桥梁支座.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流桥梁支座.精品文档.桥梁支座第一节 概述桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件1支座的作用 传递上部结构的各种荷载适应温度、收缩徐变等因素产生的位移和转角首先桥梁支座必须具有足够的承载能力，以保证安全可靠地传递支座反力；其次支座对桥梁变形（位移和转角）的约束应尽可能地小，以适应梁体自由伸缩及转动的需要；此外支座应便于安装、养护和维修，并在必要时进行更换。2支座的分类按受力特性分类 固定支座单向活动支座双向活动支座（或者称多向活动支座）按支座用材料分类 简易垫层支座钢支座（平板支座、弧形支座、摇轴支座，辊轴支座）橡胶支座（板式橡胶支

2、座、盆式橡胶支座）混凝土铰支座 按结构形式分： 弧形支座 摇轴支座 辊轴支座 板式橡胶支座 盆式橡胶支座 球型支座3.支座的布置原则简支梁一般一端设固定支座，另一端设活动支座；连续梁桥一般每一联中的一个桥墩设固定支座，且宜放在每联中间部位的桥墩上，使两侧的自由伸缩长度较均衡；当桥梁位于坡道上时，固定支座一般应设在坡度较低的一端，当桥梁位于平坡上时，固定支座宜设在主要行车方向的前端。固定支座宜设在具有较大支座反力的地方，同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度；曲线连续梁桥的支座布置会直接影响到梁的内力分布，同时支座的布置应使其能充分适应曲梁的纵、横向自由转动和移动的可能性，通常宜采用球型支座。

3、第二节 支座的类型和构造一简易垫层支座采用若干层有毛毡或石棉做成，压缩后的厚度不小于1cm，可用于跨径小于10m的板梁桥、4m以下的铁路桥，构造简单，变形能力差。二钢支座1.平板支座平板支座由上下两块平面钢板组成，固定支座的上下平板间用钢销固定，可用于8m的铁路桥、1215m的公路桥，构造简单，加工方便，梁端不能完全自由转动，位移量很有限且伸缩时要克服较大的摩阻力。2.弧形支座弧形支座由上下支座板和销钉组成，用于16m以下的铁路桥，转动不灵活，伸缩时仍要克服较大的摩阻力。3.摇轴支座摇轴支座分固定支座和活动支座，固定支座由上下摆组成，活动支座由底板、摇轴和上摆组成，用于2032m的铁路桥，摇轴

4、的顶、底面曲面半径不一致，使得转动时的约束阻力较大。三板式橡胶支座1.普通板式橡胶支座形状：矩形和圆形。材料：常温型采用氯丁橡胶，适用温度为-2560；耐寒型采用天然橡胶，适用温度为-4060。构造特点：是一层橡胶一层钢板层叠构成，橡胶是提供变形，钢板是增加抗压强度。一般来讲，形状系数越大，抗压强度越高，橡胶硬度越大，抗压强度也增高。变形机理不均匀弹性压缩实现转动 剪切变形实现水平位移 加劲层以提高支座的竖向承载能力 适用范围：支座反力为703600kN的中等跨径公路、城市桥梁。2.四氟滑板式橡胶支座构造：是在普通板式橡胶支座上按照支座尺寸大小粘结一层23mm的聚四氟乙烯板而成。变形机理：四氟

5、滑板板式橡胶支座具有普通板式橡胶支座的竖向刚度与弹性变形，且能承受竖向荷载及适应梁端转动外，利用聚四氟乙烯板与不锈钢板间的低摩擦系数（加硅脂时0.03）可使桥梁上部构造水平位移不受限制。适用范围：较大跨度简支梁桥、桥面连续的桥梁和多跨连续梁桥可作活动支座使用，还可作顶推施工滑板。板式橡胶支座的容许压应力为10Mpa，同样荷载等级的支座，板式橡胶支座的底面积最大，而当前混凝土强度等级都已经普遍达到C40甚至C50，使用板式橡胶支座，混凝土的强度就不能被充分利用。四盆式橡胶支座盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的桥梁支座，具有承载能力大，水平位移量大的特点，适用于大跨径桥梁。盆式橡胶支座按适用温度

6、范围分为：常温型支座：适用温度为-2560（橡胶板采用氯丁橡胶）；耐寒型支座，适用温度为-4060（橡胶板采用天然橡胶或三元乙丙橡胶）。盆式橡胶支座分双向活动支座、单向活动支座和固定支座。活动支座由上支座板（含不锈钢板）、聚四氟乙烯板、中间钢板、承压橡胶板、黄铜密封圈（也称紧箍圈）、下支座板、锚栓等组成，固定支座由上支座板、承压橡胶板、黄铜密封圈、下支座板、锚栓等组成。变形机理：设置在钢盆中的橡胶板承压和转动，聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的平面滑动适应桥梁的水平位移。与板式橡胶支座相比：1.橡胶处于有侧限受压状态承载能力高；2.聚四氟乙烯板和不锈钢板间摩擦系数小水平位移量大；3.转动灵活特别适用

7、于大跨径桥梁。盆式橡胶支座承载能力的合理选择，应根据桥梁横载、活载的支点反力之和及墩台上设置的支座数目来计算，合适的支座一般为：最大反力不超过支座容许承载力的5%，最小反力不低于容许承载力的80%。规定最小反力的目的是保证支座具有良好的滑移性能，因为聚四氟乙烯板的摩擦系数与压力成反比，如果低于规定的数值，则摩擦系数将会增大。盆式橡胶支座中承压橡胶板的容许压应力一般为25Mpa，和球型支座相比，盆式橡胶支座的底面积相对来说比较大，混凝土强度也不能充分利用。五球型支座球型支座是在盆式橡胶支座的基础上发展起来的一种桥梁支座。球型支座分双向活动支座、单向活动支座和固定支座。球型支座一般由上支座板（含不

8、锈钢板）、平面聚四氟乙烯板、球冠衬板、球面聚四氟乙烯板和下支座板等组成。球型支座的特定：1.球型支座通过球面传力，作用在混凝土上的反力比较均匀。2.球型支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，因此特别适用于大转角的要求，设计转角可达0.06rad。3.球型支座各向转动性能一致，适用于曲线桥和宽桥。4.球型支座不再使用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。普通球型支座中采用聚四氟乙烯作为减摩板材，容许压应力为30MPa。我们公司开发的XQZ系列球型支座中采用了超高分子

9、量聚乙烯作为减摩板材，设计容许压应力达到4050MPa，支座的底面积小，作用在混凝土上的压应力达到25MPa，和C40、C50混凝土的强度相当。与同类型支座相比，体积小重量轻，有明显的市场效益和经济效益，也符合当前节能减排的基调。XQZ系列包括：XQZ()、XQZ()、XQZ-S、XQZ-LY、XQZ-TG、XQZ(G)GQZ球型支座是公司去年完成技术评估的新产品，首次运用荷载按45刚性角传递分布的规定进行支座设计，使支座的重量相比XQZ又有了下降。以下是GQZ、XQZ-S、QZ、LQZ、GPZ（）5种系列的简要对比。额定荷载kN型号一律选用固定支座数据主要尺寸 mm单座重量 kg顶板边长 A

10、底板边长 B总高 H1000GQZ2502502552557531XQZ（）2602602102107724QZ4003203303307969LQZ3503403103107565GPZ（）2802802802808033.72000GQZ2802802952958549XQZ（）3403403003009558QZ48043044044089116LQZ43043038038085106GPZ（）3903903903909578.93000GQZ3753754054059580XQZ（）40040039039010594QZ570520530530110208LQZ520520460460

11、100186GPZ（）4754754754751051314000GQZ440440475475110122XQZ-S510510420420125173QZ650580590590115271LQZ580580510510110244GPZ（）5455455455451151876000GQZ535535555555135217XQZ-S610610510510140279QZ790710710710137486LQZ710700630630130442GPZ（）6706706706701403488000GQZ600600640640150325XQZ-S70070059059015039

12、5QZ890800810810152717LQZ820820730730150670GPZ（）77077077077015550910000GQZ670670715715160434XQZ-S780780660660165544QZ970890900900167970LQZ920910820820170928GPZ（）86086086086017069712500GQZ750750800800175605XQZ-S870870730730180731QZ10609809909901911260LQZ101010109009001851188GPZ（）9609609609601859471500

13、0GQZ800800875875190794XQZ-S950950800800195952QZ11201060107010702071551LQZ111011109009002001440GPZ（）1050105010501050200122717500GQZ890890945945205981XQZ-S103010308708702101194QZ12601170118011802111890LQZ11801180104010402201794GPZ（）1135113511351135210149720000GQZ930930101010102201200XQZ-S1100110093093

14、02251464QZ13401230124012402272153LQZ12601260112011202352059GPZ（）12201220122012202301896六隔震支座立足于“隔”在建筑物上部分结构与基础之间设置隔震结构，阻止地震能量向上传递，为达到明显减震效果，通常基础隔震结构需具备以下四种性能：1.承载特性：具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量2.隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下，体系能保持在弹性范围内，满足正常使用的需求，而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系。3.复位特性：地震后，上部结构能够恢复到初始状态，满足正常的使用要求。

15、4.耗能特性：隔震系统本身有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，从而降低上部结构所吸收的地震能量。 一、天然橡胶支座（LNR）1.构造 天然橡胶支座由连接钢板、橡胶层、夹层钢板组成 ，其中连接钢板是用来连接基础与上部结构，橡胶层与夹层钢板分层布置，橡胶是一种伸缩性能强的物质，而分层设置的钢板能有效地限制橡胶的竖向变形，而对水平向变形基本没有影响。2.基本性能LNR支座的竖向承载能力橡胶本身是一种易拉压变形的材料，单独做成支座加压后变形很大，工程用橡胶支座是由钢板与橡胶层叠组成，钢板对橡胶竖向变形有优势的约束作用。LNR支座的水平变形能力钢板约束了橡胶的竖向变形但是对其水平变形没有影响，因此，天

16、然橡胶支座的水平变形能力十分优秀，在剪切变形达到300%时仍能保持稳定不破坏，其抵抗大地震的能力十分突出。LNR支座的复位能力复位能力是指天然橡胶支座发生变形后回复到原位的能力，理论与实践证明，天然橡胶支座具有优异的变形能力与复位能力。LNR支座的耐久性LNR支座的耐久性体现在两个方面，一是橡胶的老化，二是夹层钢板的锈蚀，为了提高橡胶支座的耐久性，常在支座外周设置保护层橡胶。LNR支座的基本力学性能LNR支座性能十分稳定， 水平力随着水平位移的增大而正比增大。 由于天然橡胶支座的阻尼较小，不具备足够的耗能能力，所以在结构使用中一般同其它阻尼器或耗能设备联合使用。二、铅芯橡胶支座（LRB）铅是一

17、种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属，是一种优秀的阻尼材料，天然橡胶支座是优秀的隔震支座，两者组合在一起，便成了铅芯橡胶支座。1.构造铅芯橡胶支座是在天然橡胶支座的中心压入铅芯或在对称部位压入数根铅芯构成，铅芯压入后与天然橡胶支座融为一体。这种支座是由天然橡胶支座的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。2.基本性能 LRB的水平变形能力钢板约束橡胶的竖向变形但对其水平变形没有影响，铅芯能够很好地跟随支座变形，吸收地震能量，LRB支座水平性能稳定，由于铅芯的存在，对水平变形具有一定的抵抗作用，装有LRB支座的隔震结构的水平变形要比装有LNB支座的小（不考虑外加阻尼作用

18、下）。LRB的工作特点LRB支座通过铅芯的大小来调整阻尼的大小，铅芯直径增大后，屈服力变大，阻尼量增加，但中心孔过大也会对支座的性能带来不良影响，一般铅芯面积与支座有效面积之比在0.030.1之间。LRB支座的耐久性LRB支座同LNR支座基本一致LRB支座的基本力学性能LRB支座的水平性能是橡胶部分与铅芯部分水平性能叠加而成，LRB支座在剪切变形为250%时表现出稳定的双线型滞回特性。由于LRB支座不但具有较理想的竖向刚度，而且本身具有消耗地震能量的能力，故在隔震的结构中可以单独使用。三、高阻尼橡胶支座（HDR）高阻尼橡胶隔震支座是在天然橡胶或其他合成橡胶中加入特种助剂，经过特殊配方成为具有高

19、阻尼特性的胶料，再采用这种高阻尼胶料与钢板等构件硫化而成的一种橡胶支座。高阻尼橡胶的分子结构特殊，当橡胶在受到冲击时，会产生较大的内摩擦，具有较高的粘滞效应，且大部分动能转化为热能被损耗掉，表现出较高的阻尼性能（阻尼系数较大），可以将外加能量快速耗散。1. 构造HDR支座的构造与LNR支座相似。2.基本性能HDR支座的竖向承载能力具有阻尼性能的橡胶增强了支座的水平变形能力，但对竖向变形能力没有太大影响，因此HDR支座竖向承载能力与LNR基本一致。HDR支座的水平变形能力HDR支座除了具备与LNR支座相当的水平变形能力外，针对水平变形还有一定抵抗作用，这种抵抗作用使它吸收地震能量的能力比LNR支

20、座强。HDR支座的复位能力HDR支座的复位能力基本与LNR支座相当，地震动时，支座在外力作用下产生变形，吸收地震能量，当外力撤销后，支座能够回到初始位置，基本不发生残余变形。HDR支座的耐久性HDR支座的耐久性同LNR基本一致，只要控制好橡胶的老化就能提高支座的使用寿命。HDR支座的基本力学性能HDR支座由于具有阻尼功能，其滞回曲线较为丰满，HDR支座在小变形区域刚度较大，随着变形的增大，其刚度有所下降，滞回曲线所包围的面积表示其吸收的能量大小。HDR支座综合了弹簧和阻尼功能，因此设计时可以不在隔震结构中安装其他阻尼器。第三节 板式橡胶支座的设计计算1.确定平面尺寸la、lb2.确定厚度te

21、受压稳定性 剪切角限制3.计算支座转角，验算支座不脱空条件4.确定加劲钢板厚度ts5验算支座的抗滑性能公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-20048.4.2 板式橡胶支座的计算1.板式橡胶支座有效承压面积按下列公式计算：=Rck/AecRck支座最大承压力标准值，汽车荷载应计入冲击系数。Ae支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）2.板式橡胶支座橡胶层总厚度应符合下列规定：从满足剪切变形考虑，应符合下列条件tgtg不计制动力时 te2l计入制动力时te1.43l式中：te支座橡胶层总厚度l由上部结构温度变化，混凝土收缩和徐变等作用标准值引起的剪切变形和纵向力标准值（当计入制动力

22、时包括制动力标准值）产生的支座剪切变形，以及支座直接设置不大于1%纵坡的梁底面下，在支座顶面由支座承载力标准值顺纵坡方向分力产生的剪切变形。t支座在横桥向平行于不大于2%的墩台帽横坡或盖梁横坡上设置，由支座承载力标准值平行于横坡方向分力产生的剪切变形。从保证受压稳定考虑，应符合下了条件矩形支座 la/10tela/5圆形支座 d/10ted/5式中：la矩形支座短边尺寸d圆形支座直径3.板式橡胶支座竖向平均压缩变形应符合下列规定：c,m=Rckte/(AeEe)+ Rckte/(AeEb)la/2c,m0.07te式中：c,m支座竖向平均压缩变形la矩形支座短边或圆形支座直径由上部结构挠曲在支

23、座顶面引起的倾角，以及支座直接设置于不大于1%纵坡的梁底面下，在支座顶面引起的纵坡坡角。Eb橡胶弹性体体积模量，2000Mpa.主梁受荷载挠曲，梁截面将出现转角，为确保支座与梁底可靠接触，不致脱空而导致过大的局部受压，要求10支座产生不均匀的压缩变形，一端为1，另一端为2,其平均压缩变形c,m =(2+1)/2支座偏转角=(2-1)/la1=c,m -la/204.板式橡胶支座加劲钢板应符合下列规定，且其最小厚度不应小于2mm。ts=kpRck(tes,+tes,l)/(Aes)式中ts支座加劲钢板厚度kp应力校正系数，取1.3tes,、 tes,l加劲钢板上下层橡胶层厚度s加劲钢板轴向拉应力

24、限值，可取钢板屈服强度的0.65倍。加劲钢板与支座边缘的最小距离不应小于5mm，上下保护层厚度不应小于2.5mm。8.4.3板式橡胶支座抗滑稳定应符合下列规定：不计汽车制动力时 RGk1.4GeAgl /te计入汽车制动力时 Rmin,K1.4GeAgl /te+Fbk式中：RGk由结构自重引起的支座反力标准值Rmin,K由结构自重引起的支座反力标准值和汽车荷载（计入冲击系数）引起的最小支座反力标准值，后者可取汽车荷载（计入冲击系数）引起的最大支座反力标准值的1/3。l见第8.4.2条，但不包括制动力引起的剪切变形。Fbk由汽车荷载引起的制动力标准值Ge橡胶支座抗剪弹性模量，常温下取1.0Mp

25、aAg支座平面毛面积8.4.4四氟滑板橡胶支座的摩擦力应符合下列规定：不计汽车制动力时，fRGkGeAg tg计入汽车制动力时 fRmax,kGeAg tg式中f聚四氟乙烯板与不锈钢板的摩擦系数，取0.06tg橡胶支座剪切角正切值的限值，不计制动力时取0.5，计制动力时取0.7.Rmax,k由结构自重引起的支座反力标准值和汽车荷载（计入冲击系数）引起的最大反力标准值。8.4.1 板式橡胶支座的基本设计数据应按下列规定采用，其产品分类、技术要求、试验方法、检验规则等应符合公路桥梁板式橡胶支座JT/T4的规定。1.支座使用阶段的平均压应力限值c =10.0Mpa。注：JT/T663中规定S7时，c

26、 =8.0Mpa。2.常温下橡胶支座抗剪弹性模量Ge=1. 0Mpa。橡胶支座抗剪弹性模量随橡胶变冷而递增，当累年最冷月平均温度的平均值为010时，Ge值应增大20%，当低于-10时，Ge值应增大50%，当低于-25时，Ge为2Mpa。3.橡胶支座抗压弹性模量和支座形状系数应按下列公式计算：Ee=5.4GeS2矩形支座 S=loalob/2/tes/(loa+lob)圆形支座 S= do/4/tes式中:Ee支座抗压弹性模量（Mpa）Ge支座抗剪弹性模量S支座形状系数loa矩形支座加劲钢板短边尺寸lob矩形支座加劲钢板长边尺寸do圆形支座钢板直径tes支座中间单层橡胶厚度支座形状系数应在5S1

27、2范围内取用4.橡胶弹性体体积模量 Eb=2000 Mpa5.支座与不同接触面的摩擦系数支座与混凝土接触时，=0.3支座与钢板接触时，=0.2聚四氟乙烯板与不锈钢板接触（加硅脂）时，f=0.06，当强度低于-25时，f值增大30%，当不加硅脂时，f值应加倍，当有实测资料时，也可按实测资料采用。6.橡胶支座剪切角正切值限值：当不计入制动力时，tg0.5当计入制动力时，tg0.79.7支座9.7.1钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件，如无特殊要求，宜采用橡胶支座，其材料质量和技术性能，板式橡胶支座和盆式橡胶支座分别符合公路桥梁板式橡胶支座JT/T4和公路桥梁盆式橡胶支座JT391的要求。9.7.2橡胶支座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地区可选用三元乙丙橡胶支座或天然橡胶支座。9.7.3在梁的单个支承点上，纵桥向只能设置一个支座，横桥向不应设置多于两个支座。9.7.4板式橡胶支座的安装，应使其与梁底及墩台密贴，传力均匀，在板桥的同一块板的多个支座中，不得有支座脱空，活动支座应设防尘罩。9.7.5当桥梁纵坡不大于1%时，板式橡胶支座可直接设于墩帽上；当桥梁纵坡大于1%时，应在梁底采取措施，使支座保持水平。当板桥桥面横坡不大于2%时，板式橡胶支座可直接设于墩帽上；当板桥桥面横坡大于2%时，应采取措施予以调整。