混凝土桥梁与刚架桥.pptx

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1、第五章 桥梁的支座5-1 桥梁支座概述 5-2 支座的类型和构造5-3 支座计算-第1页/共42页第一节第一节 桥梁支座概述桥梁支座概述 支座的作用按受力特性分为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固定支座活动支座：竖向力水平力竖向力第2页/共42页支座布置1)简支梁桥：一般一端采用固定支座,一端采用活动支座。固定活动原则：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。多跨简支梁桥第3页/共42页2)连续梁：一般每一联中的一个桥墩设固定支座.支座的设置应有利于墩台传递水平力。挂梁第4页/共42页3)弯桥：可根据结构朝固定一点沿径向位移的概念或结构沿曲线半径的切线方

2、向定向位移的概念确定。4)坡桥：宜将固定支座布置在标高低的墩台上。为了避免整个桥跨下滑影响车辆的行驶，当纵坡大于1%或横坡大于2%时，应使支座保持水平，通常在设置支座的梁底面增设局部的楔形构造。5)悬臂梁桥：锚固孔一侧布置固定支座，一侧布置活动支座；挂孔支座布置与简支梁相同。第5页/共42页第二节第二节 支座的类型和构造支座的类型和构造支座通常用钢，橡胶等材料来制造，主要类型有：简易支座弧形钢板支座橡胶支座板式橡胶支座盆式橡胶支座 应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度等因素来选取支座类型。第6页/共42页中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座铁路桥

3、采用钢支座一、简易支座 采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小于1cm，可用于跨径小于5m的涵洞。构造简单，变形性能差。支座应用第7页/共42页二、钢支座1、弧形钢支座1.铸钢支座2.特殊钢支座 钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动的。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。钢支座常用的有铸钢支座和特种钢支座。（1）平板支座（2）弧形支座（3）摇轴支座（4）辊轴支座 采用不锈钢或高级合金钢支座，并封闭在油箱内，以防生锈;对承受接触应力的部分进行表面硬化处理，以提高其容许承载力;将支座的转动部分制成钢制或黄铜制成的球冠形，在钢制球冠的上、

4、下分别设置聚四氟乙烯板，构成球面(型)支座。铸钢支座能较好地适应不同跨度桥梁的要求，但构造复杂，用钢量大，大型辊轴支座可高达数米，当弧面半径很大时，若积有污垢，就转动不灵，需要定期养护。目前公路桥梁已较少采用铸钢支座，铁路桥梁也开始使用其它类型支座，如橡胶支座。第8页/共42页构造特点：图所示平板支座的上、下摆就是两块平板。固定支座的上、下平板间用钢销固定。活动支座只将上平板销孔改成长圆形。平板支座构造简单、加工容易，但反力不集中，梁端不能自由转动,伸缩时要克服较大的摩阻力，故只适用于小跨度的梁。（1）平板支座适用范围：跨径1020m第9页/共42页适用范围：跨径1020m（2）弧形支座构造特

5、点：图所示将平板支座上、下摆的平面接触改为弧面接触，其它完全一样。这样，反力便能集中传递，梁端也能自由转动。但伸缩时仍要克服较大的摩阻力、所以仍只适用于较小跨度的梁。第10页/共42页适用范围：跨度大于20m左右的梁（3）摇轴支座构造特点：图所示摇轴支座由上摆、底板和两者之间的辊子组成。将圆辊多余部分削去成为扇形，就是所谓摇轴。摇轴支座能很理想地满足活动支座的各项要求。如果摇轴的直径可以任意加大它的承载能力从理论上讲是没有限制的。但支承反力愈大，相应要求辊子(摇轴)的直径也愈大,这就使支座高度变得很大。第11页/共42页适用范围：大跨度的梁桥（4）辊轴支座构造特点：图所示辊轴支座除了能很好地满

6、足活动支座的各项要求外，由于反力是通过若干辊轴压在底板上的，因此辊子的直径可以随其个数的增多而减小，反力也可分散而均匀地分布到墩台垫石面上。辊轴支座适用于各种大型桥梁。辊轴的个数视承载力大小而定,一般为210个。第12页/共42页QGZ球型钢支座优点：通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在混凝土上的反力比较均匀。适用于大转角要求，设计转角可达0.05rad 支座各项转动性能一致，适用于宽桥和曲线桥支座不用橡胶承压。特殊钢支座：第13页/共42页三、橡胶支座1、板式橡胶支座 材料以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶。氯丁橡胶一般用于最低气温不超过-250C的地区，天然橡胶用于-300C-400C的

7、地区。根据试验分析，橡胶压缩弹性模量E、容许压应力和容许剪切角tgr的数值，均与支座的形状系数S有关。一般应充分利用有效宽度b，而尽可能减小a的尺寸，以降低转动阻抗力矩（它与a5成正比）。根据支座稳定的要求，支座的总厚度t不得大于平面最小尺寸的20%。bat第14页/共42页构造特点：常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提高支座的竖向承载能力。变形机理：1）不均匀弹性压缩实现转动；2）剪切变形实现水平位移；3）无固定和活动支座之分。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。适用范围：支座反力为703600kN的公路、城市桥梁。30m以下中、小桥梁最常用的

8、支座形式之一，主要用于混凝土梁.局限性：不能提供较大的水平位移。支承反力：10010000kN，平面尺寸：1214，1418,1520(cm2)等 厚度：14mm（两层钢板）开始 形状：矩形、圆形（斜桥或圆柱形墩）第15页/共42页2、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座常用做活动支座构造：普通板式橡胶支座+聚四氟乙烯板（24mm）+梁底设不锈钢板适用：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 我国交通部颁布的成品板式橡胶支座代号表示方法：名称、型式、规格及胶种。如GJZ30040047(CR)，表示公路桥梁矩形、平面尺寸300400、厚度为47的氯丁橡胶支座；又如GYZF430054(

9、NR)，表示公路桥梁圆形、直径300、厚度为54、带聚四氟乙烯滑板的天然橡胶支座。第16页/共42页3、其它类型板式橡胶支座（考虑板式橡胶支座的使用受到梁底纵坡的影响）球冠圆板式橡胶支座特点：在平面上各项同性，以球冠调节受力状况，适用于各种布置复杂、纵坡（3%5%）较大的立交和高架桥。第17页/共42页坡型板式橡胶支座铅芯橡胶支座第18页/共42页4、桥梁盆式橡胶支座 盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000kN以上的大跨径桥梁。第19页/共42页橡胶板承压和转动；聚四氟乙烯板和不锈钢板水平位移。1）变形机理可分

10、为：固定、多向活动、单向活动2）盆式橡胶支座构构造要点钢盆承压橡胶板钢衬板聚四氟乙烯板上支座板不锈钢滑板钢紧箍圈密封胶圈第20页/共42页固定与滑动构造：多向活动支座（DX）纵向活动支座（ZX）第21页/共42页固定支座（GD）盆式与板式橡胶支座相比有哪些特点：橡胶处于有侧限受压状态 承载能力高（1000kN50000kN）。聚四氟乙烯板和不锈钢板间摩擦系数小（=0.05）水平位移量大（+40mm+250mm）。转动灵活（40）特别适用于大跨径桥梁。第22页/共42页 成品盆式橡胶支座的适用地区应考虑温度和地震两个因素。以确定适配常温型或耐寒型支座和采用何种震型支座或抗震措施。3）成品盆式橡胶

11、支座的选配、成品盆式橡胶支座的系列 成品盆式橡胶支座的主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表示由我国交通部中交公路规划设计院设计的系列盆式橡胶支座；TPZ-1则表示我国铁道部科学研究院设计的系列盆式橡胶支座。各种系列的盆式橡胶支座吨位一般从1000起至50000，最多分为近40个级；并以DX、SX、GD分别表示单向、双向活动支座及固定支座，而GDZ则为抗震型固定支座的代号。成品盆式橡胶支座的地区适用性第23页/共42页 例如，桥面宽超过20m时，由温度等因素引起的桥横向伸缩量便不可忽略，有的可达到中等跨径桥梁纵向的伸缩量。为保证梁不发生纵向位移，又能满足多梁式宽桥的横桥向位移，可将单

12、方向活动支座转过90横置梁下，使其顺桥向起固定支座的作用，而横桥向则起活动支座的作用。3各种类型成品盆式橡胶支座的合理选配容许转角：转角特大，可采用球型支座。水平能承受的推力：一般来说，GPZ、TPZ-1等系列的支座对上述两个要求均能满足。需根据桥梁结构图式的要求决定：一般情况下，固定端选用固定支座，活动端选用活动支座；若桥横向伸缩值不容忽视时，结构图式的固定端就不能单一采用固定支座。第24页/共42页合适的支座：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%；支座选配时，一般不必过多担心支座的安全储备。4成品盆式橡胶支座承载能力的合理选择 例如计算得到一个支座的最大反力

13、为4100，最小反力为3700，选用多大承载力的支座？选用承载力为4000的支座第25页/共42页第三节第三节 支座计算支座计算一、支座反力的确定u在计算汽车荷载支座反力时，应计入冲击影响力。当支座可能出现上拔力时，应分别计算支座的最大竖向力和最大上拔力。u直线桥梁的支座，一般仅需计入纵向水平力。斜桥和弯桥的支座，还需要考虑由于汽车荷载的离心力或其它原因如风力等产生的横向水平力。u汽车荷载产生的制动力，根据车道数确定。刚性墩台各种支座传递的制动力，按规范中的规定：每个活动支座传递的制动力不得大于其摩阻力；当采用厚度相等的板式橡胶支座时，制动力可平均分配至各支座。第26页/共42页二、板式橡胶支

14、座的设计计算1.支座尺寸确定支座平面尺寸 根据橡胶支座和支承垫石混凝土的压应力不超过它们相应容许承压应力的要求，确定支座平面面积。在一般情况下，面积由橡胶支座控制设计：式中：Nmax-运营阶段由桥上全部恒载与活载(包括冲击力)所产生的最大 支点反力；A-橡胶支座平面面积，矩形支座为ab，圆形支座为d2/4；-橡胶支座的平均容许压应力=10Mpa，且支座形状系数5 S 12。第27页/共42页 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，依靠全部橡胶片的剪切变形t来实现,与t的关系为：-橡胶片容许剪切角的正切，可取用0.50.7，不计活载制动力 时用0.5；计及活载制动力时取用0.7

15、。支座厚度h=橡胶片总厚度t+薄钢板总厚支座高度ah第28页/共42页-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。当跨径为L的简支梁桥两端采用等厚橡胶支座时，因温度变化每个支座承担的水平位移可取简支梁向温变变形的一半，即-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-活载制动力在一个支座上的水平力；-橡胶的剪切模量，Ge=1.0MPa；-橡胶支座的面积。AGe或考虑到支座的稳定性，t0.2a第29页/共42页2.支座偏转与平均压缩变形验算 主梁受荷挠曲时，梁端将产生转动角为，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，表面

16、将产生不均匀的压缩变形，一端为S1,另一端为S2，其平均压缩变形 ，根据下式计算:式中：Ee-橡胶支座的弹性模量。当无试验数据时，可查阅公路钢筋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数有关，也可按式计算:Nh第30页/共42页若梁端转角，则有：当S20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S20。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定，橡胶支座的最大平均压缩变形S0.07t。又因故Nh第31页/共42页4.支座抗滑性稳定性验算 橡胶支座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力来抵抗水平力，故应满足下式

17、：无活载作用时 有活载作用时橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数采用0.3；与钢板的摩阻系数采用0.2。第32页/共42页【例2-5-1】如图所示钢筋混凝土五片式T形梁桥全长为19.96m，计算跨径19.5m，主梁采用C40混凝土，支座处梁肋宽度为30cm，梁的两端采用等厚度的橡胶支座。已知计算得支座压力标准值Rck=354.12kN，其中结构自重引起的支座反力标准值为Rck=162.7kN，公路-II级引起的支座反力标准值为183.95kN，人群荷载的标准值为7.47kN；公路-II级和人群荷载pr3kN/m2作用下产生的跨中挠度f=1.96cm，根据当地的气象资料，主梁的计算温差t=36.试设计

18、板式橡胶支座。第33页/共42页解:1)确定支座平面尺寸2)确定支座的厚度第34页/共42页第35页/共42页3)验算支座的偏转情况第36页/共42页4)验算支座的抗滑稳定性第37页/共42页桥梁工程课程设计说明第一部分 简支梁桥设计1.目的要求 通过本设计学生可掌握钢筋混凝土简支梁上部结构的内力计算及构造设计，熟悉桥梁设计规范及标准图的应用。要求学生独立思考，独立完成设计内容；内容上要求条理清晰，尽量采用简图和表格形式；图纸要求按照制图规范绘制；外观上要求字体工整，纸张和封面统一。第38页/共42页2.主要内容 根据要求拟定桥梁跨长及桥宽和桥梁类型，进行中间某一跨的纵断面布置，并初步确定有关

19、构件细部尺寸；进行桥梁行车道板的内力计算及组合；进行主梁的内力计算及组合；进行横隔梁的内力计算及组合；进行平板橡胶支座设计；绘制桥梁构造详图。XXX桥上部结构设计 第39页/共42页3.拟交成果 钢筋混凝土简支梁上部结构计算书一份；绘图：1）桥梁某跨的纵断面、横断面、平面布置图。2）构造详图：桥面铺装构造、排水构造，人行道构造，横隔梁接头、主梁翼板联结构造、支座详图。4.时间安排 步步 骤骤内内 容容时间（天）时间（天）1上部结构纵横断面布置上部结构纵横断面布置12行车道板内力计算及组合行车道板内力计算及组合13主梁内力计算及组合主梁内力计算及组合14横隔梁内力计算及组合横隔梁内力计算及组合15支座设计支座设计16绘图、整理说明书绘图、整理说明书2合合 计计7第40页/共42页5.注意问题 加强过程管理，提高学生自觉性和独立性。自觉性建立在对课程设计的重要性及各项环节的必要性的充分认识和理解的基础上，自觉性主要表现在要主动、积极，要遵守各项纪律。独立性要求同学独立思考，独立解决问题，不依赖教师，不依赖教材。应切实注意桥梁工程设计的正确、熟练、规范，正确是基础，熟练出效率，规范才能保证正确、熟练。学会使用规范、手册及各种参考图集，尽可能少依赖教材。同学之间要注意协作配合，互帮互学、共同进步。第41页/共42页感谢您的观看。第42页/共42页