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1、第八章 橋梁的支座,支座的作用和要求 支座的布置 支座的類型與構(gòu)造 支座的設(shè)計與計算,支座的作用： 1.把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上； 2.適應(yīng)活載、溫度變化、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角）； 3.使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合設(shè)計的計算圖式。,第一節(jié) 概述,按受力特性分類： 固定支座：傳遞豎向力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動但不能水平移動。 活動支座： 多向活動支座（縱向、橫向均可自由移動） 單向活動支座（僅一個方向可自由移動）,1、簡支、懸臂梁橋：一端固定，另一端活動。 固定支座的布置原則： 橋跨結(jié)構(gòu)：使梁的下緣在制動力的作用下受壓，例如布置在行車方向的前方。 橋
2、墩：使制動力的方向指向橋墩中心，使墩頂圬工在制動力作用下受壓而不受拉。 橋臺：使制動力的方向指向堤岸，使墩臺頂部圬工受壓，并能平衡一部分臺后土壓力。,支座的布置,2、連續(xù)梁橋 每聯(lián)只設(shè)一個固定支座。 為避免梁的活動端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。 若墩身較高，則應(yīng)考慮避開，或采取特殊措施，以避免墩身承受水平力過大。,說明：1、固定、活動支座的布置應(yīng)以有利于墩臺傳遞縱向水平力為原則。,2、寬橋、彎橋、震區(qū)橋 3、拉壓支座,平坡時，固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端。,第二節(jié) 支座的類型和構(gòu)造,支座通常用鋼，橡膠等材料來制造主要類型：,簡易支座,弧形鋼板支座,橡膠支座,,板式橡膠支座
3、盆式橡膠支座,,應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑、支點反力的大小、梁體的變形程度等因素來選取支座類型。,,中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座,大跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座,鐵路橋采用鋼支座,一、簡易支座 采用幾層油毛氈或石棉制成，壓實后的厚度不小于1cm，可用于跨徑小于10m的板梁橋。 在支座部位的梁端和墩臺頂面布設(shè)鋼筋網(wǎng)加強。,二、弧形鋼板支座,靠鋼部件的滾動、搖動和滑動來完成支座的位移和轉(zhuǎn)動的。 承載能力強，能適應(yīng)橋梁的位移和轉(zhuǎn)動的需要，目前仍廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁。,適用范圍：跨徑1020m 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
4、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)，以保證上下墊板之間不發(fā)生相對水平位移 常用：鑄鋼支座、特種鋼支座。,三、擺柱式支座、混凝土鉸,構(gòu)造簡單、加工方便、節(jié)省鋼材、造價低、結(jié)構(gòu)高度小、安裝方便 適應(yīng)任意方向的變形（寬橋、曲線橋和斜橋） 橡膠的彈性能消減上、下部結(jié)構(gòu)所受的動力作用，對于抗震十分有利。,四、橡膠支座,1、板式橡膠支座,,適用條件：30m以下中、小 橋梁最常用的支座形式之一， 主要用于混凝土梁 變位機理：不均勻壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)角變位；剪切變形實現(xiàn)水平位移。,說明：板式橡膠支座無固定與活動之分,可采用高度不同 的橡膠板來調(diào)節(jié)各支座傳遞的水平力和位移,目前常用板式橡膠
5、支座 材料選用：氯丁橡膠（-2560） 天然膠（-3560） 三元乙丙膠（-4060） （1）無加勁層的純橡膠支座 一層純橡膠，承載能力小，只用于小跨徑橋,有加勁層的板式橡膠支座 用薄鋼板或鋼絲網(wǎng)作加勁層，國內(nèi) 定形產(chǎn)品規(guī)格很多，參見公路橋 梁板式橡膠支座(JT/T4-93) 支承反力：10010000kN， 厚度：14mm（兩層鋼板）開始 形狀：矩形、圓形（斜橋或圓柱形墩）,根據(jù)試驗分析，橡膠壓縮彈性模量E、容許壓應(yīng)力和容許剪切角tgr的數(shù)值，均與支座的形狀系數(shù)S有關(guān)。形狀系數(shù)為橡膠支座的承壓面積與自由表面積之比，矩形支座為：,式中： a 順橋方向橡膠支座的長度； b
6、 橫橋方向橡膠支座的寬度； t 中間橡膠層的厚度。,,為滿足橡膠的容許壓應(yīng)力和使支座能適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動的要求，支座的長度a與寬度b之比取決于主梁下的有效寬度及所需的剪切角 。一般應(yīng)充分利用有效寬度b，而盡可能減小a的尺寸，以降低轉(zhuǎn)動阻抗力矩（它與a5成正比）。根據(jù)支座穩(wěn)定的要求，支座的總厚度不得大于平面最小尺寸的30%。,2、聚四氟乙烯滑板式橡膠支座活動支座,構(gòu)造：普通板式橡膠支座+聚四氟乙烯板（24mm）梁 底設(shè)不銹鋼板（f=0.06 ） 適用：較大跨度簡支梁橋、橋面連續(xù)的橋梁和連續(xù)梁橋； 頂推施工滑板,3、球冠圓板式橡膠支座改進的圓板式橡膠支座,純橡膠制成球型表面（hmax=410mm）分
7、為 球冠圓板式橡膠支座和球冠圓板式四氟乙烯橡膠支座,坡型板式橡膠支座,其它類型板式橡膠支座,鉛芯橡膠支座,4、橋梁盆式橡膠支座,盆式橡膠支座是鋼構(gòu)件與橡膠組合而成的新型橋梁支座。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以上的大跨徑橋梁。 盆式橡膠支座分固定支座與活動支座。活動盆式橡膠支座由上支座板、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。,盆式橡膠支座,盆式橡膠支座構(gòu)構(gòu)造要點,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.
8、不銹鋼滑板 7.鋼緊箍圈 8.密封膠圈,固定與滑動盆式橡膠支座,多向活動支座（DX）,縱向活動支座（ZX）,固定支座（GD）,5、其它支座,QGZ球型鋼支座,QGZ 球型鋼支座,四、成品盆式橡膠支座的選配 、成品盆式橡膠支座的系列 成品盆式橡膠支座的主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表示由我國交通部中交公路規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計的系列盆式橡膠支座；TPZ-1則表示我國鐵道部科學研究院設(shè)計的系列盆式橡膠支座。另外，還有其它科研院所設(shè)計的類同系列的盆式橡膠支座。這些系列支座，適用于各類橋梁及類似受力與變形特性的工程結(jié)構(gòu)，并非有明確的公路、鐵路或其它工程結(jié)構(gòu)之分。各種系列的盆式橡膠支座噸位
9、一般從1000起至50000，最多分為近40個級；并以DX、SX、GD分別表示單向 、雙向活動支座及固定支座，而GDZ則為抗震型固定支座的代號。,、成品盆式橡膠支座的地區(qū)適用性 成品盆式橡膠支座的適用地區(qū)應(yīng)考慮溫度和地震兩個因素。以確定適配常溫型或耐寒型支座和采用何種震型支座或抗震措施。,3、各種類型成品盆式橡膠支座的合理選配 盆式橡膠支座能否適用于所設(shè)計的橋梁，當然首先考慮的是其容許轉(zhuǎn)角及水平能承受的推力能否滿足要求。一般來說，GPZ、TPZ-1等系列的支座對這兩個要求均能滿足。若轉(zhuǎn)角和水平推力超出容許范圍，則需要改變支座的設(shè)計。轉(zhuǎn)角特大，可采用球型支座。,關(guān)于在橋梁設(shè)計中支座
10、如何合理選用問題，即究竟選用何種類型的支座，則需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖式的要求決定。當然，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的時候，結(jié)構(gòu)圖式的固定端就不能單一采用GD類型的支座。這是由于現(xiàn)代橋梁的橋面越來越寬，超過20米已屢見不鮮，這時由溫度等因素引起的橫橋向伸、縮量便不可忽略了，有的可達到中等跨徑橋梁縱向的伸縮量。為保證梁不發(fā)生縱向位移，又能滿足多梁式寬橋的橫橋向位移，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的作用下，而橫橋向則起活動支座的作用。,4、成品盆式橡膠支座承載能力的合理選擇 支座承載力大小的選擇，應(yīng)根
11、據(jù)橋梁恒載、活載的支點反力之和及墩臺上設(shè)置的支座數(shù)目來計算。合適的支座一般為：最大反力不超過支座容許承載力的5%，最小反力不低于容許承載力的80%。規(guī)定最小反力的目的是保證支座具有良好的滑移性能，因為聚四氟乙烯板的磨擦系數(shù)與壓力成反比，如果低于規(guī)定的數(shù)值，則磨擦系數(shù)將會增大。,支座選配時，一般不必過多擔心支座的安全儲備，比如計算得到一個支座的最大反力為4100，最小反力為3700，那就選用承載力為4000的支座，這是因為4000支座的允許支反力變化范圍是32004200 ，不要從更安全的角度考慮加大支座的承載力而選用5000的支座。因為5000支座最低合適的承載力是4000，而最小支反力370
12、0已小于此值，故不適宜選用。雖然我們規(guī)定最大反力，不超過容許承載力的5%，但支座實際的安全系數(shù)一般在5以上。,第三節(jié)、支座計算,一、支座受力特點 作用在支座上的豎向力有結(jié)構(gòu)自重的反力。在計算汽車荷載支座反力 時，應(yīng)計入沖擊影響力。當支座可能出現(xiàn)上拔力時，應(yīng)分別計算支座 的最大豎向力和最大上拔力。 直線橋梁的支座，一般僅需計入縱向水平力。斜橋和彎橋的支座，還需要考慮由于汽車荷載的離心力或其它原因如風力等產(chǎn)生的橫向水平力。,汽車荷載產(chǎn)生的制動力，應(yīng)按照公路橋涵設(shè)計規(guī)范要求，根據(jù)車道數(shù) 確定。剛性墩臺各種支座傳遞的制動力，按規(guī)范中的規(guī)定采用。其中，規(guī)定每個活動支座傳遞的制動力不得大于其摩阻力；當采用
13、厚度相等的板式橡膠支座時，制動力可平均分配至各支座。 對于梁橋，地震地區(qū)橋梁支座的外力計算，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的地震烈度，按的規(guī)定進行計算和組合。,二、板式橡膠支座的設(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的壓應(yīng)力不超過它們相應(yīng)容許承壓應(yīng)力的要求，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：,支座平面尺寸,對于橡膠板,對于混凝土,支座高度,梁式橋的主梁由溫度變化等因素在支座處產(chǎn)生的縱向水平位移，依靠全部橡膠片的剪切變形t來實現(xiàn), 與t的關(guān)系為：,,,,a,h,,由,有,,,--橡膠片容許剪切角的正切，可取用0.50.7，不計活載制動力時用0.5；計及活載制動力時取用0.7
14、，則上式可寫成：,,,,,,--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。當跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時，因溫度變化每個支座承擔的水平位移可取簡支梁向溫變變形的一半，,,--活載制動力在一個支座上的水平力；,--由制動力引起在支座頂面相對于 底面的水平位移，可按下式計算,A -- 橡膠支座的面積。,G -- 橡膠的剪切模量，,橋規(guī)規(guī)定：,（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，支座就受到一個偏心豎向力的作用，表面將產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，一端為 另一端為 ，其平均壓縮 變
15、形 ，根據(jù)下式計算,,式中： E--橡膠支座的彈性模量。 當無試驗數(shù)據(jù)時，可查閱，其值與支座的形狀系數(shù)有關(guān)，也可按下式計算,,,,,所以 橋規(guī)規(guī)定：,,,（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，在它受到梁體傳來的水平力后，應(yīng)保證支座不滑動，亦即支座與混凝土之間要有足夠大的摩阻力來抵抗水平力，故應(yīng)滿足下式：,無活載作用時,有活載作用時,--活載制動力分在一個支座上的水平力；溫度變化等因素分在一個支座上的水平力。,式中,-- 在上部結(jié)構(gòu)重力作用下的支座反力；,--與計算制動力相應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力； --橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3,--與計算制動
16、力相應(yīng)的汽車活載產(chǎn)生的最小支座反力；橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)采用0.3；與鋼板的摩阻系數(shù)采用0.2；,（四）成品板式橡膠支座的選配 成品的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)標準成品支座的目錄，選配合適的產(chǎn)品。 我國交通部頒布的成品板式橡膠支座代號表示方法，按交通部JT標準第5.1條有這樣幾項代碼組成：名稱、型式、規(guī)格及膠種。如GJZ30040047(CR)，表示公路橋梁矩形、平面尺寸300400、厚度為47的氯丁橡膠支座；又如GYZF430054(NR)，表示公路橋梁圓形、直徑300、厚度為54、帶聚四氟乙烯滑板的天然橡膠支座。另外，除常用支座外，還有一些特制支座，如同濟大學橋梁工程系研制的球冠支座、抗震支座等。,
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