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1、第1页/共71页一、支座的作用和要求一、支座的作用和要求支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，它的作用是：支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，它的作用是：(2)(2)保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能自由变形，以使上、下部结徐变等因素作用下能自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。（构的实际受力情况符合结构的静力图式。（适应适应变形变形）(1)(1)传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；（引起的竖向力和水平力；（传递荷载传递荷载）第2页/共71页6.1简支梁
2、的静力图示简支梁的静力图示第3页/共71页二、支座的分类二、支座的分类1.按其变位的可能性按其变位的可能性2.2.按材料分按材料分固定支座固定支座活动支座：竖向力活动支座：竖向力水平力水平力竖向力竖向力简易支座钢支座橡胶支座板式橡胶支座板式橡胶支座盆式橡胶支座盆式橡胶支座钢筋混凝土支座第4页/共71页 固定支座固定支座 活动支座活动支座 固定支座传递竖向力和水平力，允许上部固定支座传递竖向力和水平力，允许上部结构在支座处能自由转动但不能水平移动；结构在支座处能自由转动但不能水平移动；活动支座则只传递竖向力，允许上部结构活动支座则只传递竖向力，允许上部结构在支座处既能自由转动又能水平移动。在支座
3、处既能自由转动又能水平移动。活动支座又可分为多向活动支座活动支座又可分为多向活动支座(纵向、纵向、横向均可自由移动横向均可自由移动)和单向活动支座和单向活动支座(仅一个方仅一个方向可自由移动向可自由移动)。1.按其变位的可能性按其变位的可能性第5页/共71页大致可分为大致可分为:简易支座简易支座钢支座钢支座钢筋混凝土支座钢筋混凝土支座橡胶支座橡胶支座特种支座特种支座(如减震支座、拉力支座等）如减震支座、拉力支座等）2.2.按材料分按材料分第6页/共71页(1)(1)对于有坡桥跨结构，宜将固定支座布置在标高对于有坡桥跨结构，宜将固定支座布置在标高低的墩台上低的墩台上三、支座的布置原则三、支座的布
4、置原则第7页/共71页(2)(2)对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全梁的纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座设梁的纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座设置在靠近桥跨中心置在靠近桥跨中心 三、支座的布置原则三、支座的布置原则第8页/共71页(3)(3)对于简支梁，一端固定，一端活动对于简支梁，一端固定，一端活动三、支座的布置原则三、支座的布置原则对于特别宽的梁桥，因为要考虑支座横桥向移动的可能性、对于特别宽的梁桥，因为要考虑支座横桥向移动的可能性、支座布置如图示。即在固定墩上设置一个固定支座，相邻支座布置如图示。即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支
5、座设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在的支座设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置一个纵向活动支座活动墩上设置一个纵向活动支座(与固定支座相对应与固定支座相对应)，其，其余均设置多向活动支座。余均设置多向活动支座。第9页/共71页(4)(4)曲线梁桥的支座布置会直接影响到曲线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。通常宜采用球面支座，和移动的可能性。通常宜采用球面支座，且为多向活动支座。且为多向活动支座。三、支座的布置原则三、支座的
6、布置原则第10页/共71页四、支座的选用四、支座的选用应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、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。梁体的变形程度等因素来选取支座类型。中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座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大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座第11页/共71页第二节第二节第二节第二节 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造一、简易垫层支座一、简易垫层支座二、钢支座二、钢支座三、钢筋混凝土支座三、钢筋混凝土支座四、橡胶支座四、橡胶支座五、拉力支座五、拉力支座第
7、12页/共71页一、简易垫层支座一、简易垫层支座 简简易易支支座座是是指指在在梁梁底底和和墩墩台台顶顶面面之之间间设设置置垫垫层层来来支支承承上上部部结结构构。简简易易支支座座仅仅适适于于跨跨度度10m10m以以下下的的公公路路桥桥。由由于于这这种种支支座座自自由由伸伸缩缩性性差差，为为避避免免主主梁梁端端部部和和墩墩台台混混凝凝土土拉拉裂裂，宜宜在在支支座座部部位位的的梁梁端端和和墩台顶面布设钢筋网加强。墩台顶面布设钢筋网加强。第13页/共71页二、钢支座二、钢支座1.1.铸钢支座（构造复杂、铸钢支座（构造复杂、用钢量大、高度大、用钢量大、高度大、定期养护）定期养护）2.2.新型钢支座新型钢
8、支座钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成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。的位移和转动的。第14页/共71页1.1.铸钢支座铸钢支座（1 1）平板支座）平板支座（2 2）弧形支座）弧形支座（3 3）摇轴支座）摇轴支座（4 4）辊轴支座）辊轴支座 铸钢支座使用碳素钢或优质钢经过制模、翻铸钢支座使用碳素钢或优质钢经过制模、翻砂、铸造、热处理、机械加工和表面处理制成、砂、铸造、热处理、机械加工和表面处理制成、是一种传统形式的支座。是一种传统形式的支座。各类支座基本上都由可以相对摆动的各类支座基本上都由可以相对摆动的 所谓上、所谓上、下摆组成。摇轴与辊轴支座还包括摇轴
9、下摆组成。摇轴与辊轴支座还包括摇轴(可以看作可以看作下摆下摆)、辊轴与底板。、辊轴与底板。第15页/共71页平板支座的上、下摆就是两块平板。固定支座的平板支座的上、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。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，平板支座构造简单、加工容易，但反力不集中，梁端不能自由转动梁端不能自由转动,伸缩时要克服较大的摩阻力，伸缩时要克服较大的摩阻力，故只适用于小跨度的梁。故只适用于小跨度的梁。（1 1）平板支座）平板支座第16页/共71页弧形支座是将平板支弧形支座是将平
10、板支座上、下摆的平面接座上、下摆的平面接触改为弧面接触，其触改为弧面接触，其它完全一样。这样，它完全一样。这样，反力便能集中传递，反力便能集中传递，梁端也能自由转动。梁端也能自由转动。但伸缩时仍要克服较但伸缩时仍要克服较大的摩阻力、所以仍大的摩阻力、所以仍只适用于较小跨度的只适用于较小跨度的梁。梁。（2 2）弧形支座）弧形支座第17页/共71页 跨度跨度20m20m左右的梁，下摆加高，做成类似钢轨的截面形式，左右的梁，下摆加高，做成类似钢轨的截面形式，两侧用肋加强。这样，下摆底部可以其有较大的面积，摆身有两侧用肋加强。这样，下摆底部可以其有较大的面积，摆身有足够的刚性，可将较大的支承反力均匀分
11、布于墩台顶垫石面上。足够的刚性，可将较大的支承反力均匀分布于墩台顶垫石面上。活动支座应采用图右边所示的摇轴支座，摇轴支座能很理想地活动支座应采用图右边所示的摇轴支座，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，相应要求求 摇轴的直径也愈大摇轴的直径也愈大,这就使支座高度变得很大。这就使支座高度变得很大。(3)(3)摇轴支座摇轴支座第18页/共71页(3)(3)摇轴支座摇轴支座第19页/共71页为了克服摇轴支座的缺
12、点，跨度更大的梁，可以采用辊轴支座，为了克服摇轴支座的缺点，跨度更大的梁，可以采用辊轴支座，它相当于将固定支座放在一些钢辊子上。辊轴支座除了能很好它相当于将固定支座放在一些钢辊子上。辊轴支座除了能很好地满足活动支座的各项要求外，由于反力是通过若干辊轴压在地满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大型桥梁。辊轴的个数视承载力大小而定,一
13、般为一般为210210个。个。（4）辊轴支座）辊轴支座第20页/共71页（4）辊轴支座）辊轴支座第21页/共71页 采采用用不不锈锈钢钢或或高高级级合合金金钢钢支支座座，并封闭在油箱内，以防生锈并封闭在油箱内，以防生锈;对对承承受受接接触触应应力力的的部部分分进进行行表表面面硬硬化化处处理理，以以提提高高其其容容许许承承载载力力;将将支支座座的的转转动动部部分分制制成成钢钢制制或或黄黄铜铜制制成成的的球球冠冠形形，在在钢钢制制球球冠冠的的上上、下下分分别别设设置置聚聚四四氟氟乙乙烯烯板板，构构成球面成球面(型型)支座。支座。2 2 新型钢支座新型钢支座主要形式：不锈钢或合金钢支座、滑板钢支座、
14、球面支座主要形式：不锈钢或合金钢支座、滑板钢支座、球面支座第22页/共71页球面支座球面支座第23页/共71页钢筋混凝摆柱式支座钢筋混凝摆柱式支座跨径大于或等于跨径大于或等于20m20m的公路梁桥，或跨径大于的公路梁桥，或跨径大于13m13m的公的公路悬臂梁桥的挂孔。它的水平位移量较大，承载力为路悬臂梁桥的挂孔。它的水平位移量较大，承载力为5500kN5500kN左右，摩阻系数为左右，摩阻系数为0.050.05。钢筋混凝土摆柱放在梁底与支承垫石之间，它的上下钢筋混凝土摆柱放在梁底与支承垫石之间，它的上下两端各放弧形固定钢支座一座。摆柱由两端各放弧形固定钢支座一座。摆柱由C40-C50C40-C
15、50混凝混凝土制成。土制成。三、钢筋混凝土支座三、钢筋混凝土支座第24页/共71页 橡胶支座与其它金属刚性支座相比，具有构橡胶支座与其它金属刚性支座相比，具有构造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高度小、安装方便等一系列优点。此外，橡胶支座度小、安装方便等一系列优点。此外，橡胶支座能方便地适应任意方向的变形，故对于宽桥、曲能方便地适应任意方向的变形，故对于宽桥、曲线桥和斜桥具有特别的适应性。橡胶的弹性还能线桥和斜桥具有特别的适应性。橡胶的弹性还能消减上、下部结构所受的动力作用，这对于抗震消减上、下部结构所受的动力作用，这对于抗震也十分有利。也十分有
16、利。在桥梁工程中使用的橡胶支座大体上可分为在桥梁工程中使用的橡胶支座大体上可分为两类，即板式橡胶支座和盆式橡胶支座。两类，即板式橡胶支座和盆式橡胶支座。四、橡胶支座四、橡胶支座（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座（2 2）盆式橡胶支座）盆式橡胶支座第25页/共71页板式橡胶支座第26页/共71页四氟滑板式橡胶支座第27页/共71页球冠圆板式橡胶支座可克服安装后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无可克服安装后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无需在梁底进行调平需在梁底进行调平第28页/共71页（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座变形机理：（变形机理：（1 1）不均匀弹性压缩实现转动；（）不均匀弹性压缩实
17、现转动；（2 2）剪）剪切变形实现水平位移；（切变形实现水平位移；（3 3）无固定和活动支座之分无固定和活动支座之分。显然橡胶支座水平位移和转动变形的大小与支座的厚显然橡胶支座水平位移和转动变形的大小与支座的厚度有关度有关性能指标：（性能指标：（1 1）容许应力；（）容许应力；（2 2）弹性模量和剪切模）弹性模量和剪切模量（量（3 3）容许剪切的正切值。）容许剪切的正切值。适用范围：支座反力为适用范围：支座反力为3000300010000kN10000kN的桥梁。的桥梁。第29页/共71页 无加劲层的纯橡胶支座、由于其容许压应力甚小，无加劲层的纯橡胶支座、由于其容许压应力甚小，约为约为3000
18、kPa3000kPa，故只适合于小跨径桥梁。常用的板式，故只适合于小跨径桥梁。常用的板式橡胶支座都用几层薄钢板或钢丝网作为橡胶支座都用几层薄钢板或钢丝网作为加劲层加劲层。其抗。其抗压容许应力可以达到压容许应力可以达到810MPa810MPa，而加劲物对橡胶板的，而加劲物对橡胶板的转动变形和剪切变形几乎没有影响。加劲板式橡胶支转动变形和剪切变形几乎没有影响。加劲板式橡胶支座的承载能力可达座的承载能力可达2000-10000kN2000-10000kN，目前已广泛用于中、，目前已广泛用于中、小跨度的公路及铁路桥梁。小跨度的公路及铁路桥梁。第30页/共71页（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座板式橡
19、胶支座代号表示方法板式橡胶支座代号表示方法如GJZ300GJZ300 400400 47(CR)47(CR)，表示公路桥梁矩形、平面尺寸300300 400400、厚度为4747的氯丁橡胶支座；又如GYZF4300GYZF4300 54(NR)54(NR)，表示公路桥梁圆形、直径300300、厚度为5454、带聚四氟乙烯滑板的天然橡胶支座第31页/共71页（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座板式橡胶支座的构造板式橡胶支座的构造常见矩形板式橡胶支常见矩形板式橡胶支座的尺寸：座的尺寸：12*14cm15*18cm15*20cm厚度：厚度：28-51mm竖向支撑反力竖向支撑反力3000-10000k
20、N材料有氯丁橡胶、天然材料有氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶三橡胶、三元乙丙橡胶三种种第32页/共71页式中式中 a a0 0顺桥向橡胶支座钢板的长度（短边）；顺桥向橡胶支座钢板的长度（短边）；b b0 0横桥向橡胶支座钢板的长度（长边）；横桥向橡胶支座钢板的长度（长边）；t t中间层单层橡胶片厚度；中间层单层橡胶片厚度；d d0 0 圆形支座钢板直径圆形支座钢板直径at形状系数形状系数S支座的物理力学性能支座的物理力学性能圆形第33页/共71页在在用用作作活活动动支支座座的的橡橡胶胶板板顶顶面面贴贴一一片片聚聚四四氟氟乙乙烯烯板板，再再在在聚聚四四氟氟乙乙烯烯板板与与梁梁底底之之间间垫垫上上
21、一一块块光光洁洁度度很很高高的的不不锈锈钢钢薄薄板板。由由于于聚聚四四氟氟乙乙烯烯板板与与 不不锈锈钢钢板板之之间间的的摩摩阻阻力力极极小小(摩摩擦擦系系数数小小于于0.060.06）故故可可利利用用它它们们之之间间的的滑滑动动来来满满足足活动支座位移的需要。活动支座位移的需要。四氟滑板式橡胶支座（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座其他板式橡胶支座其他板式橡胶支座第34页/共71页 聚四氟板式橡胶支座聚四氟板式橡胶支座 1-上支座板上支座板；2-不锈钢板；不锈钢板；3-聚四氟乙烯板；聚四氟乙烯板；4-防护罩；防护罩；5-A3钢板；钢板；6-橡胶橡胶第35页/共71页球冠圆板式橡胶支座可克服安装
22、后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无需在梁可克服安装后产生的偏压、脱空现象，对坡桥，无需在梁底进行调平，适于纵横坡较大（底进行调平，适于纵横坡较大（3%-5%）的立交桥及高架）的立交桥及高架桥桥（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座其他板式橡胶支座其他板式橡胶支座第36页/共71页坡型板式橡胶支座第37页/共71页第38页/共71页 盆盆式式橡橡胶胶支支座座是是在在板板式式橡橡胶胶支支座座的的基基础础上上进进一一步步改改进进后后更更为完善的一种橡胶支座。为完善的一种橡胶支座。它它与与板板式式橡橡胶胶支支座座的的主主要要区区别别在在于于：它它不不是是利利用用置置于于橡橡胶胶中中的的加加劲劲物物来来加
23、加强强橡橡胶胶，而而是是将将素素橡橡胶胶板板置置于于圆圆形形钢钢盆盆内内来来加加强橡胶。强橡胶。橡橡胶胶在在受受压压后后的的变变形形由由于于受受钢钢盆盆的的约约束束，处处于于三三向向受受压压状状态态，只只要要钢钢盆盆不不破破坏坏，橡橡胶胶就就永永远远不不会会丧丧失失承承载载力力。这这时时橡橡胶胶的的容容许许抗抗压压强强度度可可以以进进一一步步提提高高到到25MPa25MPa。密密封封在在钢钢盆盆内内的的橡橡胶胶板板，可可以以做做适适度度不不均均匀匀压压缩缩来来实实现现转转动动，如如果果再再加加上上聚聚四四氟氟乙烯板和不锈钢板，则还可以实现水平位移。乙烯板和不锈钢板，则还可以实现水平位移。（2
24、2）盆式橡胶支座盆式橡胶支座第39页/共71页 因此，盆式橡胶支座可做成固定支座，也可做成活动因此，盆式橡胶支座可做成固定支座，也可做成活动支座，活动支座又可为多向活动支座和单向活动支座。支座，活动支座又可为多向活动支座和单向活动支座。常用盆式橡胶支座的常用盆式橡胶支座的构造构造。它是由上支座板不锈钢板、。它是由上支座板不锈钢板、聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)(PTFE)板、圆钢盆、橡胶板、紧箍圈、防水圈板、圆钢盆、橡胶板、紧箍圈、防水圈和下支座板等组成。和下支座板等组成。盆式橡胶支座具有很大的承载能力，水平位移量大，摩盆式橡胶支座具有很大的承载能力，水平位移量大，摩擦系数小擦系数小,支座建
25、筑高度低，节省钢材。支座建筑高度低，节省钢材。在同样的载重下在同样的载重下,它的体积它的体积(高度高度)和重量不到钢支座的和重量不到钢支座的1/101/10；而且，它在纵向及横向均可转动和移动；而且，它在纵向及横向均可转动和移动,在功能上优于在功能上优于钢支座、能满足宽桥对支座横向也要能转动及伸缩的要求。钢支座、能满足宽桥对支座横向也要能转动及伸缩的要求。第40页/共71页 图6-13 GPZ和TPZ盆式橡胶支座实物照片第41页/共71页盆式橡胶支座构造要点（单位：mm）第42页/共71页盆式橡胶支座代号表示方法盆式橡胶支座代号表示方法例：例：GPZ35DX表示表示GPZ系列中设计系列中设计承
26、载力为承载力为35MN的的单向活动的常温单向活动的常温型盆式支座型盆式支座GPZ50GD表示表示GPZ系列中设计系列中设计承载力为承载力为50MN的的固定的常温型盆固定的常温型盆式支座式支座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第43页/共71页v成品盆式橡胶支座的选配成品盆式橡胶支座的选配 成品盆式橡胶支座的系列成品盆式橡胶支座的系列 成成品品盆盆式式橡橡胶胶支支座座的的主主要要系系列列有有：GPZ、TPZ-1等等。其其中中，GPZ表表示示由由我我国国交交通通部部中中交交公公路路规规划划设设计计院院设设计计的
27、的系系列列盆盆式式橡橡胶胶支支座座；TPZ-1则则表表示示我我国国铁铁道道部部科科学学研研究究院院设设计计的的系系列列盆盆式式橡橡胶胶支支座座。另另外外，还还有有其其它它科科研研院院所所设设计计的的类类同同系系列列的的盆盆式式橡橡胶胶支支座座。这这些些系系列列支支座座，适适用用于于各各类类桥桥梁梁及及具具类类似似受受力力与与变变形形特特性性的的工工程程结结构构，并并非非有有明明确确的的公公路路、铁铁路路或或其其它它工工程程结结构构之之分分。各各种种系系列列的的盆盆式式橡橡胶胶支支座座吨吨位位一一般般从从1000起起至至20000kN，最最多多分分为为近近40个个级级；并并以以DX、SX、GD分
28、分别别表表示示单单向向、双双向向活活动动支支座座及及固固定定支支座座，而而GDZ则则为为抗抗震型固定支座的代号。震型固定支座的代号。成品盆式橡胶支座的地区适用性成品盆式橡胶支座的地区适用性 成成品品盆盆式式橡橡胶胶支支座座的的适适用用地地区区应应考考虑虑温温度度和和地地震震两两个个因因素素。以以确确定定适适配配常常温温型型或或耐耐寒寒型型支支座座和和采采用用何何种种震震型型支支座座或或抗震措施。抗震措施。第44页/共71页v各种类型成品盆式橡胶支座的合理选配各种类型成品盆式橡胶支座的合理选配 盆盆式式橡橡胶胶支支座座能能否否适适用用于于所所设设计计的的桥桥梁梁，当当然然首首先先考考虑虑的的是是
29、其其容容许许转转角角及及水水平平能能承承受受的的推推力力能能否否满满足足要要求求。一一般般来来说说，GPZ、TPZ-1等等系系列列的的支支座座对对这这两两个个要要求求均均能能满满足足。若若转转角角和和水水平平推推力力超超出出容容许许范范围围，则则需需要要改改变变支支座座的的设设计计。转转角角特大，可采用球型支座。特大，可采用球型支座。关关于于在在桥桥梁梁设设计计中中支支座座如如何何合合理理选选用用问问题题，即即究究竟竟选选用用何何种种类类型型的的支支座座，则则需需根根据据桥桥梁梁结结构构图图式式的的要要求求决决定定。当当然然，在在一一般般情情况况下下，固固定定端端选选用用固固定定支支座座，活活
30、动动端端选选用用活活动动支支座座。但但若若横横桥桥向向伸伸缩缩值值不不容容忽忽视视的的时时候候，结结构构图图式式的的固固定定端端就就不不能能单单一一采采用用GD类类型型的的支支座座。这这是是由由于于现现代代桥桥梁梁的的桥桥面面越越来来越越宽宽，超超过过2020已已屡屡见见不不鲜鲜，这这时时由由温温度度等等因因素素引引起起的的横横桥桥向向伸伸、缩缩量量便便不不可可忽忽略略了了，有有的的可可达达到到中中等等跨跨径径桥桥梁梁纵纵向向的的伸伸缩缩量量。为为保保证证梁梁不不发发生生纵纵向向位位移移，又又能能满满足足多多梁梁式式宽宽桥桥的的横横桥桥向向位位移移，这这时时可可将将单单方方向向活活动动支支座座
31、转转过过9090横横置置梁梁下下，使使其其顺顺桥桥向起固定支座的作用下，而横桥向则起活动支座的作用。向起固定支座的作用下，而横桥向则起活动支座的作用。第45页/共71页v成品盆式橡胶支座承载能力的合理选择成品盆式橡胶支座承载能力的合理选择 支支座座承承载载力力大大小小的的选选择择，应应根根据据桥桥梁梁恒恒载载、活活载载的的支支点点反反力力之之和和及及墩墩台台上上设设置置的的支支座座数数目目来来计计算算。合合适适的的支支座座一一般般为为：最最大大反反力力不不超超过过支支座座容容许许承承载载力力的的5%5%，最最小小反反力力不不低低于于容容许许承承载载力力的的80%80%。规规定定最最小小反反力力
32、的的目目的的是是保保证证支支座座具具有有良良好好的的滑滑移移性性能能，因因为为聚聚四四氟氟乙乙烯烯板板的的磨磨擦擦系系数数与与压压力力成成反反比比，如果低于规定的数值，则磨擦系数将会增大。如果低于规定的数值，则磨擦系数将会增大。支支座座选选配配时时，一一般般不不必必过过多多担担心心支支座座的的安安全全储储备备，比比如如计计算算得得到到一一个个支支座座的的最最大大反反力力为为41004100，最最小小反反力力为为37003700，那那就就选选用用承承载载力力为为40004000的的支支座座，这这是是因因为为40004000支支座座的的允允许许支支反反力力变变化化范范围围是是32003200420
33、0 4200，不不要要从从更更安安全全的的角角度度考考虑虑加加大大支支座座的的承承载载力力而而选选用用50005000的的支支座座。因因为为50005000支支座座最最低低合合适适的的承承载载力力是是40004000，而而最最小小支支反反力力37003700已已小小于于此此值值，故故不不适适宜宜选选用用。虽虽然然我我们们规规定定最最大大反反力力，不不超超过过容容许许承承载载力力的的5%5%，但但支支座实际的安全系数一般在座实际的安全系数一般在5 5以上。以上。第46页/共71页固定与滑动盆式橡胶支座 多向活动支座（多向活动支座（DXDX）第47页/共71页纵向活动支座（纵向活动支座（ZXZX）
34、第48页/共71页固定支座（固定支座（GDGD）第49页/共71页5 5、其它支座QGZQGZ球型钢支座球型钢支座第50页/共71页QGZ QGZ 球型钢支座球型钢支座第51页/共71页 第三节第三节 支座的设计与计算支座的设计与计算l.l.支座受力与变位分析支座受力与变位分析 2.2.板式橡胶支座的设计与计算板式橡胶支座的设计与计算第52页/共71页l.l.支座受力与变位分析支座受力与变位分析(l)(l)受力分析受力分析(2)(2)位移分析位移分析在在进进行行桥桥梁梁支支座座的的设设计计时时，首首先先必必须须求求得得每每个个支支座座上上所所承承受受的的竖竖向向力力和和水水平平力力以以及及需需
35、适适应应的的位位移移和和转转角角。然然后后，根根据据它它们们来来选选定定支支座座的的各各部部尺尺寸寸并进行强度、稳定等各项验算。并进行强度、稳定等各项验算。第53页/共71页 作用于支座上的竖向力有结构自重的反力、作用于支座上的竖向力有结构自重的反力、活载的支点反力及其影响力。活载的支点反力及其影响力。在计算活载的支点反力时，要按照最不利位在计算活载的支点反力时，要按照最不利位置加载，并计入冲击效应。当支座可能会出现上置加载，并计入冲击效应。当支座可能会出现上拔力拔力(负反力负反力)时，应分别计算支座的最大竖向力时，应分别计算支座的最大竖向力和最大上拔力。和最大上拔力。例如，当连续梁边跨较小而
36、中跨较大时，或例如，当连续梁边跨较小而中跨较大时，或桥跨结构承受较大的横向风力时，支座锚栓会受桥跨结构承受较大的横向风力时，支座锚栓会受到负反力作用。到负反力作用。(l)(l)受力分析受力分析第54页/共71页 作用于支座上的水平力包括纵向水平作用于支座上的水平力包括纵向水平力和横向水平力。力和横向水平力。正交直线桥梁的支座，一般仅需计算正交直线桥梁的支座，一般仅需计算纵向水平力。纵向水平力。对斜桥和弯桥还需要计算离心力或风对斜桥和弯桥还需要计算离心力或风力所产生的横向水平力；力所产生的横向水平力；第55页/共71页 支座上的纵向水平力，包括由列车或汽车荷载的支座上的纵向水平力，包括由列车或汽
37、车荷载的制动力制动力(牵引力牵引力)、风力、支座摩阻力或温度变化支座、风力、支座摩阻力或温度变化支座变形所引起的水平力以及其它原因如桥梁纵坡产生的变形所引起的水平力以及其它原因如桥梁纵坡产生的水平力。水平力。直线桥梁的支座，一般仅需计入纵向水平力。汽车荷载产生的制动力，应按照公路桥涵设计规汽车荷载产生的制动力，应按照公路桥涵设计规范要求，根据车道数范要求，根据车道数 确定。刚性墩台各种支座传递确定。刚性墩台各种支座传递的制动力，按规范中的规定采用。其中，的制动力，按规范中的规定采用。其中，规定每个规定每个活动支座传递的制动力不得大于其摩阻力；当采用厚活动支座传递的制动力不得大于其摩阻力；当采用
38、厚度相等的板式橡胶支座时，制动力可平均分配至各支度相等的板式橡胶支座时，制动力可平均分配至各支座。座。位于地震区的桥梁支座的设计计算位于地震区的桥梁支座的设计计算,应根据设计应根据设计的地震烈度，按铁路或公路抗震设计规范的规定进行。的地震烈度，按铁路或公路抗震设计规范的规定进行。第56页/共71页 支座的水平位移包括纵向位移和横向位移。支座的水平位移包括纵向位移和横向位移。支座纵向位移有温度伸缩位移、混凝土收缩徐变支座纵向位移有温度伸缩位移、混凝土收缩徐变变位、活载作用下梁体下翼缘伸长、下部结构的位移变位、活载作用下梁体下翼缘伸长、下部结构的位移等等;支座横向位移有温度、混凝土收缩徐变变位、下
39、支座横向位移有温度、混凝土收缩徐变变位、下部结构横向位移、斜桥和弯桥荷载引起的横向变位等。部结构横向位移、斜桥和弯桥荷载引起的横向变位等。支座沿纵向的转角有结构自重和活载产生的的梁支座沿纵向的转角有结构自重和活载产生的的梁端转角、端转角、混凝土收缩徐变产生的梁端转角、因下部混凝土收缩徐变产生的梁端转角、因下部结构变位产生的梁端转角等。结构变位产生的梁端转角等。把以上各项支座反力和变位的计算结果按桥规的把以上各项支座反力和变位的计算结果按桥规的规定进行组合，就可为支座的设计提供了计算数据。规定进行组合，就可为支座的设计提供了计算数据。(2)(2)位移分析位移分析第57页/共71页 2.2.板式橡
40、胶支座的设计与计算板式橡胶支座的设计与计算（1 1）确定平面尺寸）确定平面尺寸a a、b b（2 2）确定厚度）确定厚度h h（3 3）计算支座转角，验算支座不脱空条件）计算支座转角，验算支座不脱空条件（4 4）验算支座的抗滑性能）验算支座的抗滑性能（5 5）验算加劲钢板的厚度）验算加劲钢板的厚度第58页/共71页（1 1）确定平面尺寸）确定平面尺寸a a、b b 根据橡胶板与支承垫石混凝土的压应力不超过它们的容根据橡胶板与支承垫石混凝土的压应力不超过它们的容许承压应力，确定许承压应力，确定axbaxb。一般由橡胶支座控制设计一般由橡胶支座控制设计N Nmaxmax支座压力标准值，汽车荷载应计
41、入支座压力标准值，汽车荷载应计入冲击系数冲击系数；橡胶支座的平均容许压应力；橡胶支座的平均容许压应力；A A橡胶支座平面面积，矩形支座为橡胶支座平面面积，矩形支座为axbaxb；当形状系数当形状系数 S8S8时：时：当形状系数当形状系数5S85S8时：时：第59页/共71页（2 2）确定厚度）确定厚度h h 梁式桥的主梁由温度变化等因素在支座处产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生的纵向水平位移，依靠全部橡胶片依靠全部橡胶片 t t的剪切的剪切变形来实现变形来实现,与与 t t的关系为：的关系为：由由有有tantan橡胶片容许剪切角的正切值，按桥规规定橡胶片容许剪切角的正切
42、值，按桥规规定取值，根据是否计入活载制动力而取不同值；取值，根据是否计入活载制动力而取不同值；荷载、温度变化等所引起的支座顶底相对荷载、温度变化等所引起的支座顶底相对水平位移。水平位移。第60页/共71页ah第61页/共71页tantan橡胶片容许剪切角的正切值，按桥规橡胶片容许剪切角的正切值，按桥规规定取值，不计活载制动力作用时取规定取值，不计活载制动力作用时取0.50.5，计及活，计及活载制动力时取载制动力时取0.70.7不计制动力时不计制动力时计入制动力时计入制动力时g恒载作用状态下由温度变化、混凝土收缩恒载作用状态下由温度变化、混凝土收缩徐变引起作用于一个支座上的水平位移。徐变引起作用
43、于一个支座上的水平位移。p活载制动力引起作用于一个支座上的水平活载制动力引起作用于一个支座上的水平位移。位移。第62页/共71页计入制动力时计入制动力时T、T作用于一个支座上的制动力所引起的作用于一个支座上的制动力所引起的剪切角和剪应力；剪切角和剪应力；HT 作用于一个支座上的活载制动力；作用于一个支座上的活载制动力；G活载作用时的动态剪切模量，取活载作用时的动态剪切模量，取G2G；p活载制动力引起作用于一个支座上的水平位移。活载制动力引起作用于一个支座上的水平位移。第63页/共71页为保证支座的稳定，还应符合下列条件为保证支座的稳定，还应符合下列条件 矩形支座矩形支座 圆形支座圆形支座tt确
44、定后，再加上加劲薄钢板的总厚度，即为确定后，再加上加劲薄钢板的总厚度，即为橡胶支座的厚度橡胶支座的厚度h h。第64页/共71页（3 3）计算支座转角，验算支座不脱空条件）计算支座转角，验算支座不脱空条件 主梁受荷载挠曲，梁截面将出现转角，以确主梁受荷载挠曲，梁截面将出现转角，以确保支座与梁底可靠接触，不致脱空而导致过大的保支座与梁底可靠接触，不致脱空而导致过大的局部承压。局部承压。表面将产生不均匀的压缩变形，一端为表面将产生不均匀的压缩变形，一端为 另一端为另一端为 ，其平均压缩变形，其平均压缩变形根据下式计算根据下式计算Eb橡胶弹性体体积模量，等于橡胶弹性体体积模量，等于2000MPa；第
45、65页/共71页Nha/2a/2第66页/共71页 若梁端转角若梁端转角 已知，则有：已知，则有：时，表示支座与梁底产生了部分脱空，支时，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座是局部承压。因此设计时必须保证 规定，规定，橡胶支座的最大平均压缩变形橡胶支座的最大平均压缩变形 不应大于支座橡胶总厚不应大于支座橡胶总厚 的的0.070.07倍。倍。其中，其中，a a为主梁跨径方向的支座尺寸，为主梁跨径方向的支座尺寸，当当第67页/共71页（4 4）验算支座的抗滑性能）验算支座的抗滑性能不计汽车制动力时：不计汽车制动力时：橡胶支座一般直接搁置在墩台与梁底之间，在它受橡胶支座
46、一般直接搁置在墩台与梁底之间，在它受到梁体传来的水平力后，应保证支座不滑动，亦即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：力，故应满足下式：NG在上部结构重力作用下的支座反力标准值；在上部结构重力作用下的支座反力标准值；H HT T 汽车荷载引起的制动力标准值汽车荷载引起的制动力标准值第68页/共71页（4 4）验算支座的抗滑性能）验算支座的抗滑性能计入汽车制动力时：计入汽车制动力时：NG在上部结构重力作用下的支座反力标准值；在上部结构重力作用下的支座反力标准值；N NP,0.5P,0.
47、5 0.50.5倍汽车荷载标准值（计入冲击系数）倍汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力；引起的支座反力；H HT T 汽车荷载引起的制动力标准值汽车荷载引起的制动力标准值第69页/共71页（5 5）验算加劲钢板的厚度）验算加劲钢板的厚度加劲钢板的厚度由下式计算加劲钢板的厚度由下式计算KP应力校正系数，取应力校正系数，取1.31.3；t tes,ues,u、t tes,les,l一块加劲钢板上下橡胶层厚度；一块加劲钢板上下橡胶层厚度；ss 加劲钢板轴向拉应力限值，可取钢材屈服强加劲钢板轴向拉应力限值，可取钢材屈服强度的度的0.650.65倍。倍。同时，规范规定，加劲钢板最小厚度不小于同时，规范规定，加劲钢板最小厚度不小于2mm2mm，加，加劲钢板与支座边缘的最小距离不应小于劲钢板与支座边缘的最小距离不应小于5mm5mm，上、下，上、下保护层厚度不应小于保护层厚度不应小于2.5mm2.5mm。第70页/共71页感谢您的观看。第71页/共71页