桥梁工程2-6.

第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥第七章梁式桥的支座7.1概述1.支座的作用传递上部结构的支承反力；保障结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示。梁式桥中，支座分为固定支座和滑动支座(又分双向和单向）。7.1概述2.支座的合理布置较大纵坡的桥连续梁桥7.2支座的类型和构造1.简易垫层支座2.橡胶支座3.弧形钢板支座4.钢筋混凝土摆柱式支座7.2支座的类型和构造1.简易垫层支座适用于标准跨径小于10m的简支板、梁桥采用若干层油毛毡或石棉做成，压缩后的厚度不小于1cm。该种支座变形性能较差，容易引起附加的内力≥1cm板、梁桥上部结构7.2支座的类型和构造2.钢支座各种钢支座摇轴桥梁支座滚轴桥梁支座铸钢桥梁支座7.2支座的类型和构造球形钢支座特点1、球形钢支座通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在混凝土上的反力比较均匀；2、球形钢支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，特别适用于大转角的要求，设计转角可达0.05rad.3、支座各向转动性能一致，适用于宽桥、曲线桥；4、支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。7.2支座的类型和构造球形钢支座构造1、上支座板2、下支座板3、支座钢球芯4、PTFE圆平板5、PTFE球形板6、不锈钢7.2支座的类型和构造3.橡胶支座橡胶支座的独特优点：构造简单加工方便造价低结构高度小安装方便使用性能良好7.2支座的类型和构造3.橡胶支座橡胶支座的变形机理转动变形：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现水平位移：利用橡胶的剪切变形实现Δθ转动变形水平位移显然橡胶支座水平位移和转动变形的大小与支座的厚度有关7.2支座的类型和构造3.橡胶支座橡胶支座的种类板式橡胶支座盆式橡胶支座支座代号表示方法7.2支座的类型和构造3.1板式橡胶支座板式橡胶支座代号表示方法名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座）形式代号（F4表示四氟滑板支座；不加代号为普通支座外形尺寸（矩形La*Lb*δ（mm）,圆形d*δ（mm））橡胶分类（氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶）7.2支座的类型和构造3.2板式橡胶支座的构造薄钢片δ＝２mm内橡胶层δ＝5mm外橡胶层δ＝2.5mm圆形矩形橡胶材料的特性弹性模量与形状有关，以常见的氯丁橡胶为例)(2100418530batabSSEj7.2支座的类型和构造板式橡胶支座常见矩形板式橡胶支座的平面尺寸：12x14cm14x18cm15x20cm竖向支撑反力100~10000kN材料有氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶三种矩形7.3支座的计算3.3板式橡胶支座设计计算内容确定支座尺寸验算支座的偏转情况抗滑稳定性7.3支座的计算1.板式橡胶支座设计——确定支座尺寸平面尺寸取决于橡胶板的抗压强度[σj]与支座形状系数S有关墩台顶混凝土的局部承压强度β为局部承压时标准强度的提高系数一般由橡胶板的抗压强度计算控制jbaNANmbacjrRabN7.3支座的计算1.板式橡胶支座设计——确定支座尺寸墩台顶混凝土的局部承压强度β为局部承压时标准强度的提高系数mbacjrRabNcdAAAcAdaaaaabba7.3支座的计算2.板式橡胶支座设计——确定支座厚度上部结构的水平位移通过支座中全部橡胶片的剪切变形实现。如图所示，显然，橡胶片的总厚度与水平位移之间满足关系tgttgΔ水平位移t1t2t3aγ7.3支座的计算2.板式橡胶支座设计——确定支座厚度剪切角的正切值限值：以硬度为55~60的氯丁橡胶为例不计活荷载制动力作用时，[tgγ]＝0.5计入活荷载制动力作用时，[tgγ]＝0.7则有)(43.12pggttΔ水平位移t1t2t3aγ7.3支座的计算2.板式橡胶支座设计——确定支座厚度Δg)(43.12pggttΔ水平位移t1t2t3aγΔg温度引起支座上的水平位移Δp制动力引起支座上的水平位移abGtHGttTTTp2'7.3支座的计算2.板式橡胶支座设计——确定支座厚度ΔgΔ水平位移t1t2t3aγ为保证上部结构水平位移的需要，支座不能小于上述值；但太高又可能引起支座失稳，故：at2.0abGHtTg27.07.3支座的计算3.板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况忽略薄钢板的变形，支座总的平均压缩变形为abEtNj2121支座偏转图示haδ1δ2θ偏转角为121a7.3支座的计算3.板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况上两式得到21aabEtNj支座偏转图示haδ1δ2θ必须保证支座不脱空，017.3支座的计算3.板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况得到t05.0支座偏转图示haδ1δ2θ上式表明支座压缩变形相对于转角不能太小；另一方面支座的压缩变形又不能太大，规范规定：2aabEtNj7.3支座的计算4.板式橡胶支座设计——验算支座抗滑稳定性保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对位移tgTtpgHNHHNN4.14.1min,7.3支座的计算5.计算实例初步选定支座尺寸，确定板式橡胶支座内部构造形状系数，弹性模量，允许应力确定支座厚度温度产生的水平位移，水平制动力大小验算支座偏转情况支座转角验算支座抗滑稳定性最小支座反力，温度引起水平力7.2支座的类型和构造6.其它板式橡胶支座聚四氟板橡胶支座利用聚四氟板和不锈钢板之间较低的摩擦系数，使桥梁上部结构的水平位移不受限制球冠圆板式橡胶支座制作顶面用纯橡胶制成球形表面（最大4~10mm),使支座传力均匀，改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象。适于纵横坡较大（3%~5%）的立交桥及高架桥。7.2支座的类型和构造坡形橡胶支座桥梁纵坡以往对梁体纵坡1%～≤3%的桥梁，橡胶支座安装使用时，在梁底与支座之间安置与桥梁纵坡一致的楔形钢板（或楔形混凝土垫块），或对梁端底部作相应处理，以使支座平置，防止垂直反作用力的分力对支座的剪切作用。现在可以采用新型坡型板式橡胶支座，坡度1-4%，根据特殊要求，坡度可做到6-8%。7.2支座的类型和构造板式橡胶支座的应用情况7.2支座的类型和构造板式橡胶支座的安装注意事项尽可能地保证梁底与垫石顶面平行、平整，使其与橡胶支座上下面全部密贴，避免偏心受压、脱空、不均匀受力的现象发生。7.2支座的类型和构造3.2盆式橡胶支座1.工作原理利用半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块，在三向受力状态下具有流体的性质，来实现上部结构的转动；同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与上座板上的不锈钢板之间的低磨擦系数来实现上部结构的水平位移。从实验的数据来看，橡胶处于三向约束状态时的抗压弹性模量为5X104kg/cm2,比无侧向约束的抗压弹性模量增大近20倍，因而支座承载能力大大提高，解决了普通橡胶支座承载能力的局限。所以，盆式橡胶支座能满足大的支承反力，大的水平位移，大的转角的要求。7.2支座的类型和构造2.盆式橡胶支座代号表示方法名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座）支座设计承载力（以MN计）使用性能分类代号SX、DX、GD适用温度分类代号F表示耐寒型，常温型不表示GPZ35DX：表示GPZ系列中设计承载力为35MN的单向活动的常温型盆式支座。GPZ50GD：表示GPZ系列中设计承载力为50MN的固定的常温型盆式支座。7.2支座的类型和构造3.盆式橡胶支座构造单向活动支座固定支座四氟板构造7.2支座的类型和构造盆式橡胶支座构造示意单向滑动支座双向滑动支座固定支座