支座分析学习.pptx

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1、6-1 梁式桥的支座概述6-1 概述支座支座作用作用传递上部结构的传递上部结构的荷载适应温度、收缩徐变等产生的适应温度、收缩徐变等产生的位移受力受力特性特性固定支座固定支座活动支座活动支座 竖向力竖向力竖向力竖向力水平力水平力支座支座布置布置简支梁桥：一端固定支座，一端活动支座：一端固定支座，一端活动支座连续梁桥：每一联的一个桥墩设固定支座：每一联的一个桥墩设固定支座第1页/共32页6-2 支座的类型和构造6-2 支座的类型和构造支座通常用钢、橡胶等材料制造：支座通常用钢、橡胶等材料制造：常用支座类型常用支座类型橡胶支座橡胶支座弧形钢板支座弧形钢板支座简易支座简易支座板式橡胶支座板式橡胶支座盆

2、式橡胶支座盆式橡胶支座应应根据根据跨径跨径跨径跨径、支点反力支点反力支点反力支点反力、梁体变形梁体变形梁体变形梁体变形等因素来选取支座类型：等因素来选取支座类型：支座应用支座应用中小跨径公路桥 一般采用一般采用板式橡胶支座板式橡胶支座大跨度连续梁桥 一般采用一般采用盆式橡胶支座盆式橡胶支座铁路桥 采用采用钢支座钢支座第2页/共32页支座分类支座分类按变形与否按变形与否固定支座固定支座活动支座活动支座单向活动支座单向活动支座多向活动支座多向活动支座按组成材料按组成材料钢支座钢支座橡胶支座橡胶支座聚四氟乙烯支座聚四氟乙烯支座混凝土支座混凝土支座铅支座铅支座按结构形式按结构形式板式支座板式支座盆式支

3、座盆式支座摇轴摇轴、滚轴支座滚轴支座弧形弧形、球形支座球形支座6-2 支座的类型和构造第3页/共32页简易支座、钢支座 采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度1cm1cm，变形性能较差变形性能较差。可用于跨径。可用于跨径10m10m的梁（板）桥及跨径的梁（板）桥及跨径 5 5mm的涵洞。的涵洞。1 1、简易支座简易支座2 2、弧形钢支座、弧形钢支座适用范围适用范围：跨径跨径101020m20m钢支座是靠钢部件的滚动、摇动或滑动来完成支座的位移和钢支座是靠钢部件的滚动、摇动或滑动来完成支座的位移和转动的。转动的。特点：承载能力强，能适应桥梁的位移和转动的需要

4、，目前特点：承载能力强，能适应桥梁的位移和转动的需要，目前仍广泛应用于铁路桥梁。但构造复杂用钢量大。仍广泛应用于铁路桥梁。但构造复杂用钢量大。各类支座基本上都由可以相对摆动的所谓上、下摆组成。摇各类支座基本上都由可以相对摆动的所谓上、下摆组成。摇轴与锟轴支座还包括摇轴（可看做下摆）、锟轴与底板。轴与锟轴支座还包括摇轴（可看做下摆）、锟轴与底板。第4页/共32页弧弧形形钢钢支支座座第5页/共32页3 3、橡胶支座、橡胶支座常见形状常见形状：矩形矩形（代号GJZ）、圆形圆形（代号GYZ）常用材料常用材料：氯丁胶氯丁胶（常温型，用于25+60）天然胶天然胶（耐寒型，用于40+60）构造特点构造特点：

5、橡胶层与薄钢片橡胶层与薄钢片（加劲层）镶嵌叠合镶嵌叠合变形机理变形机理：不均匀不均匀弹性压缩弹性压缩实现转动；实现转动；剪切变形剪切变形实现水平位移；实现水平位移；适用范围适用范围：竖向力竖向力10010010,000kN10,000kN的公路、城市桥的公路、城市桥 （1 1）普通普通板式橡胶支座板式橡胶支座 橡胶支座橡胶支座构造简单构造简单、造价低廉造价低廉、安装方便安装方便；可适应；可适应任意任意方向的变形方向的变形；弹性良好弹性良好，利于抗震利于抗震。橡胶支座第6页/共32页橡胶支座第7页/共32页 根据试验分析，橡胶压缩弹性模量根据试验分析，橡胶压缩弹性模量E Ee e、容许压应、容许

6、压应力力 和容许剪切角和容许剪切角ttanan 的数值，均与支座的形状的数值，均与支座的形状系数系数 S S 有关。有关。形状系数形状系数为橡胶支座的承压面积与自由为橡胶支座的承压面积与自由表面积之比表面积之比，矩形支座为：，矩形支座为：a 顺桥向橡胶支座的长度（短边）；b 横桥向橡胶支座的宽度（长边）；to 支座中间层单层橡胶片厚度。一般应充分利用有效宽度一般应充分利用有效宽度b b，而尽可能减小，而尽可能减小a a的尺的尺寸，以寸，以降低转动阻抗力矩（它 与 a5成正比）。根据支。根据支座稳定的要求，支座的总厚度应座稳定的要求，支座的总厚度应 0.20.2a a。橡胶支座第8页/共32页（

7、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 在普通板式橡胶支座上粘附一层厚在普通板式橡胶支座上粘附一层厚2 24mm4mm的的聚四氟乙烯板，具有普通板式橡胶支座的特点，但大大降低了，具有普通板式橡胶支座的特点，但大大降低了与梁底不锈钢板间的与梁底不锈钢板间的摩擦系数摩擦系数，使桥梁上部结构水平位，使桥梁上部结构水平位移不受限制。移不受限制。适用于较大跨径的简支梁适用于较大跨径的简支梁。橡胶支座第9页/共32页（3 3）球冠圆板式橡胶支座球冠圆板式橡胶支座 将圆形板式橡胶支座顶面用纯橡胶制成球形表面。将圆形板式橡胶支座顶面用纯橡胶制成球形表面。球球冠圆板橡胶支座冠圆板橡胶支座传力均

8、匀传力均匀，明显，明显改善或避免改善或避免了支座底面了支座底面产生偏压、脱空现象产生偏压、脱空现象。适用于纵坡较大的立交桥及高架适用于纵坡较大的立交桥及高架桥桥。但。但公路桥涵纵坡较大时，不宜使用球冠圆板橡胶支公路桥涵纵坡较大时，不宜使用球冠圆板橡胶支座座。橡胶支座第10页/共32页（4 4）其它板式橡胶支座其它板式橡胶支座坡型坡型板式板式橡胶支座橡胶支座抗震铅芯抗震铅芯橡胶支座橡胶支座橡胶支座第11页/共32页（5 5）盆盆式橡胶支座式橡胶支座水平位移量水平位移量：40 40 250mm250mm容许转角容许转角：4040 竖向承载力竖向承载力：1000100050,000kN50,000k

9、N设计摩阻系数设计摩阻系数：0.050.05 适用范围适用范围：大跨度桥梁大跨度桥梁 组成组成：钢构件与橡胶组合而成钢构件与橡胶组合而成类型类型：固定支座，单向、多向活动支座固定支座，单向、多向活动支座特点特点：承载力大、水平位移量大、转动灵活、转动灵活橡胶支座第12页/共32页1.钢盆钢盆2.承压橡胶板承压橡胶板3.钢衬板钢衬板4.聚四氟乙烯板聚四氟乙烯板5.上支座板上支座板6.不锈钢滑板不锈钢滑板7.钢紧箍圈钢紧箍圈8.密封胶圈密封胶圈橡胶支座第13页/共32页5 5、特殊功能的支座、特殊功能的支座（1 1）球形钢支座球形钢支座（如图如图）（2 2）拉力支座拉力支座（如图如图）（3 3）抗

10、震支座抗震支座（如图如图）类型类型类型类型：固定支座，单向、多向活动支座：固定支座，单向、多向活动支座特点特点特点特点：受力均匀受力均匀、转动量大转动量大、各向转动性能一致各向转动性能一致应用应用应用应用：曲线桥、宽桥、大跨度桥梁；低温地区曲线桥、宽桥、大跨度桥梁；低温地区 在连续体系梁桥、斜桥等可能出现拉力的支点处，在连续体系梁桥、斜桥等可能出现拉力的支点处，必须设置拉力支座，以便必须设置拉力支座，以便抗拉抗拉抗拉抗拉并承受变形。并承受变形。震区桥梁应采用抗震支座以震区桥梁应采用抗震支座以减震减震减震减震、隔震隔震隔震隔震。特殊功能支座第14页/共32页QGZQGZ球球 型型钢支座钢支座特殊

11、功能支座第15页/共32页 球形钢支座球形钢支座示意图示意图 (转角可达转角可达0.05rad)0.05rad)拉力支座拉力支座1.1.上上支支座座板板上上支支座座板板 2.2.锚锚 筋筋锚锚 筋筋 3 3.受受拉拉螺螺栓栓受受拉拉螺螺栓栓4 4.承压橡胶块承压橡胶块承压橡胶块承压橡胶块 5 5.滑板滑板滑板滑板6 6.奥奥氏氏体体钢钢奥奥氏氏体体钢钢(Cr-Ni)(Cr-Ni)7 7.下下支支座座板板下下支支座座板板特殊功能支座第16页/共32页 支座布置原则支座布置原则支座布置原则支座布置原则：利于墩台：利于墩台传递纵向水平力传递纵向水平力、利于梁、利于梁体的体的自由变形自由变形。1 1、

12、简支梁桥、简支梁桥简支空心板简支空心板简支空心板简支空心板和和T T梁桥梁桥梁桥梁桥：“浮动结构浮动结构”体系体系（如图如图如图如图a a）；坡桥坡桥坡桥坡桥：固定支座置于标高低的墩台上固定支座置于标高低的墩台上（如图如图如图如图c c）；整体简支板桥整体简支板桥整体简支板桥整体简支板桥或或箱梁桥箱梁桥箱梁桥箱梁桥可采用可采用图图图图b b的方式：的方式：严格区分固定严格区分固定、活动的支座体系活动的支座体系，一般把固定支一般把固定支座设置在桥台上座设置在桥台上，每个桥墩上布置一个每个桥墩上布置一个（组组）活动与活动与一个一个（组组）固定支座固定支座（如图如图如图如图b b），以便使所有墩台均

13、以便使所有墩台均匀承受纵向水平力匀承受纵向水平力。6-3 6-3 6-3 6-3 支座的布置支座的布置支座的布置第17页/共32页1 1、2.2.桥台桥台桥台桥台3.3.固定支座固定支座固定支座固定支座4.4.单向活动支座单向活动支座单向活动支座单向活动支座5.5.多向活动座多向活动座多向活动座多向活动座6.6.橡胶支座橡胶支座橡胶支座橡胶支座坡坡桥桥支支座座单单跨跨简简支支梁梁桥桥支支座座布布置置支座的布置第18页/共32页2 2、连续梁桥、连续梁桥 连续梁桥连续梁桥，一般在，一般在每一联的一个墩或台上设置一个固定支的一个墩或台上设置一个固定支座，其它墩台均设置活动支座。座，其它墩台均设置活

14、动支座。支座的布置第19页/共32页3 3、悬臂梁桥、悬臂梁桥 悬臂梁桥悬臂梁桥悬臂梁桥悬臂梁桥的锚固孔一侧设置固定支座，一侧设置活动的锚固孔一侧设置固定支座，一侧设置活动支座。在锚固孔与挂孔结合的牛腿处设置支座，其设置方支座。在锚固孔与挂孔结合的牛腿处设置支座，其设置方式一般与简支梁桥相同。式一般与简支梁桥相同。4 4、斜桥、斜桥 在在斜桥斜桥的支座的支座布置中需注意使布置中需注意使支座位移的方向支座位移的方向平行于行车道中平行于行车道中心线。心线。支座的布置第20页/共32页5 5、弯桥、弯桥 在在弯桥弯桥弯桥弯桥上，可根据结构从固定点沿上，可根据结构从固定点沿径向位移径向位移的概念或的概

15、念或结构沿半径的结构沿半径的切线方向定向位移切线方向定向位移的概念确定。的概念确定。支座的布置第21页/共32页1 1、支座受力特点、支座受力特点竖向力竖向力竖向力竖向力：结构自重反力：结构自重反力：结构自重反力：结构自重反力 汽车荷载支点反力汽车荷载支点反力汽车荷载支点反力汽车荷载支点反力（计入冲击计入冲击）水平力水平力水平力水平力：直线桥梁支座直线桥梁支座直线桥梁支座直线桥梁支座：纵向水平力：纵向水平力：纵向水平力：纵向水平力 斜斜斜斜、弯桥弯桥弯桥弯桥的支座的支座的支座的支座：离心力或风力等产生的水平力：离心力或风力等产生的水平力：离心力或风力等产生的水平力：离心力或风力等产生的水平力

16、汽车制动力根据车道数确定汽车制动力根据车道数确定汽车制动力根据车道数确定汽车制动力根据车道数确定（每个活动支座传递每个活动支座传递的制动力不得大于摩阻力的制动力不得大于摩阻力）6-4 支座的计算支座的计算第22页/共32页2 2、板式橡胶支座的设计计算、板式橡胶支座的设计计算（1 1）确定支座的平面尺寸确定支座的平面尺寸确定支座的平面尺寸确定支座的平面尺寸 一般情况下，橡胶支座的一般情况下，橡胶支座的平面尺寸平面尺寸ab由橡胶支座的由橡胶支座的强度来控制。对于矩形板式橡胶支座：强度来控制。对于矩形板式橡胶支座：Rck 支座压力标准值（应计入汽车冲击力）；c 橡胶支座的平均容许压力：8S12时，

17、c=10MPa；5S8 时，c=79MPa。板式橡胶支座的计算第23页/共32页（2 2）确定支座的厚度确定支座的厚度确定支座的厚度确定支座的厚度 梁的水平位移通过全部橡胶片的梁的水平位移通过全部橡胶片的剪切变形剪切变形剪切变形剪切变形来实现来实现（如图如图）。由图中几何关系可知，橡胶片的。由图中几何关系可知，橡胶片的总厚度总厚度总厚度总厚度 t te e 与与梁体梁体 水平位移水平位移水平位移水平位移 满足下列关系式：满足下列关系式：tan 橡胶片的容许剪切角正切值：对于硬度 为5560的氯丁橡胶，当不计制动 力时采用0.5，计及制动力时可采用0.7。te橡胶片总厚 度，t te e=t t

18、i i；板式橡胶支座的计算第24页/共32页 于是，上式可写成于是，上式可写成：板式橡胶支座的计算第25页/共32页 te 橡胶片总厚度，t te e=t ti i，桥规规定：矩形支座 0.10.1a a t te e 0.20.2a a（a为支座顺桥向尺寸）圆形支座 0.10.1d d t te e 0.20.2d d（d为圆形支座直径）g 上部结构由温度、混凝土收缩和徐变引起的一 个支座上的水平位移；p 由汽车制动力引起的一个支座上的水平位移；c 混凝土的线膨胀系数，可取1.010-5/；t 计算温差（按最高、最低有效温差确定）；l 简支梁桥的计算跨度；Fbk 作用于一个支座上的汽车制动力

19、标准值；Ge 橡胶支座的动态剪变模量动态剪变模量，取Ge=2Ge；Ge 橡胶的剪变模量剪变模量，常温下Ge=1.0MPa。第26页/共32页 确定了橡胶片的总厚度确定了橡胶片的总厚度 t te e，再加上支座加劲薄钢板的，再加上支座加劲薄钢板的厚度厚度 t ts s（一般取一般取0.2cm，也可由公式确定也可由公式确定），即可得到，即可得到支支支支座总厚度座总厚度座总厚度座总厚度 h h=t te e+t ts s。附附附附：确定支座钢板厚度确定支座钢板厚度确定支座钢板厚度确定支座钢板厚度 t ts s 的公式的公式的公式的公式 ts 支座加劲钢板厚度，不得小于0.2cm；Kp 应力校正系数，

20、取1.3；te,u、te,l 支座加劲钢板上、下层橡胶片厚度；Ae 承压加劲钢板面积（即支座有效承压面积）s加劲钢板轴向拉应力限值，可取s=0.65 fy。板式橡胶支座的计算第27页/共32页（3 3）验算支座的偏转验算支座的偏转验算支座的偏转验算支座的偏转 主梁受荷后发生主梁受荷后发生挠曲变形挠曲变形挠曲变形挠曲变形时，梁端将引起转角时，梁端将引起转角，支，支座伴随出现座伴随出现压缩变形压缩变形压缩变形压缩变形，梁端一侧为，梁端一侧为 1 1，梁体一侧为，梁体一侧为 2 2（如如图图）。为为确保偏转时支座与确保偏转时支座与梁底梁底不脱空不脱空不脱空不脱空，对于矩形支，对于矩形支座，座，需满足

21、如下条件：需满足如下条件：板式橡胶支座的计算第28页/共32页c,m 平均压缩变形，桥规规定 c,m 0.07te；Ee 支座抗压弹性模量，Ee=5.4Ge S2；Eb 橡胶弹性体体积模量，取2000MPa；梁端转角，=(21)/a。对简支梁，对简支梁，可由下式确定：可由下式确定：f 主梁的挠度；l 主梁的计算跨度。即即板式橡胶支座的计算第29页/共32页（4 4）验算支座的抗滑移稳定性验算支座的抗滑移稳定性验算支座的抗滑移稳定性验算支座的抗滑移稳定性 为保证支座与梁底或墩（台）顶面之间不发生相对滑为保证支座与梁底或墩（台）顶面之间不发生相对滑动，需满足下列条件：动，需满足下列条件：RGk 结

22、构自重引起的支座反力标准值；RCk 结构自重和一半汽车荷载标准值引起的支座反力；橡胶与砼的摩擦系数采用0.3；与钢板的采用0.2；l 上部结构由温度、混凝土收缩和徐变引起的一个支座 上的水平位移（不包括制动力引起的）；Ag支座平面毛面积。不计汽车制动力时不计汽车制动力时不计汽车制动力时不计汽车制动力时计入汽车制动力时计入汽车制动力时计入汽车制动力时计入汽车制动力时板式橡胶支座的计算第30页/共32页 成品板式橡胶支座已形成系列，故在一般情况下，成品板式橡胶支座已形成系列，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，只需根据标准成品支座的目录，选配合适的产品。选配合适的产品

23、。我国成品板式橡胶支座的代号，按交通部我国成品板式橡胶支座的代号，按交通部JTJTJTJT标准第标准第5.15.15.15.1条由如下几项代码组成：名称、型式、规格及胶种。条由如下几项代码组成：名称、型式、规格及胶种。如：如：GJZ300GJZ300GJZ300GJZ300 400400400400 47(CR)47(CR)47(CR)47(CR)表示公路桥梁表示公路桥梁 矩形、平面尺寸 为为300300300300 400400400400、厚度47474747的的氯丁橡胶支座；支座；GYZF4GYZF4GYZF4GYZF4 300300300300 54(NR)54(NR)54(NR)54(NR)表示公路桥梁表示公路桥梁 圆形、直径300300300300、厚度54545454、带聚四氟乙烯滑板的、带聚四氟乙烯滑板的天然橡胶支座。支座。（5 5）板式橡胶支座的选配板式橡胶支座的选配板式橡胶支座的计算第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页