美国规范球型支座.docx
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美国规范球型支座
目录
解释：
106.1定义
106.2目的
106.3.1用途
106.3.2结构应用考虑
106.3.2球型支座
规格
106.4设计
106.4.1通则
106.4.2盆式支座设计
106.4.3轴承支座设计
106.4.5不转动部分的设计
106.5材料
106.6结构
106.7测试与检验
106.8运输和包装
106.9安装
106.10文档
106.11制造商资质要求
解释
106.1定义：
高承载力多向转动的球型支座是由盆式转动部分和球型或者球冠安装成，除此之外还有位移和力的传递必须通过四氟板滑动面来实现，还要有导向槽或者导向环来限制制定方向上的移动。
通过球形板和球面四氟板之间的滑动来满足支座转角的需要。
106.2目的：
此规范规定正常应用和承载力的范围，荷载和位移。
设计和制造的多轮换轴承在很大程度上依赖于原则工程力学和广泛的支座设计和制造实践经验。
因此，在特殊情况下在结构方面的要求超出了本规范的规定范围，支座制造商应重新考虑。
转动性能Rb与两个因素有关Rb=Rs+Rc
Rb支座的设计转动性能
Rs使用时预期的转动性能（活载、安装和使用中的转动
Rc转动性能包括制造过程中的公差，不得超过0.02弧度，见106.3.2.12
106.3应用
106.3.1通则
这个部分是针对桥梁设计工程师如何使用多向转动球型支座的规范。
多向转动球型支座主要使用在以下几个方面：
106.3.1.1用在低转矩，较高的承载力
106.3.1.2弯桥或斜桥和以及与之相类似的复杂桥梁结构
106.3.1.3细长圆柱或低硬度、刚度轻型框架结构。
106.3.1.4各个方向上的转动
106.3.1.5不能准确确定方向的转动
106.3.1.6预先安装基础结构
106.3.1.7需要自动调整的情况
106.3.1.8偏心载荷和旋转变化不是很明显，这全部的压力由支座传递给下部结构和上部结构
106.3.1.9有要减少桁架或空间结构小的要求
106.3.1.10需要大位移的要求。
106.3.1.11经济，寿命长，支座不需要或很少要维护
106.3.2结构应用考虑
106.3.2.1假定垂直和水平荷载是同时存在。
所有负载被有效传递。
最低竖向荷载是静载荷上部结构静载荷的和。
最大垂直荷载是由静载荷，上部结构恒载和活荷载和冲击效应的和
106.3.2.2为了限制滑动面连接处的边缘应力，推荐滑动面和滑动面间间隙为1/l6（1.6毫米）。
滑动部件在可能的情况。
导向块和滑动部件在可能的情况下应是总间距不得超过1/16“（1.6毫米）
106.3.2.3工程师在设计时必须考虑，桥墩上或者承台上布置的支座要尽可能的少承载水平载荷。
由于制造和安装公差，不应假定水平力平均分配给所有支座。
高的水平力（“最高的50％。
竖向荷载）应通过单独的传输设备。
106.3.2.4在可行的情况至少有两个固定块或两个导向块用于限制所有的横向力，地震以外，在设计时每个基，柱，连接处都要给出余量。
在地震时的横向力，允许有小的屈服，同样可以作为所有支座之间，这支撑力由支座共同承担
106.3.2.5球型支座标准规格，如果竖向荷载低于其竖向承载能力的20％不得使用。
如果竖向载荷不到其竖向承载能力的20％球型支座需要特殊的设计。
106.3.2.6球型支座设计中应当专门考虑大的横向力和垂直载荷比预期
106.3.2.7在计算横向承载能力支座滑动面得摩擦力可以忽略
106.3.2.8在安装支座的导向块时，应当考虑到桥梁结构的移动方向，以避免支座导向方向错误。
专门针对弯桥和斜桥的设计，以确保准确的滑动方向。
106.3.2.9在设计桥梁的下部结构和上部结构时应保证支座接触的地方及其周围，在使用过程中保持有一定的刚度，要特别注意加大在最大位移处的刚度
106.3.2.10桥梁的下部结构和上部结构的设计应留有移动支座进行检测和修复的最小空间。
结构设计时要留有安装空间。
106.3.2.11支座的最低旋转角度Rs，在本规范中为0.01弧度。
包括Rs活荷载和制造过程中的旋转/安装过程中的旋转
106.3.2.12制造的最大旋转Rc，不得超过0.02弧度：
见第106.9“安装”。
在新修改106.9规定设计者选择的Rc要比0.02弧度小，但是应当注意投资的费用和实际中可能的改变。
106.3.2.13结构设计的摩擦系数应按照AASHTO标准，Div'n一的规定，表14.6.2.5-1注意：
这些摩擦系数是根据平均应力和聚四氟乙烯板上的边缘应力压力决定，在安装的过程中倾斜度没有超过标准中的规定和正常范围内不锈钢和钢板的连接表面。
异常的使用条件下的不锈钢表面连接处，可能会加速腐蚀，这需要对摩擦系数惊醒长期的评估。
106.3.2.14工程师不能混淆盆式、球型、多向转动支座在接缝或构架，不同的偏转特性和不同的转动特性可能导致支座或结构损坏。
106.3.2.15工程图样应包括工程进度表如106.3.3
106.3.2.16可能有些支座的试验费用是昂贵的，或因为没有试验设备而不能试验，以下产品的试验应进行超过5000千磅（22240千牛垂直负载）超过500千磅（2224千牛水平荷载）
在同时存在水平和垂直荷载时，其中的横向负载超过垂直载荷的75％
.三i轴向负荷试验必须进行动态转动、转角试验
动摩擦系数试验应进行125个循环。
要在106.3.3支座详细参数
106.3.3.1使用过程中最大和最小的垂直载荷和水平载荷。
106.3.3.2最小结构和制造转角要求。
106.3.3.3支座的震级（位移）和运动方向以及支撑力。
106.3.3.4数量，类型（固定，单向或双向）。
106.3.3.5所有支座的位置。
106.3.3.6支座允许上下接触压力。
106.3.3.7固定或锚固支座的详细要求
106.3.3.8牌号，倾角和斜坡所有支座。
106.3.3.9允许的滑动表面的摩擦系数。
106.3.3.10表面涂层的要求和相应的规范。
106.3.3.11抗震要求，如果有的话。
106.3.3.12隆起的细节，临时附件或其他要求。
106.3.3.13死负荷，需要设计导板表面滑动其它负载。
（见第106.4.5.3）
106.3.3.14空间、尺寸要求或限制，如果有的话。
106.3.3.15视需要扩大活动支座，尺寸偏移。
106.4设计
106.4.1总则
本规范范围，包括球型设计，制造和安装，还有垫板，符合设计方案计和本规范的规定。
球型支座可能是本规范涉及的任何类型的条件是这些只由一个供应制造商。
球型支座的设计的科学性，是通过工程师分析、计算数据和现在使用的工程计算，数据和可接受的使用寿命得出来的。
已经使用的材料材料，测试和已经被支座的证明设计合理性，在工程上的作为参考，一承载力，位移和使用条件。
说明
ç=支座各部分的间隙（毫米）（图1，3，4＆5）
Dd=橡胶板直径英寸（毫米）
Dp=橡盆式环内径径英寸（毫米）（图1）
Ds=设计球面作用直径英寸（毫米）
G=盆环的深度英寸（毫米）（图1）
K=钢承板凹槽深度（毫米）（图2）
Lh=横向设计荷载，基普（千牛）
Lv=垂直设计负荷，（千牛）
Rs=最小设计的转角（Rs+Rc）
Rs=结构的最小设计旋转能力，弧度
Rc=制造公差允许的最大转角。
Rmax=最大半径英寸（mm），以防止球面移动
S=矩形板的长度英寸（毫米）（图1）
t=橡胶板厚度英寸（毫米）
w=钢衬板直径英寸（mm）（图2）
106.4.1.1多向转动支座的承载力，横向力，位移应符合设计规范的要求。
应特别注意支座的所有组件能承受一定的水平荷载和力。
106.4.1.2支座的附件的最大压力不应当超过，AASHTO标准中“公路桥梁标准规范”和本条款中对允许设计承载力要求。
106.4.1.3最小转角，Rb=Rs+Rc106.4.1.4固定支座、单向支座的最小横向力是竖向承载力的10%，或者计算书中的规定。
106.4.1.5扩展支座设各个方向上的总位移应符合支座附表中关于位移的要求。
总位移余量，应为设计位移的10％或1“（25.4毫米），选用较大者。
支座导向块间的距离，不需要位移余量。
106.4.1.6支座设计时，应当留有空间，便于旋转和滑动部分更换。
106.4.1.7本规范中的所使用的单位为美国习惯使用的单位，相当于单位在括号内。
括号内的单位公制单位
106.4.2盆式支座旋转部分的设计（见图。
1）
106.4.2.1盆
106.4.2.1.1盆内径，Dp，和橡胶板的直径相同。
106.4.2.1.2锅腔深度G，应等于或大于：
[（Dp/2）×（Rs+Rc）]+k+t+w+0.1“（2.5毫米），其中
k=0或者密封圈厚度。
k=1.7×钢衬板环形凹槽截面直径。
k=1.2×橡胶板凹槽直径，钢衬板直径的和的一半
（见图2。
“k”的详细尺寸）
106.4.2.1.3盆环边缘的厚度，橡胶板应符合AASHTO标准Div'nI的规定，
14.6.4.6。
或14.6.4.8的要求。
106.4.2.1.4最小的盆环外径由横向荷载，内部橡胶板的压力钢衬板所受的摩擦力，剪切力，弯曲力，撕扯力决定壁厚应符合AASHTO标准Div'n114.6.4.6或参照14.6.4.8。
106.4.2.2橡胶板
106.4.2.2.1橡胶板的最小厚度等同于AASHTO标准Div'nI
14.6.4.3-1的规定。
106.4.2.2.2橡胶板的设计应平均应力不超过3500psi（24.12Mpa）
106.4.2.2.3当使用密封圈，橡胶板上要有凹槽为的是安装的时候橡胶板的上平面和垫圈平齐，（见图。
3）
106.4.2.2.4该橡胶板盘应以有机硅油符合的MIL-S-8660的要求或与其相等效的规范要求。
聚四氟乙烯“粗油槽，不得使用扁环。
106.4.2.2.5天然橡胶的橡胶板，使用在温度持续低于
不-20℃，或者-29℃以下超过48小时。
106.4.2.3钢衬板
106.4.3.2.1钢承板的外径的应符合AASHTO标准Div'n我，14.6.4.7规定
106.4.2.3.2钢承板的厚度应包含垂直间隙C，支座转动和不转动的间隙
小于1/8“（3.2毫米）最大旋转处，见图1＆3，具体如下：
盆环的矩形部分，C=（Rb×0.7xS）+0.l2“（3.2毫米）
盆环的周长C=（RbXOD/2）+0.l2“（3.2毫米）
106.4.2.3.3钢衬板的宽度，w，是钢衬板边缘垂直的接触盆环壁的部分间的距离。
（见图。
2）设计计算水平载荷时，钢衬板表面的宽度，w，
AASHTO标准Div'nI，等同14.6.4.8-2，但不得少于1/8“（3.2毫米）。
106.4.2.3.4为了装配密封圈，钢衬板上具有45度的倒角，相当于1.7倍倒角该印章直径在盖章完全属于活塞厚度和直径的1.2倍的地方弹性体扩展到一半的内径
106.4.2.4橡胶密封圈
106.4.2.4.1平面密封圈应符合AASHTO标准Div'nI，14.6.4.5.1的要求。
此外，安装时盆环与密封圈的最大间距不得超过0.05“（1.27毫米）。
106.4.2.4.2密封圈圆形横截面应符合AASHTO标准Div'n，14.6.4.5.2的要求。
安装时密封圈应紧贴盆环与盆环壁充分接触。
106.4.3球型支座转动部分的设计原理
106.4.3.1转动部分聚四氟乙烯球面/不锈钢表面（图4）
106.4.3.1.1聚四氟乙烯表面凹槽
106.4.3.1.1.1在横向和纵向力下，为防止弧形滑动面传递横向力，在设计时要特别注意限制和控制弧形面的半径限制水平力。
在后一种情况下（弯曲滑行支座中的平面滑行），半径应符合AASHTO标准Div'n我，与14.6.3.2-2的要求等同。
，无约束时
106.4.3.1.1.2计算确定了重要半径的确定，应符合标准。
106.4.3.1.1.3聚四氟乙烯设计面积应根据设计平均应力确定，符合AASHTO标准Div'nI，表14.6.2.4-1。
106.4.3.1.1.4凹面将面临可能的情况。
106.4.3.1.1.5聚四氟乙烯最低厚度应为1/l6“（1.6毫米），厚度测量按照与ASTMḎ1777。
106.4.3.1.1.6球形中心最低厚度应¾“（19毫米）。
106.4.3.1.1.7支座设计应提供垂直间隙，支座旋转和非旋转部分的最大间隙不少于1/8“（3.2毫米）（见图。
4）如下：
球型支座的平面部分，C=（RbX0.7XS）+0.12”（3.2mm）
球型支座的在板上的圆形部分，C=（RbXOD/2）+0.12”（3.2mm）
106.4.3.1.2凸面和不锈钢表面
106.4.3.1.2.1凸面部分的设计转角，Rb，其中Rb=Rs+Rc
106.4.3.1.2.2支座接触混凝土面的最低边缘厚度为¾“（19毫米）或直接与不锈钢面接触的板的最低厚度为½”（12.7毫米）。
106.4.3.1.2.3不锈钢表面应符合以下要求：
a冷压不锈钢板的的厚度符合AASHTO标准Div'nI14.6.2.3.2的要求，在不锈钢周围用焊接的方法与钢板连接。
不锈钢板和钢板充分接触。
b坚硬的不锈钢突起部分。
c不锈钢与钢板的焊接钢板。
焊缝的最小高度应为3/32“（2.38毫米）。
106.4.3.1.2.4不锈钢表面光洁度应符合AASHTO标准Div'nI的要求，14.6.2.2。
106.4.3.2球型旋转原理--铜垫圈/钢板
106.4.3.2.1该凹的部分可能由坚硬的铜或钢组成称作平板。
曲面相交的部分应有这两种材料的一种
106.4.3.2.2球半径的应符合AASHTO标准Div'nID的规定，等同于14.6.3.2-2。
106.4.3.2.3如果需要，机械安全限制，应为防止支座倾覆，可以加机械限制装置。
106.4.3.2.4在支座设计时应考虑旋转Rs+Rc，以防止倾覆或脱空。
106.4.3.2.5半径的计算结果应符交由工程师正式批准106.4.3.2.6工程上最高设计压应力为：
ASTMB22AlloyC905002000psi（13.8Mpa）
ASTMB22AlloyC911002500psi（17.2Mpa）
ASTMB22AlloyC863008000psi（55.2Mpa）
106.4.3.2.7支座的滑动面有储油槽，储油槽沿着轴线储分布，储油槽的升读至少大于储油槽的宽度。
106.4.3.2.8储油槽或者储油环应按几何分布，与位移方向一致
106.4.3.2.9队支座的整个表面储油槽的分布与移动方向一致。
106.4.3.2.10储油槽的面积，不少于支座总表面积的25％。
106.4.3.2.11滑动部分四氟乙烯板应当模压成型，在高压下压成储油槽和储油环，并且突出铜垫圈部分不应小于0.010”（0.25mm）
106.4.3.2.12中心凹板的最小厚度和在凸板边缘厚度应¾（19毫米）。
106.4.3.2.13与铜和钢板连接面的表面光粗糙度不得超过125微英寸（3.17微米）rms
106.4.4圆盆地支座的转动原理设计（图5）
106.4.4.1圆盆
106.4.4.1.1聚醚层的最小厚度t
C—偏转时的总负载E—最大的长期竖向应力*恒载）,不少于15%（设计值）
106.4.4.1.2圆盆设计应力应不超过:
3700psi（25.5MPa）聚醚层A
5000psi（34.5MPa）聚醚层B
106.4.4.2承载板
106.4.4.2.1聚醚层必需按AASHTODIVnI的设计图锚（铆）固在正确的位置,
采用限制环时必须是聚醚层A
106.4.4.2.2如果下面直接接触混凝土:
金板下的聚醚层厚度按:
Dd*0.06计算,但不少于19mm,
如果下面直接接钢板:
金板下的聚醚层厚度按:
Dd*0.06计算,但不少于12.7mm
106.4.4.2.3支座设计净空,在转动部件与非转动部件之间不少于1/8（3.2mm）
最大转角时（图5）如下:
支座为正方形，C=（RbX0.7XS）+0.12”（3.2mm）+2ΔC
支座为圆形，C=（RbXOD/2）+0.12”（3.2mm）+2ΔC
106.4.4.3剪切制约机构
106.4.4.3.1剪切制约机构塑料应不能结束转动并抵抗设计水平力
106.4.4.3支座的剪切制约机构能抗设计剪切力为0.4Fy,弯曲应力为0.55Fy和最大的承压应力的0.8Fy,但不包括设计剪切反力;
106.4.4.3剪切制约机构应与承载板连接,采用焊接或其他方法
106.4.5不转动的支座设计原理
106.4.5.1F4滑板支座
106.4.5.1F4板的应力应符合AASHTODIVN14.6.2.3.2,表14.6.2.4-1和14.6.8.4
106.4.5.1厚度应符合AASHTODIVN14.6.2.3.1
106.4.5.1织物填充的F4应符合AASHTODIVN14.6.2.4.1,边缘应凹入基板,不能使织物填充的F4外露.
106.4.5.2不锈钢板滑动面
106.4.5.2.1不锈钢板滑动面的工作面应全部复盖毛面,并按106.4.1.5要求.
106.4.5.2.2厚度符合AASHTODIVN14.6.2.3.2,连续焊接全部周长.
106.4.5.2.3更适宜的表面作滑动面
106.4.5.2.4焊缝高度为3/32（2.38mm）,用3.09L不锈钢焊丝,磨平焊缝.
106.4.5.3.4限位板和导向块间总的间隙，以及导向部分，符合AASHTO标准Div'nI，14.6.9.4中的规定。
106.4.5.3.5导向部分，在工作中各个位置，要与导向块接触。
106.4.5.3.6导向部分应远离工作面，避免过大的横向旋转
106.4.5支座不转动部分的设计
106.4.5.1聚四氟乙烯滑动面
106.4.5.1.1聚四氟乙烯滑动表面应按照平均应力设计符合AASHTODiv'n
I，表14.6.2.4-1的规定，参考14.6.8.4。
106.4.5.1.2聚四氟乙烯厚度应符合AASHTO标准Div'n我，14.6.2.3.1规定。
106.4.5.1.3聚四氟乙烯的制造应符合AASHTODiv'nI标准的要求，14.6.2.1任何优势，比其他的要求镶边应oversown或凹进，以便没有削减织物缘暴露出来。
镶边应oversown或凹进，以便没有削减织物边缘暴露出来
106.4.5.2不锈钢滑动表面
106.4.5.2.1焊接上的不锈钢面应当大于等于工作并应符合106.4.1.5的要求。
106.4.5.2.2不锈钢板厚度应符合AASHTODiv'nI14.6.2.3.2标准规定的要求（长度小于300mm，厚度不小于1.5mm，大于300mm时厚度不小于3mm）接采用周边连续焊，不锈钢与连接板充分接触。
106.4.5.2.3不锈钢滑动面，最好是面向下。
106.4.5.2.3不锈钢焊接的焊缝，在使用时，焊缝高度最低厚度应为3/32“（2.38毫米），使用类型309L电极，不锈钢丝。
106.4.5.3导向块和中间导向键
106.4.5.3.1中央导向键应整体加工成型。
如果一个单独导向键或导向块，应将导向键压入导向槽中，用螺栓紧固，或者导向块采用焊接，以防止翻转。
106.4.5.3.2导向块可以用铸造、焊接，螺栓紧固，或者开导向槽在制造的过程中。
106.4.5.3.3导向块和中间导向键的设计应符合AASHTODiv'nI，14.6.9.2标准规定。
如果使用螺栓，应按照AASHT0Div'nI中表10.32.3B规定支座螺栓的使用。
18页
106.4.5.3.4导向块/导向键和导向部分的总的间隙应当符合，
AASHTO标准Div'nI，14.6.9.4中的规定。
106.4.5.3.5导向部分与导向块必须要有他们接触的区域，在使用的过程中。
106.4.5.3.6导向偏离固定（预定）的（位置时）或者横向的转动时，应当尽量避免。
106.4.6聚四氟乙烯滑动面
106.4.6.1聚四氟乙烯板使用时，应符合AASHTODiv'nI，14.6.9.5.2标准。
此外，应符合AASHTODiv'nI，14.6.9.6标准。
如果规定使用螺钉机械安装紧固，最少要有两个螺丝。
在螺丝中心线应位于2X位于四氟板的对角线并通过两颗螺钉的圆心。
螺钉至少要旋入四氟板厚度的50%以上。
106.4.6.2聚四氟乙烯作为滑动导向面使用时要符合AASHTODiv'nI，14.6.9.6的规定。
106.4.6.3未填充的（纯）聚四氟乙烯在使用时，应当包含紫外线（UV）抑制剂/屏蔽剂。
106.4.7垫石和外连接板
对于连接垫板和外连接板的混凝土的设计承载力，要符合AASHTODiv'nI18.16.7规定。
在安全系数Φ因素应视为0.75。
106.4.7.2垫石和连接板允许的弯曲应力0.63Fy。
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106.5材料
106.5.1总则，支座明细表中涉及到所有材料应符合
要AASHTO标Div'nI，第14部分，或Div'n二，第18条的有关章节的要求。
此外，这些要求要标识出来
以下规定将适用于题。
106.5.2对于附件钢板（垫石，连接板，承压板等等）在最薄处的最小厚度应¾“（19毫米）。
106.5.3在自润滑金属支座，润滑剂包含有性质稳定不会变质的固体成分，以及润滑剂有较好的耐空气，耐水耐低温的性质。
如果使用二硫化钼和引起支座成分间的电化学反应，这是不允许的。
清漆，焦油，沥青及石油溶剂，不得用作粘结剂。
106.5.4垫板和连接板中间孔洞的公差应±1/8“（3.18毫米）
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06.6制造
106.6.1支座的制造应符合AASHTODiv'nII,18.5标准中对相关工艺的规定。
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106.7试验和检测
106.7.1总则
试验应当按按照AASHTODiv'nII，第18.7部分的要求。
此外，
还要符合以下要求。
106.7.1.1在制造企业自己的实验设备上试验检测。
106.7.1.2整套实验装置要求要有5000kips或者更大的承载力，应当在5000kips时进行检测。
否则测试符合如上所述AASHTO标准的要求。
1106.7.1.3或者，如果实验的需要的承载力超过5000kips（22200千牛），允许则抽检单用特制制的支座样品进行测试
，特制的支座样品要符合以下要求：
a.特制试样和大支座应当是同种规格并且按同样的标准制造。
b.特制试样所用的材料和大支座一样。
c.特制试样与大支座在同一工厂同一生产线上生产，并且要符合（质量管理和生产工艺）Q.C＆Q.A.工艺。
d.特制试样设计承载力至少要有500kips（2225千牛）（样品的测试不需要包括连接板，和涂层）。
106.7.2采样
试验样品的随机抽选符合AASHTODiv'nII，18.7.1.2B标准，特制的支座品要符合106.7.1.3部分的规定。
每批支座都要进行测试。
106.7.3检查
106.7.3.1检验应当按照检测单位规定的程序。
106.7.3.2支座在当地检测，应在支座到达的一个星期内检测，样
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