梁式桥的支座.pptx

4.1.1支座类型支座类型按按功能功能分分l固定支座固定支座l活动支座活动支座按按外形外形分分l板式支座板式支座l盆式支座盆式支座l球型支座球型支座按按是否有特是否有特殊功能殊功能分分l普通支座普通支座l拉压支座拉压支座l减震支座减震支座按按材料材料分分l橡胶支座橡胶支座l钢支座钢支座l钢筋混凝土支座钢筋混凝土支座l简易油毛毡支座简易油毛毡支座已较已较少用少用4.1.2支座的布置支座的布置原则原则u简支梁、悬臂梁桥的锚固跨、每联连续梁桥均只设置一个固定支座简支梁、悬臂梁桥的锚固跨、每联连续梁桥均只设置一个固定支座u多跨简支梁桥一个桥墩不宜设两个固定支座多跨简支梁桥一个桥墩不宜设两个固定支座简支梁简支梁悬臂梁悬臂梁挂梁挂梁连续梁连续梁4.1 支座类型与布置支座类型与布置4.1.2支座的布置支座的布置说明：说明：1、固定、活动支座的布置应以有利于墩台传递纵向水平力为原则。、固定、活动支座的布置应以有利于墩台传递纵向水平力为原则。（1 1）坡桥）坡桥（2 2）多跨简支梁桥）多跨简支梁桥（3 3）连续梁桥）连续梁桥梁受压梁受压固定支固定支座在下座在下使变形分散使变形分散在梁的梁端在梁的梁端2、特别宽的桥，设置纵横向均能移动的活动支座，满足横向变形要求、特别宽的桥，设置纵横向均能移动的活动支座，满足横向变形要求返回返回4.2.1板式橡胶支座板式橡胶支座l中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座l大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座l铁路桥采用钢支座铁路桥采用钢支座4.2 支座的构造与工作原理支座的构造与工作原理应根据桥梁结构跨径、支点反力大小、梁体变形程度等因素来选取支座类型应根据桥梁结构跨径、支点反力大小、梁体变形程度等因素来选取支座类型u特点特点l简单、安装方便简单、安装方便l高度小（高度小（h=14106mm）l适应任何方向变形（适于宽、弯、曲桥）适应任何方向变形（适于宽、弯、曲桥）l吸震（地震区有利）吸震（地震区有利）l支座摩阻小（对高墩有利）一般不设固定支座，各支座均摊水平力支座摩阻小（对高墩有利）一般不设固定支座，各支座均摊水平力u工作工作原理：原理：l橡胶不均匀压缩橡胶不均匀压缩 转角转角l橡胶剪切变形橡胶剪切变形 水平位移水平位移u适用适用l竖向承载力竖向承载力N=703600KNl跨径跨径L30m的中小跨径混凝土桥的中小跨径混凝土桥4.2.1板式橡胶支座板式橡胶支座u构造构造l组成：薄钢片橡胶片组成：薄钢片橡胶片l外形：矩形常用；圆形用于弯、坡、斜、宽桥外形：矩形常用；圆形用于弯、坡、斜、宽桥23mm氯丁橡胶氯丁橡胶（-2560）天然橡胶（天然橡胶（-3560）三元乙丙胶三元乙丙胶（-4060）u安装安装l梁底、墩顶平整梁底、墩顶平整水平水平安装安装（可铺水泥（可铺水泥砂浆层）砂浆层）l当梁底倾斜当梁底倾斜2%，可可倾斜倾斜安装安装l当梁底倾斜当梁底倾斜2%，要要水平水平安装安装l当水平力大时，要当水平力大时，要用用锚钉锚钉固定固定预埋锚钉预埋锚钉橡胶定位孔槽橡胶定位孔槽4.2.1板式橡胶支座板式橡胶支座u目前常用的板式橡胶支座目前常用的板式橡胶支座l无加劲层的纯橡胶支座无加劲层的纯橡胶支座一层纯橡胶，承载能力小，只用于小跨径桥一层纯橡胶，承载能力小，只用于小跨径桥用薄钢板或钢丝网作加劲层，国内定形产品规格很多，用薄钢板或钢丝网作加劲层，国内定形产品规格很多，参见参见公路桥梁板式橡胶支座公路桥梁板式橡胶支座(JT/T4-93)(JT/T4-93)l有加劲层的纯橡胶支座有加劲层的纯橡胶支座支承反力支承反力：10010000kN，厚度：厚度：2851mm开始形状：开始形状：矩形、圆形（斜桥或圆柱形墩）矩形、圆形（斜桥或圆柱形墩）适宜适宜中、小跨径桥梁。利用橡胶的剪切和压缩变形让梁体自由变形。中、小跨径桥梁。利用橡胶的剪切和压缩变形让梁体自由变形。一般采用：一般采用：氯丁橡胶，适用一般地区。天然橡胶，适宜寒冷地区氯丁橡胶，适用一般地区。天然橡胶，适宜寒冷地区l构造构造板式板式橡胶支座的一种橡胶支座的一种特殊形式特殊形式4.2.2聚四氟乙烯滑板式橡胶支座聚四氟乙烯滑板式橡胶支座活动支座活动支座长大桥（大跨简支、连续等）长大桥（大跨简支、连续等）聚四氟乙烯滑板式橡胶支座聚四氟乙烯滑板式橡胶支座普通板式橡胶支座普通板式橡胶支座+聚四氟聚四氟乙烯板乙烯板（24mm）梁底设梁底设不锈钢板不锈钢板（f=0.06）较大跨度简支梁桥、桥面连续的桥较大跨度简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续梁桥；顶推施工滑板梁和连续梁桥；顶推施工滑板l适用适用不锈钢板不锈钢板聚四氟乙烯板聚四氟乙烯板l工作原理工作原理f（0.06）小小 l种类种类4.2.3球冠圆板式橡胶支座球冠圆板式橡胶支座改进的圆板式橡胶支座改进的圆板式橡胶支座l适用适用纯橡胶制成球型表面纯橡胶制成球型表面（hmax=410mm）分为球冠圆板式橡胶支座和球冠圆板式四氟乙烯橡胶支座分为球冠圆板式橡胶支座和球冠圆板式四氟乙烯橡胶支座一般桥梁；一般桥梁；各种布置复杂、纵横较大的立交桥及高架桥，其坡度适用范围为各种布置复杂、纵横较大的立交桥及高架桥，其坡度适用范围为35，也可根据不同坡度需要调整球面半径。也可根据不同坡度需要调整球面半径。l形状形状l工作工作原理原理4.2.4盆式橡胶支座盆式橡胶支座l适用适用大、中跨（大、中跨（、N N大）大）l构造构造l橡胶板压缩橡胶板压缩 转角转角l不锈钢板和聚四氟乙烯板相对滑移不锈钢板和聚四氟乙烯板相对滑移 l橡胶板三相受力，承载力橡胶板三相受力，承载力 （千吨级以上）（千吨级以上）l规格：规格：按按N分为分为18级，级，N=1052100tl与板式橡胶支座相比有哪些特点？与板式橡胶支座相比有哪些特点？l变形机理变形机理l橡胶处于有侧限受压状态承载橡胶处于有侧限受压状态承载能力高（能力高（1000KN50000KN）l聚四氟乙烯板和不锈钢板摩擦小水聚四氟乙烯板和不锈钢板摩擦小水平位移量大（平位移量大（40mm250mm）l转动灵活（转动灵活（40）4.2.4盆式橡胶支座盆式橡胶支座l适用适用特别适合于曲线桥、宽桥、斜桥（特别适合于曲线桥、宽桥、斜桥（低温地区低温地区）l构造构造l特点：特点：受力均匀，转动量大受力均匀，转动量大特殊的盆式橡胶支座球型支座特殊的盆式橡胶支座球型支座4.2.5其它支座其它支座l适用适用l特点：特点：构造简单、变形性能差构造简单、变形性能差1 1、简易垫层支座、简易垫层支座铁路：铁路：lb45m 公路：公路：lb10m几层油毛毡或石棉几层油毛毡或石棉（h1cm）l构造构造2 2、弧形钢板支座、弧形钢板支座lb13m的悬臂梁桥的挂孔的悬臂梁桥的挂孔上、下两端各置弧形钢板固定支座一个上、下两端各置弧形钢板固定支座一个中部为一钢筋砼柱中部为一钢筋砼柱优：优：（1 1）变形量大且灵活）变形量大且灵活（2 2）=0.06=0.06（3 3）承载能力高）承载能力高（50006000kN50006000kN）（4 4）高度变化灵活（）高度变化灵活（2030cm2030cm，缺：缺：制作复杂，安装困难，制作复杂，安装困难，只能作为活动支座只能作为活动支座返回返回4.3板式橡胶支座的设计计算板式橡胶支座的设计计算板式橡胶支座病害板式橡胶支座病害 确定支座的平面尺寸确定支座的平面尺寸a a和和b b，支座垫板的厚度，支座垫板的厚度h h，验算当梁端发生转动，验算当梁端发生转动后支座不致于与梁底脱空形成局部受压情况和验算支座的抗滑稳定性。后支座不致于与梁底脱空形成局部受压情况和验算支座的抗滑稳定性。确定支座的平面尺寸确定支座的平面尺寸a a和和b b：橡胶板的平面尺寸由橡胶板的抗压强度和梁底或墩台顶支承垫石混凝橡胶板的平面尺寸由橡胶板的抗压强度和梁底或墩台顶支承垫石混凝土的局部承压强度来确定，应满足条件：土的局部承压强度来确定，应满足条件：对于橡胶板：对于橡胶板：式中：式中：a、b支座垫板的平面边长，支座垫板的平面边长，a为顺桥向边长，为顺桥向边长，b为横桥向边长；为横桥向边长；N各种组合中，按不同荷载算得的最大支座竖向反力；各种组合中，按不同荷载算得的最大支座竖向反力；板式橡胶支座的平均容许压应力；板式橡胶支座的平均容许压应力；对于对于公桥规公桥规：当：当S8时，时，当当5S8时，时，其中：其中：S为支座形状系数，由下式计算：为支座形状系数，由下式计算：对于混凝土：对于混凝土：按容许应力法：按容许应力法：按极限状态法：按极限状态法：继续继续支座剪切变形支座剪切变形支座脱空支座脱空返回返回支座位移计算支座位移计算1.1.梁体温度变化产生的梁体涨缩：梁体温度变化产生的梁体涨缩：式中：式中：t t梁体温度变化差。可根据架梁地点的年平均最高和最低温度梁体温度变化差。可根据架梁地点的年平均最高和最低温度 之差求得。为减小该项位移，可考虑在平均温度时架梁。之差求得。为减小该项位移，可考虑在平均温度时架梁。梁体的线膨胀系数。混凝土梁：梁体的线膨胀系数。混凝土梁：L梁长。梁长。钢梁：钢梁：2.2.施加预应力产生的梁体混凝土弹性压缩量：施加预应力产生的梁体混凝土弹性压缩量：式中：式中：预施应力后梁体下缘应力；预施应力后梁体下缘应力；梁体混凝土的弹性模量。梁体混凝土的弹性模量。3.3.竖向静活载作用下支座部位的移动：竖向静活载作用下支座部位的移动：式中：式中：梁部支点底面下缘至截面中性轴的距离。梁部支点底面下缘至截面中性轴的距离。支点处梁的转角。对于简支梁：支点处梁的转角。对于简支梁：梁的跨中挠度。梁的跨中挠度。4.4.梁混凝土收缩徐变产生的梁体缩短值：梁混凝土收缩徐变产生的梁体缩短值：式中：式中：考虑架梁时梁体混凝土收缩和徐变中间值与终极值的比值；考虑架梁时梁体混凝土收缩和徐变中间值与终极值的比值；混凝土收缩按温度下降的值，一般取混凝土收缩按温度下降的值，一般取1515度度 徐变系数，可取徐变系数，可取2 2。支座位移计算支座位移计算5.5.橡胶支座倾斜布置时，由于梁重水平分力产生的支座剪切变形位移量：橡胶支座倾斜布置时，由于梁重水平分力产生的支座剪切变形位移量：式中：式中：sinasina线路纵坡线路纵坡 支座橡胶层总厚支座橡胶层总厚 G G支座剪切模量，无试验资料时，可取支座剪切模量，无试验资料时，可取1.1MPa1.1MPa6.6.由制动力产生的支座位移：由制动力产生的支座位移：式中：式中：支座所承受的活载制动力；支座所承受的活载制动力；作用于一个支座上的制动力所引起的剪切角；作用于一个支座上的制动力所引起的剪切角；活载作用时的动态剪切模量。活载作用时的动态剪切模量。预应力混凝土梁：预应力混凝土梁：除制动力外，支座各项位移之和为：除制动力外，支座各项位移之和为：钢筋混凝土梁：钢筋混凝土梁：支座位移与支座高度之间的关系支座位移与支座高度之间的关系 梁式桥的主梁由温度变化等因素在支座处产生的纵向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移水平位移，依靠全部橡胶片的剪切变形依靠全部橡胶片的剪切变形 t t来实现来实现,与与 t t的关系为：的关系为：a ah h 由由有有-橡胶片容许剪切角的正切，可取用橡胶片容许剪切角的正切，可取用0.50.50.70.7，不计活载制动力，不计活载制动力 时用时用0.50.5；计及活载制动力时取用；计及活载制动力时取用0.70.7，则上式可写成：，则上式可写成：-由上部结构温度变化、桥面纵坡等因素，引起支座顶面相对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。于底面的水平位移。-活载制动力在一个支座上的水平力；活载制动力在一个支座上的水平力；-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 计算计算-橡胶的剪切模量，橡胶的剪切模量，-橡胶支座的面积。橡胶支座的面积。A AG G预应力混凝土梁：预应力混凝土梁：钢筋混凝土梁：钢筋混凝土梁：验算橡胶支座的稳定验算橡胶支座的稳定 橡胶支座的稳定条件必须满足：橡胶支座的稳定条件必须满足：a ah h 对于铁路桥规：支座总厚度对于铁路桥规：支座总厚度对于公路桥规：橡胶片总厚度对于公路桥规：橡胶片总厚度计算支座转角、验算支座不脱空条件计算支座转角、验算支座不脱空条件 主梁受荷挠曲时，梁端将产生转动角为主梁受荷挠曲时，梁端将产生转动角为 (如下图如下图)，但不允许其与支，但不允许其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，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，一端为表面将产生不均匀的压缩变形，一端为 另一端为另一端为 ，其平均压缩，其平均压缩变形变形 ，根据下式计算，根据下式计算Nh式中：式中：E E-橡胶支座的弹性模量。橡胶支座的弹性模量。当无试验数据时，可查阅当无试验数据时，可查阅公路钢筋公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，其值与支座的形状系，其值与支座的形状系 数有关，也可数有关，也可按下式计算：按下式计算：若梁端转角若梁端转角 已知，或按已知，或按公式算得，则有：公式算得，则有：规定，橡胶支座的规定，橡胶支座的最大平均压缩变形最大平均压缩变形 不应大于支座橡胶总厚不应大于支座橡胶总厚 的的0.050.05倍。倍。其中，其中，a a为主梁跨径方向的支座尺寸，又因为主梁跨径方向的支座尺寸，又因固固当当支座抗滑性验算支座抗滑性验算 橡胶支座一般直接搁置在墩台与梁底之间，在它受到梁体传来的水橡胶支座一般直接搁置在墩台与梁底之间，在它受到梁体传来的水平力后，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：力来抵抗水平力，故应满足下式：时，表示支座与梁底产生了部分脱空，支座是局部承压。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因此设计时必须保证当当无活载作用时无活载作用时 有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。支座上的水平力。式中式中-在上部结构重力作用下的支座反力；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车活载产生的最小支座反力；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橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数采用0.30.3-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混凝土表面的摩阻系数采用0.30.3；与钢板的摩阻系数采用；与钢板的摩阻系数采用0.20.2；返回返回例题：板式橡胶支座设计例题：板式橡胶支座设计设计资料设计资料：某公路钢筋混凝土简支：某公路钢筋混凝土简支T T型梁桥，梁肋宽型梁桥，梁肋宽0.25m0.25m，标准跨，标准跨 径径20m20m，计算跨径，计算跨径19.5m19.5m，恒载作用下支座的反力，恒载作用下支座的反力 N N0 0=240KN=240KN，考虑冲击力后活载在支座产生的最大及最小，考虑冲击力后活载在支座产生的最大及最小 反力分别为反力分别为Np,max=255.6kN,Np,min=103kNNp,max=255.6kN,Np,min=103kN。制动力在。制动力在 支座上产生的水平力支座上产生的水平力H HT T7.84kN7.84kN。主梁在最不利荷载作用。主梁在最不利荷载作用 下梁端产生转角下梁端产生转角=0.0028rad=0.0028rad。主梁的计算温差。主梁的计算温差t=40C。按梁的两端采用等厚度的板式橡胶支座设计计算按梁的两端采用等厚度的板式橡胶支座设计计算