié)構(gòu)，改善在安安裝過程中產(chǎn)生的的偏壓脫空等不良良現(xiàn)象，適用于各各種布置復(fù)雜，縱縱坡較大的立交橋橋及高架橋。2.3.3其它類型板式橡膠膠支座坡型板式橡膠支座座鉛芯橡膠支座2.4橋梁盆式橡膠膠支座盆式橡膠支座是鋼鋼構(gòu)件與橡膠組合合而成的新型橋梁梁支座。具有承載載能力大、水平位位移量大、轉(zhuǎn)動靈靈活等特點(diǎn)，適用用于支座承載力為為1000KN以上的大跨徑橋梁梁。盆式橡膠支座分固定支座與活動支座?；顒优枋较鹉z支支座由上支座板、、聚四氟乙烯板、、承壓橡膠塊、橡橡膠密封圈、中間間支座板、鋼緊箍箍圈、下支座板以以及上下支座連接接板組成。組合上上、中支座板構(gòu)造造或利用上下支座座連接板即可形成成固定支座。盆式橡膠支座構(gòu)造造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.不銹鋼滑板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈固定與滑動盆式橡橡膠支座多向活動支座（SX）縱向活動支座（DX）固定支座（GD）應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的的跨徑、支點(diǎn)反力力的大小、梁體的的變形程度等因素素來選取支座類型型。中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座大、中跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座鐵路橋采用盆式橡膠支座和鋼支座3．支座的選擇支座承載力大小的的選擇，應(yīng)根據(jù)橋梁恒載、活載的支點(diǎn)反力之和及墩臺上設(shè)置置的支座數(shù)目來計(jì)算。合適的盆式橡膠支支座一般為：最大反力不超過支支座容許承載力的的5%，最小反力不低于于容許承載力的80%。規(guī)定最小反力的目目的是保證支座具具有良好的滑移性性能，因?yàn)榫鬯姆蚁┌宓哪ゲ料迪禂?shù)與壓力成反比比，如果低于規(guī)定定的數(shù)值，則磨擦擦系數(shù)將會增大。。支座選配時(shí)，一般般不必過多擔(dān)心支支座的安全儲備，，比如計(jì)算得到一一個(gè)支座的最大反反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力力為4000的支座，這是因?yàn)闉?000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?yàn)?000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(shí)際的安全系系數(shù)一般在4～5以上。第三節(jié)支支座計(jì)算1.支座所受荷載2.板式橡膠支座的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）在計(jì)算汽車荷載支支座反力時(shí)，應(yīng)計(jì)入沖擊影響力力。當(dāng)支座可能出現(xiàn)現(xiàn)上拔力時(shí)，應(yīng)分分別計(jì)算支座的最大豎向力和最大上拔力。（2）直線橋梁的支座座，一般僅需計(jì)入入縱向水平力。斜橋和彎橋的支支座，還需要考慮慮由于汽車荷載的的離心力或其它原原因如風(fēng)力等產(chǎn)生生的橫向水平力。1.支座所受荷載（3）汽車荷載產(chǎn)生的的制動力，應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范范要求，根據(jù)車道道數(shù)確定。剛性墩墩臺各種支座傳遞遞的制動力，按規(guī)規(guī)范中的規(guī)定采用用。其中，規(guī)定每每個(gè)活動支座傳遞遞的制動力不得大大于其摩阻力；當(dāng)當(dāng)采用厚度相等的的板式橡膠支座時(shí)時(shí)，制動力可平均均分配至各支座。。（4）對于梁橋，地震地區(qū)橋梁支座的外力計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)的地震烈度，按按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行計(jì)計(jì)算和組合。2.板式橡膠支座的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(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(jì)。2.1支座平面尺寸式中：Nmax--運(yùn)營階段由橋上全全部恒載與活載(包括沖擊力)所產(chǎn)生的最大支點(diǎn)點(diǎn)反力；A--橡膠支座平面面積積，矩形支座為ab，圓形支座為/4；[σ]--橡膠支座的平均容容許壓應(yīng)力，當(dāng)支支座形狀系數(shù)S>8時(shí)[]=10，當(dāng)5S8時(shí)[]=7～9。2.2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(shí)現(xiàn),與t的關(guān)系為：ah[tgγ]--橡膠片容許剪切角角的正切，可取用用0.5～0.7，不計(jì)活載制動力力時(shí)用0.5；計(jì)及活載制動力力時(shí)取用0.7，則上式可寫成：：ΔD---由上部結(jié)構(gòu)溫度變變化、橋面縱坡等等因素，引起支座座頂面相對于底面面的水平位移。當(dāng)當(dāng)跨徑為L的簡支梁橋兩端采采用等厚橡膠支座座時(shí)，因溫度變化化每個(gè)支座承擔(dān)的的水平位移可取簡簡支梁向溫變變形形的一半，即：HT--活載制動力在一個(gè)個(gè)支座上的水平力力；G---橡膠的剪切模量；；A---橡膠支座的面積。。ΔL--由制動力引起在支支座頂面相對于底底面的水平位移，，可按下式計(jì)算：：2.3支座偏轉(zhuǎn)與平均壓壓縮變形驗(yàn)算主梁受荷撓曲時(shí)，，梁端將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動動角為(如下圖)