《桥梁支座类型》PPT课件

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1、第 六 章 桥 梁 的 支 座第 一 节 概 述 支 座 的 作 用 传 递 上 部 结 构 的 各 种 荷 载适 应 温 度 、 收 缩 徐 变 等 因 素 产 生 的 位 移按 受 力 特 性 分 为 固 定 支 座活 动 支 座 ： 竖 向 力支 座 布 置 简 支 梁 桥 一 般 一 端 采 用 固 定 支 座 ,一 端 采 用 活 动 支 座 .连 续 梁 一 般 每 一 联 中 的 一 个 桥 墩 设 固 定 支 座 . 支 座 的设 置 应 有 利 于 墩 台 传 递 水 平 力 .水 平 力竖 向 力 第 二 节 支 座 的 类 型 和 构 造支 座 通 常 用 钢 ， 橡 胶

2、 等 材 料 来 制 造 主 要 类 型 有 ：简 易 支 座弧 形 钢 板 支 座橡 胶 支 座 板 式 橡 胶 支 座盆 式 橡 胶 支 座 应 根 据 桥 梁 结 构 的 跨 径 、 支 点 反 力 的 大 小 、 梁 体 的 变 形 程 度 等 因素 来 选 取 支 座 类 型 。中 小 跨 度 公 路 桥 一 般 采 用 板 式 橡 胶 支 座大 跨 度 连 续 梁 桥 一 般 采 用 盆 式 橡 胶 支 座 铁 路 桥 采 用 钢 支 座 一 、 简 易 支 座 采 用 几 层 油 毛 毡 或 石 棉 制 成 ， 压 实 后 的 厚 度 不 小 于 1cm， 可 用于 跨 径 小

3、于 10m的 板 梁 桥 。二 、 钢 支 座1、 弧 形 钢 支 座 适 用 范 围 ： 跨 径 1020m 构 造 特 点 ： 由 上 下 垫 板 所 组成 ， 下 垫 板 顶 面 切 剥 成 圆 柱体 。 固 定 支 座 需 在 上 垫 板 上做 齿 槽 （ 或 销 孔 ） ， 在 下 垫板 上 焊 以 齿 板 （ 或 销 钉 ） ，安 装 后 使 齿 板 嵌 入 齿 槽 (或 销钉 伸 入 销 孔 )， 以 保 证 上 下 垫 板 之 间 不 发 生 相 对 水 平 位 移 安 装 要 点 其 它 钢 支 座2、 其 它 钢 支 座 板 式 橡 胶 支 座 有 矩 形 和 圆 形 。

4、支 座 的 橡 胶 材 料 以 氯 丁 橡 胶 为 主 ， 也 可采 用 天 然 橡 胶 。 氯 丁 橡 胶 一 般 用 于 最 低 气 温 不 超 过 -250C的 地 区 ， 天 然 橡 胶用 于 -300C-400C的 地 区 。 根 据 试 验 分 析 ， 橡 胶 压 缩 弹 性 模 量 E、 容 许 压 应力 和 容 许 剪 切 角 tgr的 数 值 ， 均 与 支 座 的 形 状 系 数 S有 关 。 形 状 系 数为 橡 胶 支 座 的 承 压 面 积 与 自 由 表 面 积 之 比 ， 矩 形 支 座 为 ： tba baS 2式 中 ： a 顺 桥 方 向 橡 胶 支 座 的

5、 长 度 ； b 横 桥 方 向 橡 胶 支 座 的 宽 度 ； t 中 间 橡 胶 层 的 厚 度 。 为 满 足 橡 胶 的 容 许 压 应 力 和 使 支 座 能 适 应 梁 端 转 动 的 要 求 ， 支 座 的 长度 a与 宽 度 b之 比 取 决 于 主 梁 下 的 有 效 宽 度 及 所 需 的 剪 切 角 。 一 般 应 充 分利 用 有 效 宽 度 b， 而 尽 可 能 减 小 a的 尺 寸 ， 以 降 低 转 动 阻 抗 力 矩 （ 它 与 a 5成 正 比 ） 。 根 据 支 座 稳 定 的 要 求 ， 支 座 的 总 厚 度 不 得 大 于 平 面 最 小 尺 寸的 3

6、0%。 三 、 橡 胶 支 座1、 板 式 橡 胶 支 座 tba baS )(2 b at形 状 系 数 构 造 特 点 ： 常 用 的 板 式 橡 胶 支 座 采 用 薄 钢 板 或 钢 丝 网 作 为 加 劲 层 以提 高 支 座 的 竖 向 承 载 能 力 。 变 形 机 理 ： （ 1） 不 均 匀 弹 性 压 缩 实 现 转 动 ； （ 2） 剪 切 变 形 实 现 水平 位 移 ； （ 3） 无 固 定 和 活 动 支 座 之 分 。 性 能 指 标 ： （ 1） 容 许 应 力 ； （ 2） 弹 性 模 量 和 剪 切 模 量 （ 3） 容 许剪 切 的 正 切 值 。 适 用

7、 范 围 ： 支 座 反 力 为 70 3600kN的 公 路 、 城 市 桥 梁 。 局 限 性 ：2、 四 氟 滑 板 式 橡 胶 支 座 桥 梁 球 冠 圆 板 式 橡 胶 支 座3、 其 它 类 型 板 式 橡 胶 支 座 坡 型 板 式 橡 胶 支 座 铅 芯 橡 胶 支 座 4、 桥 梁 盆 式 橡 胶 支 座 盆 式 橡 胶 支 座 是 钢 构 件 与 橡 胶 组 合 而 成 的 新 型 桥 梁 支 座 。 具 有 承 载 能力 大 、 水 平 位 移 量 大 、 转 动 灵 活 等 特 点 ， 适 用 于 支 座 承 载 力 为 1000KN以 上 的大 跨 径 桥 梁 。 盆

8、 式 橡 胶 支 座 分 固 定 支 座 与 活 动 支 座 。 活 动 盆 式 橡 胶 支 座 由 上 支 座 板 、聚 四 氟 乙 烯 板 、 承 压 橡 胶 块 、 橡 胶 密 封 圈 、 中 间 支 座 板 、 钢 紧 箍 圈 、 下 支 座板 以 及 上 下 支 座 连 接 板 组 成 。 组 合 上 、 中 支 座 板 构 造 或 利 用 上 下 支 座 连 接 板即 可 形 成 固 定 支 座 。 盆 式 橡 胶 支 座 构 构 造 要 点 1.钢 盆2.承 压 橡 胶 板3.钢 衬 板4.聚 四 氟 乙 烯 板5.上 支 座 板6.不 锈 钢 滑 板7.钢 紧 箍 圈 8.密

9、封 胶 圈 固 定 与 滑 动 盆 式 橡 胶 支 座 多 向 活 动 支 座 （ DX） 纵 向 活 动 支 座 （ ZX） 固 定 支 座 （ GD） 5、 其 它 支 座 QGZ球 型 钢 支 座 QGZ 球 型 钢 支 座 （ 四 ） 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 选 配 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 系 列 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 主 要 系 列 有 ： GPZ、 TPZ-1等 。 其 中 ， GPZ表 示 由 我 国交 通 部 中 交 公 路 规 划 设 计 院 设 计 的 系 列 盆 式 橡 胶 支 座 ； TPZ-1则 表 示 我 国 铁道 部 科 学

10、研 究 院 设 计 的 系 列 盆 式 橡 胶 支 座 。 另 外 ， 还 有 其 它 科 研 院 所 设 计 的类 同 系 列 的 盆 式 橡 胶 支 座 。 这 些 系 列 支 座 ， 适 用 于 各 类 桥 梁 及 具 类 似 受 力 与变 形 特 性 的 工 程 结 构 ， 并 非 有 明 确 的 公 路 、 铁 路 或 其 它 工 程 结 构 之 分 。 各 种系 列 的 盆 式 橡 胶 支 座 吨 位 一 般 从 1000起 至 50000， 最 多 分 为 近 40个 级 ； 并 以DX、 SX、 GD分 别 表 示 单 向 、 双 向 活 动 支 座 及 固 定 支 座 ， 而

11、 GDZ则 为 抗 震 型固 定 支 座 的 代 号 。 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 地 区 适 用 性 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 适 用 地 区 应 考 虑 温 度 和 地 震 两 个 因 素 。 以 确 定 适 配 常温 型 或 耐 寒 型 支 座 和 采 用 何 种 震 型 支 座 或 抗 震 措 施 。 3 各 种 类 型 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 的 合 理 选 配 盆 式 橡 胶 支 座 能 否 适 用 于 所 设 计 的 桥 梁 ， 当 然 首 先 考 虑 的 是 其 容 许 转角 及 水 平 能 承 受 的 推 力 能 否 满 足 要 求 。 一 般 来

12、 说 ， GPZ、 TPZ-1等 系 列 的支 座 对 这 两 个 要 求 均 能 满 足 。 若 转 角 和 水 平 推 力 超 出 容 许 范 围 ， 则 需 要改 变 支 座 的 设 计 。 转 角 特 大 ， 可 采 用 球 型 支 座 。 关 于 在 桥 梁 设 计 中 支 座 如 何 合 理 选 用 问 题 ， 即 究 竟 选 用 何 种 类 型 的 支座 ， 则 需 根 据 桥 梁 结 构 图 式 的 要 求 决 定 。 当 然 ， 在 一 般 情 况 下 ， 固 定 端选 用 固 定 支 座 ， 活 动 端 选 用 活 动 支 座 。 但 若 横 桥 向 伸 缩 值 不 容 忽

13、 视 的 时候 ， 结 构 图 式 的 固 定 端 就 不 能 单 一 采 用 GD类 型 的 支 座 。 这 是 由 于 现 代 桥梁 的 桥 面 越 来 越 宽 ， 超 过 20已 屡 见 不 鲜 ， 这 时 由 温 度 等 因 素 引 起 的 横 桥向 伸 、 缩 量 便 不 可 忽 略 了 ， 有 的 可 达 到 中 等 跨 径 桥 梁 纵 向 的 伸 缩 量 。 为保 证 梁 不 发 生 纵 向 位 移 ， 又 能 满 足 多 梁 式 宽 桥 的 横 桥 向 位 移 ， 这 时 可 将单 方 向 活 动 支 座 转 过 90 横 置 梁 下 (如 图 2-7-9)， 使 其 顺 桥

14、向 起 固 定 支 座的 作 用 下 ， 而 横 桥 向 则 起 活 动 支 座 的 作 用 。 4 成 品 盆 式 橡 胶 支 座 承 载 能 力 的 合 理 选 择 支 座 承 载 力 大 小 的 选 择 ， 应 根 据 桥 梁 恒 载 、 活 载 的 支 点 反力 之 和 及 墩 台 上 设 置 的 支 座 数 目 来 计 算 。 合 适 的 支 座 一 般 为 ：最 大 反 力 不 超 过 支 座 容 许 承 载 力 的 5%， 最 小 反 力 不 低 于 容 许 承载 力 的 80%。 规 定 最 小 反 力 的 目 的 是 保 证 支 座 具 有 良 好 的 滑 移性 能 ， 因

15、为 聚 四 氟 乙 烯 板 的 磨 擦 系 数 与 压 力 成 反 比 ， 如 果 低 于规 定 的 数 值 ， 则 磨 擦 系 数 将 会 增 大 。 支 座 选 配 时 ， 一 般 不 必 过多 担 心 支 座 的 安 全 储 备 ， 比 如 计 算 得 到 一 个 支 座 的 最 大 反 力 为4100， 最 小 反 力 为 3700， 那 就 选 用 承 载 力 为 4000的 支 座 ， 这 是因 为 4000支 座 的 允 许 支 反 力 变 化 范 围 是 3200 4200 ， 不 要 从更 安 全 的 角 度 考 虑 加 大 支 座 的 承 载 力 而 选 用 5000的 支

16、 座 。 因 为5000支 座 最 低 合 适 的 承 载 力 是 4000， 而 最 小 支 反 力 3700已 小 于此 值 ， 故 不 适 宜 选 用 。 虽 然 我 们 规 定 最 大 反 力 ， 不 超 过 容 许 承载 力 的 5%， 但 支 座 实 际 的 安 全 系 数 一 般 在 5以 上 。 作 用 在 支 座 上 的 竖 向 力 有 结 构 自 重 的 反 力 。 在 计 算 汽 车 荷 载 支 座 反 力 时 ， 应 计 入 冲 击 影 响 力 。 当 支 座 可 能 出 现 上 拔 力 时 ， 应 分 别 计 算 支 座 的 最 大 竖 向 力 和 最 大 上 拔 力

17、 。直 线 桥 梁 的 支 座 ， 一 般 仅 需 计 入 纵 向 水 平 力 。 斜 桥 和 弯 桥 的 支 座 ， 还 需 要 考 虑 由 于 汽 车 荷 载 的 离 心 力 或 其 它 原 因 如 风 力 等 产 生 的 横 向 水 平 力 。汽 车 荷 载 产 生 的 制 动 力 ， 应 按 照 公 路 桥 涵 设 计 规 范 要 求 ， 根 据 车 道 数 确 定 。 刚 性 墩 台 各 种 支 座 传 递 的 制 动 力 ， 按 规 范 中 的 规 定 采 用 。 其 中 ， 规 定 每 个 活 动 支 座 传 递 的 制 动 力 不 得 大 于 其 摩 阻 力 ； 当 采 用 厚

18、 度 相 等 的 板 式 橡 胶 支 座 时 ， 制 动 力 可 平 均 分 配 至 各 支 座 。对 于 梁 桥 ， 地 震 地 区 桥 梁 支 座 的 外 力 计 算 ， 应 根 据 设 计 的 地 震 烈 度 ， 按 的 规 定 进 行 计 算 和 组 合 。第 三 节 、 支 座 计 算一 、 支 座 受 力 特 点 二 、 板 式 橡 胶 支 座 的 设 计 计 算（ 一 ） 支 座 尺 寸 确 定 根 据 橡 胶 支 座 和 支 承 垫 石 混 凝 土 的 压 应 力 不 超 过 它 们 相 应 容 许 承 压 应力 的 要 求 ， 确 定 支 座 平 面 面 积 。 在 一 般

19、情 况 下 ， 面 积 由 橡 胶 支 座 控 制 设 计 ： max AN式 中 ： -运 营 阶 段 由 桥 上 全 部 恒 载 与 活 载 (包 括 冲 击 力 )所 产 生 的 最 大 支 点 反 力 ； A- 橡 胶 支 座 平 面 面 积 ， 矩 形 支 座 为 ab， 圆 形 支 座 为 /4； - 橡 胶 支 座 的 平 均 容 许 压 应 力 ， 当 支 座 形 状 系 数 S8时 ， =10； 当 5 S 8时 ， =7 9maxN支 座 平 面 尺 寸 支 座 高 度 梁 式 桥 的 主 梁 由 温 度 变 化 等 因 素 在 支 座 处 产 生 的 纵 向 水 平 位

20、移 ，依 靠 全 部 橡 胶 片 的 剪 切 变 形 t来 实 现 , 与 t的 关 系 为 ：t a h tgttg 由 有 tgt tg -橡 胶 片 容 许 剪 切 角 的 正 切 ， 可 取 用 0.5 0.7， 不 计 活 载 制 动 力 时 用 0.5； 计 及 活 载 制 动 力 时 取 用 0.7， 则 上 式 可 写 成 ：Dt 2 )(43.1 LDt D -由 上 部 结 构 温 度 变 化 、 桥 面 纵 坡 等 因 素 ， 引 起 支 座 顶 面 相 对 于 底 面 的 水 平 位 移 。 当 跨 径 为 L的 简 支 梁 桥 两 端 采 用 等 厚 橡 胶 支 座

21、时 ， 因 温 度 变 化 每 个 支 座 承 担 的 水 平 位 移 可 取 简 支 梁 向 温 变 变 形 的 一 半 ， 即 lt D 5.0 GAtHTL 2 TH -活 载 制 动 力 在 一 个 支 座 上 的 水 平 力 ；L -由 制 动 力 引 起 在 支 座 顶 面 相 对 于 底 面 的 水 平 位 移 ， 可 按 下 式 计 算- 橡 胶 的 剪 切 模 量 ，- 橡 胶 支 座 的 面 积 。AG （ 二 ） 支 座 偏 转 与 平 均 压 缩 变 形 验 算 主 梁 受 荷 挠 曲 时 ， 梁 端 将 产 生 转 动 角 为 (如 下 图 )， 但 不 允 许 其

22、与 支座 间 产 生 脱 空 现 象 。 梁 端 转 动 时 ， 支 座 就 受 到 一 个 偏 心 竖 向 力 的 作 用 ，表 面 将 产 生 不 均 匀 的 压 缩 变 形 ， 一 端 为 另 一 端 为 ， 其 平 均 压 缩变 形 ， 根 据 下 式 计 算 2s1s N h1s 2s)(21 21 sss EAtNs 式 中 ：E-橡 胶 支 座 的 弹 性 模 量 。 当 无 试 验 数 据 时 ， 可 查 阅 JTJ023-85， 其 值 与 支 座 的 形 状 系 数 有 关 ， 也 可 按 下 式 计 算 )/()418530(1.0 2mmNsE 若 梁 端 转 角 已

23、知 ， 或 按 公 式 算 得 ， 则 有 ：21 ssa )(5.0 21 sss ass 5.02 0 2 s 时 ， 表 示 支 座 与 梁 底 产 生 了 部 分 脱 空 ， 支 座 是 局 部 承 压 。因 此 设 计 时 必 须 保 证 规 定 ， 橡 胶 支 座 的最 大 平 均 压 缩 变 形 不 应 大 于 支 座 橡 胶 总 厚 的 0.05倍 。其 中 ， a为 主 梁 跨 径 方 向 的 支 座 尺 寸 ， 又 因固当 02 ss t（ 三 ） 支 座 抗 滑 性 验 算 橡 胶 支 座 一 般 直 接 搁 置 在 墩 台 与 梁 底 之 间 ， 在 它 受 到 梁 体

24、 传 来 的水 平 力 后 ， 应 保 证 支 座 不 滑 动 ， 亦 即 支 座 与 混 凝 土 之 间 要 有 足 够 大 的 摩阻 力 来 抵 抗 水 平 力 ， 故 应 满 足 下 式 ： tGAN DD 4.1 TDPD HtGANN 4.1)( min无 活 载 作 用 时 有 活 载 作 用 时-活 载 制 动 力 分 在 一 个 支 座 上 的 水 平 力 ； 温 度 变 化 等 因 素 分 在 一 个 支 座 上 的 水 平 力 。DNminPN THtGA D 式 中 -在 上 部 结 构 重 力 作 用 下 的 支 座 反 力 ；-与 计 算 制 动 力 相 应 的 汽

25、车 活 载 产 生 的 最 小 支 座 反 力 ；橡 胶 支 座 与 混 凝 土 表 面 的 摩 阻 系 数 采 用 0.3-与 计 算 制 动 力 相 应 的 汽 车 活 载 产 生 的 最 小 支 座 反 力 ； 橡 胶 支 座 与 混 凝 土 表 面 的 摩 阻 系 数 采 用 0.3； 与 钢 板 的 摩 阻 系 数 采 用 0.2； （ 四 ） 成 品 板 式 橡 胶 支 座 的 选 配 成 品 的 板 式 橡 胶 支 座 早 已 形 成 系 列 ， 故 在 一 般 情 况 下 ， 没 有 必 要 自行 设 计 支 座 ， 只 需 根 据 标 准 成 品 支 座 的 目 录 ， 选

26、配 合 适 的 产 品 。 我 国 交 通 部 颁 布 的 成 品 板 式 橡 胶 支 座 代 号 表 示 方 法 ， 按 交 通 部 JT标准 第 5.1条 有 这 样 几 项 代 码 组 成 ： 名 称 、 型 式 、 规 格 及 胶 种 。 如GJZ30040047(CR)， 表 示 公 路 桥 梁 矩 形 、 平 面 尺 寸 300400、 厚 度 为 47的 氯 丁 橡 胶 支 座 ； 又 如 GYZF430054(NR)， 表 示 公 路 桥 梁 圆 形 、 直 径 300、厚 度 为 54、 带 聚 四 氟 乙 烯 滑 板 的 天 然 橡 胶 支 座 。 另 外 ， 除 常 用 支 座 外 ，还 有 一 些 特 制 支 座 ， 如 同 济 大 学 桥 梁 工 程 系 研 制 的 球 冠 支 座 、 抗 震 支 座等 。