第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥

第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 Chapter 6 第六章Bearings of the Beam Bridge梁式桥的支座 • 武汉理工大学交通学院制作：陈小佳

6.1 Introduction 概述 1. The function of bearings 支座的作用 • 传递上部结构的支承反力； • 保障结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示。梁式桥中，支座分为固定支座和滑动支座(又分双向和单向）。 • 武汉理工大学交通学院

6.1 Introduction 概述 2. 支座的合理布置 • 较大纵坡的桥 • 连续梁桥横向如何布置？ • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 简易垫层支座橡胶支座弧形钢板支座钢筋混凝土摆柱式支座 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 简易垫层支座适用于标准跨径小于10m的简支板、梁桥采用若干层油毛毡或石棉做成，压缩后的厚度不小于1cm。该种支座变形性能较差，容易引起附加的内力板、梁桥上部结构 ≥1cm • 武汉理工大学交通学院

滚轴桥梁支座 铸钢桥梁支座摇轴桥梁支座 6.2 支座的类型和构造 2. 钢支座各种钢支座 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 球形钢支座特点 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 球形钢支座构造 1、上支座板　2、下支座板 3、支座钢球芯 4、PTFE圆平板　5、PTFE球形板 6、不锈钢 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6. 橡胶支座橡胶支座的独特优点： • 构造简单 • 加工方便 • 造价低 • 结构高度小 • 安装方便 • 使用性能良好 • 武汉理工大学交通学院

Δ θ 6.2 支座的类型和构造 6. 橡胶支座橡胶支座的变形机理 • 转动变形：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现 • 水平位移：利用橡胶的剪切变形实现转动变形水平位移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 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6. 橡胶支座橡胶支座的种类 • 板式橡胶支座 • 盆式橡胶支座支座代号表示方法 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6.1 板式橡胶支座板式橡胶支座代号表示方法橡胶分类（氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶）外形尺寸（矩形La*Lb*δ（mm）,圆形d*δ（mm））形式代号（F4表示四氟滑板支座；不加代号为普通支座名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座） • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6.2 板式橡胶支座的构造外橡胶层 t＝2.5mm 内橡胶层t1＝5mm 薄钢片t＝２mm 圆形矩形橡胶材料的特性弹性模量与形状有关，以常见的氯丁橡胶为例矩形圆形 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 板式橡胶支座常见矩形板式橡胶支座的平面尺寸： • 12x14cm • 14x18cm • 15x20cm 竖向支撑反力100~10000kN 材料有氯丁橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶三种矩形 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 6.3 板式橡胶支座设计计算内容 • 确定支座尺寸 • 验算支座的偏转情况 • 抗滑稳定性 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 1. 板式橡胶支座设计——确定支座尺寸平面尺寸取决于 • 橡胶板的抗压强度 [σj]与支座形状系数S有关 • 墩台顶混凝土的局部承压强度 β为局部承压时标准强度的提高系数一般由橡胶板的抗压强度计算控制 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 1. 板式橡胶支座设计——确定支座尺寸墩台顶混凝土的局部承压强度 β为局部承压时标准强度的提高系数 Ad Ac a a a a b a b>a • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 2. 板式橡胶支座设计——确定支座厚度上部结构的水平位移通过支座中全部橡胶片的剪切变形实现。如图所示，显然，橡胶片的总厚度与水平位移之间满足关系 Δ t1 γ t2 t3 a 水平位移 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 2. 板式橡胶支座设计——确定支座厚度剪切角的正切值限值：以硬度为55~60的氯丁橡胶为例不计活荷载制动力作用时，[tgγ]＝0.5 计入活荷载制动力作用时，[tgγ]＝0.7 则有 Δ t1 γ t2 t3 a 水平位移 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 2. 板式橡胶支座设计——确定支座厚度Δg Δ t1 γ t2 t3 a Δg温度引起支座上的水平位移 Δp制动力引起支座上的水平位移水平位移 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 2. 板式橡胶支座设计——确定支座厚度Δg Δ t1 γ t2 t3 a 为保证上部结构水平位移的需要，支座不能小于上述值；但太高又可能引起支座失稳，故：水平位移矩形圆形 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 6. 板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况忽略薄钢板的变形，支座总的平均压缩变形为 θ δ2 δ1 h a 偏转角为支座偏转图示 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 6. 板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况上两式得到 θ δ2 δ1 h 必须保证支座不脱空， a 支座偏转图示 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 6. 板式橡胶支座设计——验算支座偏转情况得到 θ δ2 δ1 h 上式表明支座压缩变形相对于转角不能太小；另一方面支座的压缩变形又不能太大，规范规定： a 支座偏转图示 • 武汉理工大学交通学院

由结构自重引起的支座反力标准值 由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力 6.3 支座的计算 4. 板式橡胶支座设计——验算支座抗滑稳定性保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对位移 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 4. 板式橡胶支座设计——验算支座抗滑稳定性对于聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力应符合如下规定不计汽车制动力时计入汽车制动力时保证聚四氟乙烯滑板上的摩擦力不超过使橡胶支座产生超过允许的剪切角 • 武汉理工大学交通学院

6.3 支座的计算 5. 计算实例 • 初步选定支座尺寸，确定板式橡胶支座内部构造形状系数，弹性模量，允许应力 • 确定支座厚度温度产生的水平位移，水平制动力大小 • 验算支座偏转情况支座转角 • 验算支座抗滑稳定性最小支座反力，温度引起水平力 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6. 其它板式橡胶支座 • 聚四氟板橡胶支座利用聚四氟板和不锈钢板之间较低的摩擦系数，使桥梁上部结构的水平位移不受限制 • 球冠圆板式橡胶支座制作顶面用纯橡胶制成球形表面（最大4~10mm),使支座传力均匀，改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象。适于纵横坡较大（3%~5%）的立交桥及高架桥。 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 坡形橡胶支座桥梁纵坡以往对梁体纵坡1%～≤3%的桥梁，橡胶支座安装使用时，在梁底与支座之间安置与桥梁纵坡一致的楔形钢板（或楔形混凝土垫块），或对梁端底部作相应处理，以使支座平置，防止垂直反作用力的分力对支座的剪切作用。现在可以采用新型坡型板式橡胶支座，坡度1-4%，根据特殊要求，坡度可做到6-8%。 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 板式橡胶支座的应用情况 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 板式橡胶支座的安装注意事项尽可能地保证梁底与垫石顶面平行、平整，使其与橡胶支座上下面全部密贴，避免偏心受压、脱空、不均匀受力的现象发生。 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 6.2 盆式橡胶支座 1）工作原理利用半封闭钢制盆腔内的弹性橡胶块，在三向受力状态下具有流体的性质，来实现上部结构的转动；同时依靠中间钢板上的聚四氟乙烯板与上座板上的不锈钢板之间的低磨擦系数来实现上部结构的水平位移。从实验的数据来看，橡胶处于三向约束状态时的抗压弹性模量为5X104kg/cm2,比无侧向约束的抗压弹性模量增大近20倍，因而支座承载能力大大提高，解决了普通橡胶支座承载能力的局限。所以，盆式橡胶支座能满足大的支承反力，大的水平位移，大的转角的要求。 • 武汉理工大学交通学院

适用温度分类代号 F表示耐寒型，常温型不表示使用性能分类代号SX、DX、GD 支座设计承载力（以MN计）名称代号（GJZ表示公路桥梁矩形支座；GYZ表示公路桥梁圆形支座；TBZ表示铁路桥梁板式支座） 6.2 支座的类型和构造 2）盆式橡胶支座代号表示方法 GPZ35DX：表示GPZ系列中设计承载力为35MN的单向活动的常温型盆式支座。GPZ50GD：表示GPZ系列中设计承载力为50MN的固定的常温型盆式支座。 • 武汉理工大学交通学院

单向活动支座 四氟板构造固定支座 6.2 支座的类型和构造 3）盆式橡胶支座构造 • 武汉理工大学交通学院

6.2 支座的类型和构造 盆式橡胶支座构造示意单向滑动支座双向滑动支座固定支座 • 武汉理工大学交通学院

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