桥梁工程(路)-10-梁桥支座.doc

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第六章梁式桥的支座

第一节概述

固定支座

活动支座

钢支座示意图：

多用于铁路桥梁、轨道桥梁

（a）板式（b）盆式（固定）

橡胶支座示意图

板式橡胶支座：

用于中小跨径公路桥、城市桥梁

盆式橡胶支座：

用于大中跨径连续梁桥

混凝土支座示意图

练习：

※一、支座布置原则

1.当桥梁位于坡道上时固定支座的设置，简支梁桥一般应设在下坡方向的前端；连续梁桥一般应设在下坡方向的桥台上。

2.当桥梁位于平坡上时固定支座的设置，简支梁桥宜设在主要行车方向的前端；连续梁桥宜设在主要行车方向的前端桥台上。

3.较长的连续梁桥的固定支座宜设在桥长中间部位的桥墩上，以使其两侧的自由伸缩长度比较均匀。

位于山谷区时，固定支座宜设在相对矮壮的桥墩上，并尽量向中间墩设置。

4.固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方。

5.固定支座应避开不良地质的桥墩。

6.墩顶横梁的横向刚度较小时，应设置横向宜转动的桥梁支座。

7.在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度。

8.对于斜桥及横向易发生变形的桥梁，不宜采用辊轴和摇轴等线支座。

9.宽桥、弯桥，应根据全桥总布置图、线形、桥梁受力等情况综合布设。

当横向有两个以上支座时，应考虑桥的横向变形；当纵向为固定支座时，其相邻横向支座为单向活动支座；当纵向为单向活动支座时，其相邻横向支座为多向活动支座。

10.在地震区要满足桥梁防震、减震的需要。

※二、常见的桥梁支座布置

1.公路简支梁桥支座布置

公路简支梁桥支座布置

2.简支箱型梁桥支座布置

简支箱型梁桥支座布置

3.连续梁桥支座布置

连续梁桥支座布置

4.连续弯梁桥支座布置

连续弯梁桥支座布置

第二节支座的类型和构造

桥梁支座应根据桥梁的用途、跨径、类型、结构物的高度等因素，视具体情况选用。

目前，公路桥常用的支座主要有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形钢支座、减隔震支座等。

一、板式橡胶支座

1、构造特点：

常用的板式橡胶支座采用薄钢板作为加劲层，以提高支座的竖向承载力。

2、变形机理：

（1）利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角；

（2）利用其剪切变形实现水平位移；

（3）从构造上无固定支座与活动支座之分。

固定支座一般较薄，能满足支承竖向荷载及梁端自由转动的要求，水平位移主要由活动支座的橡胶剪切变形来完成，其高度取决于水平位移量的大小。

板式橡胶支座的应力状态

3、性能指标：

（1）容许应力；

（2）弹性模量和剪切模量；

（3）容许剪切的正切值。

支座的橡胶材料以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶或三元乙丙橡胶。

应根据地区气温条件选用，-25℃～+60℃地区可选用氯丁橡胶支座；-40℃～+60℃地区可选用天然橡胶支座或三元乙丙橡胶支座。

根据试验分析，橡胶压缩弹性模量、容许压应力和容许剪切角的数值，均与支座的形状系数有关，形状系数按下式计算，并应在5≤≤12范围内取用。

式中：

a——顺桥向支座长度；b——横桥向支座长度；t——中间橡胶层的厚度。

为满足橡胶的容许应力和使支座能适应梁端转动的要求，取决于剪切角和主梁下的有效宽度。

一般应应充分利用，尽量减小的尺寸，以降低转动阻抗力矩（它与成正比）。

根据支座稳定的要求，支座的总厚度≤min（，）×30%

4、适用范围：

支座反力为70—3600kN的公路桥梁、城市道路桥梁。

5、主要类型与构造

为满足较大位移量的需要，通常采用聚四氟乙烯板式橡胶支座。

它是在普通板式橡胶支座上按照支座尺寸大小粘贴一层厚2～4mm的聚四氟乙烯板，除具有普通板式橡胶支座的竖向刚度与压缩变形，且能承受竖向荷载及适应梁端转动外，还能利用聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板间的低摩阻系数（聚四氟乙烯板与不锈钢板间摩擦系数为0.03~0.06；橡胶与钢为0.1~0.15；橡胶与混凝土0.2~0.3），使桥梁上部结构水平位移不受限制。

聚四氟乙烯板式橡胶支座适用于桥面连续的结构及由简支安装再转为连续体系的连续梁，还可在顶推、横移等施工中作滑板使用。

6、安装

橡胶支座一般直接安装在墩台的顶面或钢筋混凝土的支承垫石上，而梁就直接安放在支座上。

二、盆式橡胶支座

1、构造特点：

盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的一种橡胶支座。

2、变形机理：

（1）利用底钢盆对橡胶块的三向约束来获得较大的承载能力；

（2）利用中间衬板上的聚四氟乙烯板与顶板上不锈钢板的低摩擦系数获得大的水平位移；

（3）利用钢盆中三向受力的弹性橡胶块的不均匀压缩获得大的转角。

3、适用范围：

适用于支座反力1000—5000kN以上的大跨径公路桥梁、城市道路桥梁。

4、主要类型与构造

盆式橡胶支座按其工作特征可分为固定支座、多向活动支座和单向活动支座三种。

固定支座由上支座板、下支座板、承压橡胶板、橡胶密封圈、钢紧箍圈和支座锚栓等组成，它主要用于承受竖向反力及转角、并承受桥梁的纵向及横向水平力。

多向活动支座由上支座板、下支座板、承压橡胶板、橡胶密封圈、钢紧箍圈、中间钢衬板、聚四氟乙烯板、不锈钢滑板和支座锚栓等组成，它用于承受支座竖向反力及转角，并能适应桥梁纵向及横向位移的需要。

单向活动支座构造基本与多向活动支座相同，但在支座两侧或中央设置导槽（侧向限位板），以限制支座横向（或纵向）的位移。

（a）固定支座

（b）多向活动支座

（c）纵向活动支座

5、安装

盆式橡胶支座的上支座板与桥梁上部结构（主梁）联结，随梁的运动而运动；下支座板固结在桥墩上，承受上部构造的作用力并传递给桥墩。

第三节支座的设计与计算

一、支座受力特点

1、作用于支座上的竖向力：

结构自重，汽车荷载（计冲击力），（上拔力）。

2、水平力：

纵向水平力——制动力，上部结构传来的风荷载。

横向水平力——离心力，上部结构传来的风荷载。

3、地震区的梁桥：

根据设计地震烈度，按规范规定进行计算和组合。

二、板式橡胶支座设计与计算

板式橡胶支座的设计与计算包括确定支座尺寸、验算支座受压偏转情况以及验算支座的抗滑稳定性。

1、支座尺寸确定

（1）支座平面尺寸

板式橡胶支座的平面尺寸由橡胶板的抗压强度和梁底部或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定，一般由橡胶支座的抗压强度控制设计。

（2）确定支座的厚度

主梁由于温度变化等因素预计将产生的纵向最大水平位移是通过全部橡胶片的剪切变形来实现的。

总厚度与水平位移之间满足下列关系：

≤tan

即≥，+全部钢板厚

2、验算支座的偏转情况

主梁受荷挠曲时，梁端将出现转动，但不允许与支座产生脱空现象。

挠曲时梁端转角为，此时支座表面将产生不均匀的压缩变形，一端为，另一端为，其平均压缩变形为，可根据下式计算：

若梁端转角q已知，按<<材料力学>>公式算得，则有：

则

当时，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

3、验算支座的抗滑性能

三、其他支座设计与计算（自学）

思考题

1、桥梁支座的作用是什么？

2、板式橡胶支座的构造及工作机理是什么？

3、盆式橡胶支座的构造及工作机理是什么？

4、桥梁支座分为几种？

5、支座的基本布置原则是什么？

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