橋梁支座專業(yè)知識講座

第六章橋梁支座第一節(jié)概述

支座作用傳遞上部構(gòu)造多種荷載適應(yīng)溫度、收縮徐變等原因產(chǎn)生位移

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取固定支座,一端采取活動支座.連續(xù)梁一般每一聯(lián)中一種橋墩設(shè)固定支座.支座設(shè)置應(yīng)有助于墩臺傳遞水平力.水平力豎向力1/28第二節(jié)支座類型和構(gòu)造支座一般用鋼，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)橋梁構(gòu)造跨徑、支點反力大小、梁體變形程度等原因來選用支座類型。中小跨度馬路橋一般采取板式橡膠支座大跨度連續(xù)梁橋一般采取盆式橡膠支座鐵路橋采取鋼支座2/28一、簡易支座采取幾層油毛氈或石棉制成，壓實后厚度大于1cm，可用于跨徑小于10m板梁橋。二、鋼支座1、弧形鋼支座適用范圍：跨徑10

20m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)，以確保上下墊板之間不發(fā)生相對水平位移安裝重點其他鋼支座2、其他鋼支座3/28板式橡膠支座有矩形和圓形。支座橡膠材料以氯丁橡膠為主，也可采取天然橡膠。氯丁橡膠一般用于最低氣溫不超出-250C地域，天然橡膠用于-300C

-400C地域。根據(jù)試驗分析，橡膠壓縮彈性模量E、允許壓應(yīng)力[

]和允許剪切角[tgr]數(shù)值，均與支座形狀系數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為橡膠支座承壓面積與自由表面積之比，矩形支座為：式中：a

順橋方向橡膠支座長度；b

橫橋方向橡膠支座寬度；t

中間橡膠層厚度。為滿足橡膠允許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動要求，支座長度a與寬度b之比取決于主梁下有效寬度及所需剪切角

。一般應(yīng)充足利用有效寬度b，而盡也許減小a尺寸，以減少轉(zhuǎn)動阻抗力矩（它與a5成正比）。根據(jù)支座穩(wěn)定要求，支座總厚度不得大于平面最小尺寸30%。三、橡膠支座1、板式橡膠支座4/28bat形狀系數(shù)5/28構(gòu)造特點：常用板式橡膠支座采取薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作為加勁層以提升支座豎向承載能力。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(biāo)：（1）允許應(yīng)力；（2）彈性模量和剪切模量（3）允許剪切正切值。適用范圍：支座反力為70－3600kN馬路、都市橋梁。不足：2、四氟滑板式橡膠支座6/28橋梁球冠圓板式橡膠支座3、其他類型板式橡膠支座7/28坡型板式橡膠支座8/28鉛芯橡膠支座9/284、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。10/28盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造重點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.不銹鋼滑板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈11/2812/28

固定與滑動盆式橡膠支座

多向活動支座（DX）13/28縱向活動支座（ZX）14/28固定支座（GD）15/285、其他支座

QGZ球型鋼支座16/28QGZ球型鋼支座17/28

（四）成品盆式橡膠支座選配１．成品盆式橡膠支座系列成品盆式橡膠支座主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表達由我國交通部中交馬路規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計系列盆式橡膠支座；TPZ-1則表達我國鐵道部科學(xué)研究院設(shè)計系列盆式橡膠支座。另外，尚有其他科研院所設(shè)計類同系列盆式橡膠支座。這些系列支座，適用于各類橋梁及具類似受力與變形特性工程構(gòu)造，并非有明確馬路、鐵路或其他工程構(gòu)造之分。多種系列盆式橡膠支座噸位一般從1000起至50000，最多分為近40個級；并以DX、SX、GD分別表達單向、雙向活動支座及固定支座，而GDZ則為抗震型固定支座代號。２．成品盆式橡膠支座地域適用性成品盆式橡膠支座適用地域應(yīng)考慮溫度和地震兩個原因。以確定適配常溫型或耐寒型支座和采取何種震型支座或抗震措施。18/28

3．多種類型成品盆式橡膠支座合理選配盆式橡膠支座能否適用于所設(shè)計橋梁，當(dāng)然首先考慮是其允許轉(zhuǎn)角及水平能承受推力能否滿足要求。一般來說，GPZ、TPZ-1等系列支座對這兩個要求均能滿足。若轉(zhuǎn)角和水平推力超出允許范圍，則需要變化支座設(shè)計。轉(zhuǎn)角特大，可采取球型支座。有關(guān)在橋梁設(shè)計中支座如何合理選用問題，即究竟選用何種類型支座，則需根據(jù)橋梁構(gòu)造圖式要求決定。當(dāng)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時候，構(gòu)造圖式固定端就不能單一采取GD類型支座。這是由于當(dāng)代橋梁橋面越來越寬，超出20已屢見不鮮，這時由溫度等原因引發(fā)橫橋向伸、縮量便不可忽視了，有可達成中等跨徑橋梁縱向伸縮量。為確保梁不發(fā)生縱向位移，又能滿足多梁式寬橋橫橋向位移，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作用下，而橫橋向則起活動支座作用。19/284．成品盆式橡膠支座承載能力合理選擇支座承載力大小選擇，應(yīng)根據(jù)橋梁恒載、活載支點反力之和及墩臺上設(shè)置支座數(shù)目來計算。合適支座一般為：最大反力不超出支座允許承載力5%，最小反力不低于允許承載力80%。要求最小反力目標(biāo)是確保支座具有良好滑移性能，由于聚四氟乙烯板磨擦系數(shù)與壓力成反比，假如低于要求數(shù)值，則磨擦系數(shù)將會增大。支座選配時，一般無須過多擔(dān)心支座安全儲藏，例如計算得到一種支座最大反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力為4000支座，這是由于4000支座允許支反力變化范圍是3200～4200，不要從更安全角度考慮加大支座承載力而選用5000支座。由于5000支座最低合適承載力是4000，而最小支反力3700已不大于此值，故不宜選用。雖然我們要求最大反力，不超出允許承載力5%，但支座實際安全系數(shù)一般在5以上。20/28

作用在支座上豎向力有構(gòu)造自重反力。在計算汽車荷載支座反力時，應(yīng)計入沖擊影響力。當(dāng)支座也許出現(xiàn)上拔力時，應(yīng)分別計算支座最大豎向力和最大上拔力。

直線橋梁支座，一般僅需計入縱向水平力。斜橋和彎橋支座，還需要考慮由于汽車荷載離心力或其他原因如風(fēng)力等產(chǎn)生橫向水平力。

汽車荷載產(chǎn)生制動力，應(yīng)按照馬路橋涵設(shè)計規(guī)范要求，根據(jù)車道數(shù)確定。剛性墩臺多種支座傳遞制動力，按規(guī)范中要求采取。其中，要求每個活動支座傳遞制動力不得大于其摩阻力；當(dāng)采取厚度相等板式橡膠支座時，制動力可平均分派至各支座。

對于梁橋，地震地域橋梁支座外力計算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計地震烈度，按<<馬路工程抗震設(shè)計規(guī)范>>要求進行計算和組合。第三節(jié)、支座計算一、支座受力特點21/28二、板式橡膠支座設(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壓應(yīng)力不超出它們對應(yīng)允許承壓應(yīng)力要求，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：式中：--運行階段由橋上所有恒載與活載(包括沖擊力)所產(chǎn)生最大支點反力；

A--橡膠支座平面面積，矩形支座為a

b，圓形支座為

/4；--橡膠支座平均允許壓應(yīng)力，當(dāng)支座形狀系數(shù)S>8時，[

]=10；當(dāng)5

S

8時，[

]=7～9

支座平面尺寸22/28

支座高度梁式橋主梁由溫度變化等原因在支座處產(chǎn)生縱向水平位移

，依靠所有橡膠片剪切變形

t來實現(xiàn),

與

t關(guān)系為：

ah

由有23/28--橡膠片允許剪切角正切，可取用0.5～0.7，不計活載制動力時用0.5；計及活載制動力時取用0.7，則上式可寫成：---由上部構(gòu)造溫度變化、橋面縱坡等原因，引發(fā)支座頂面相對于底面水平位移。當(dāng)跨徑為L簡支梁橋兩端采取等厚橡膠支座時，因溫度變化每個支座承當(dāng)水平位移可取簡支梁向溫變變形二分之一，即--活載制動力在一種支座上水平力；--由制動力引發(fā)在支座頂面相對于底面水平位移，可按下式計算---橡膠剪切模量，---橡膠支座面積。AG24/28（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(如下列圖)，但不允許其與支座間產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。梁端轉(zhuǎn)動時，支座就受到一種偏心豎向力作用，表面將產(chǎn)生不均勻壓縮變形，一端為另一端為，其平均壓縮變形，根據(jù)下式計算N

h式中：E--橡膠支座彈性模量。當(dāng)無試驗數(shù)據(jù)時，可查閱<<馬路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范>>JTJ023-85，其值與支座形狀系數(shù)有關(guān)，也可按下式計算25/28若梁端轉(zhuǎn)角

已知，或按<<材料力學(xué)>>公式算得，則有：時，表達支座與梁底產(chǎn)生了部分脫空，支座是局部承壓。因此設(shè)計時必須確保<<馬路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范>>要求，橡膠支座最大平均壓縮變形不應(yīng)大于支座橡膠總厚0.05倍。其中，a為主梁跨徑方向支座尺寸，又因固當(dāng)（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，在它受到梁體傳來水平力后，應(yīng)確保支座不滑動，亦即支座與混凝土之間要有足夠大摩阻力來抵抗水平力，故應(yīng)滿足下式：26/28無活載作用時有活載作用時---活載制動力分在一種支座上水平力；溫度變化等原因分在一種支座上水平力。式中---在上部構(gòu)造重力作用下支座反力；---與計算制動力對應(yīng)汽車活載產(chǎn)生最小支座反力；橡膠支座與混凝土表面摩阻系數(shù)采取0.3------與計算制動力對應(yīng)汽車活載產(chǎn)生最小支座反力；橡膠支座與混凝土表面摩阻系數(shù)采取0.3；與鋼板摩阻系數(shù)采取0.2；27/28

（四）成品板式橡膠支座選配

成品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(biāo)準(zhǔn)成品