8梁式桥的支座.ppt

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1、桥梁工程,梁式桥的支座,教学目的和任务,重点与难点,1掌握桥梁支座应满足的要求；,2熟悉板式橡胶支座的构造；,3掌握矩形板式橡胶支座的计算方法；,4了解盆式橡胶支座的构造。,1板式橡胶支座和盆式橡胶支座的构造；,2板式橡胶支座的计算。,问题：1、桥梁是由那几部分组成的？,2、支座有何作用？常用类型？如何选用、布置、安装？,上部结构,桥墩,桥台,基础,传力装置支座,本次课内容：61 桥梁支座概述 62 支座的类型及构造重 点：1）支座设置及布置 2）板式、盆式橡胶支座（选配）3）支座的选用,参 考 资 料：庄军生 桥梁支座 中国铁道出版社 JT 391-1999 公路桥梁盆式橡胶支座 JTT 4

2、2004 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632006 公路桥梁板式橡胶支座规格 http:/,小论文 橡胶支座的选用,参考资料：JT 391-1999 公路桥梁盆式橡胶支座 JTT 42004 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632006 公路桥梁板式橡胶支座规格 庄军生 桥梁支座 中国铁道出版社 http:/,要 求：分析全面，引用资料正确，条理清楚，独立完成。,桥梁支座图例,第一节 支座概述,桥梁支座,支座的作用,1 传递上部结构的荷载；2 保证结构自由变形，使上、下部结构的实际受力情 况符合结构的静力图式。,简支梁桥的静力图式,桥梁支座,对支座的要求,1 必须具有足够的承载能力；2 对

3、变形的约束应尽可能的小；3 便于安装、养护、维修甚至进行更换。,桥梁支座,支座设置,1 简支梁桥：一端设固定支座,一端设活动支座；,2 多跨连续梁：每联中一个桥墩设固定支座，一般位于 中间桥墩，其余墩台设活动支座；,3 悬臂梁桥：锚固跨一侧设固定支座，另一侧活动支座；,4 T构桥挂孔：按简支梁处理；,5 悬臂梁和连续梁:特殊情况下需设置拉压支座。,桥梁支座,固定、活动支座布置,固定、活动支座的布置应有利于墩台传递纵横向水平力。,1 坡桥：将固定支座布置在标高低的墩台上；,2 宽梁桥：应设置沿纵向和横向均能移动的活动支座；,3 多跨简支梁桥：相邻两跨的固定支座不宜集中布置在 一个桥墩上；但若个别

4、墩较高，可在上面布置相邻两 跨的活动支座；,4 连续梁桥：固定支座布置在靠近桥跨中心；若中间墩较高或地基受力较差时，可根据情况将固定支座布置在靠边的其它墩台上。,第二节 支座的类型及构造,桥梁支座的分类,按受力特性分类,1 固定铰支座:承担顺、横桥向水平力和竖向力，保证支承处主梁转动；2 活动铰支座:只承担竖向力，保证支承处主梁转动、水平移动。,按容许变形的可能性分类,1 单向活动支座：约束一个方向的水平位移（横桥向）；2 双向活动支座：容许顺、横桥向水平位移；3 固 定 支 座：约束顺、横桥向的水平位移。,支座的类型,1.简易垫层支座,2.板式橡胶支座,3.盆式橡胶支座,4.弧形钢板支座,5

5、.钢筋混凝土摆柱式支座,6.球形钢支座,2.1 带加劲层的板式橡胶支座2.2 坡形板式橡胶支座2.3 球冠形板式橡胶支座2.4 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座2.5 铅芯橡胶支座2.6 拉压橡胶支座,1.简易垫层支座,适用条件 铁路：lb 4-5m 公路：lb 10m,构造 几层油毛毡或石棉（1cm）,特点 不区分固定、活动支座；与静力图式相差较大；摩阻力大，变位小，接触面易拉裂。,处理措施：接触面局部加强，墩台顶部削角等,2.板式橡胶支座,适用,适用于跨度小于30m、位 移量较小的桥梁；正交桥用矩形支座；弯、坡、斜、宽桥用圆形支座。,变形机理,转 角：橡胶片不均匀压缩水平位移：橡胶片剪切变形,2.

6、板式橡胶支座,氯丁橡胶：-2560（CR)天然橡胶：-3560（NR)三元乙丙胶：-4060（EPDM),板式橡胶支座橡胶材料：,说明：板式橡胶支座无固定与活动之分,可采用高度不 同的橡胶板来调节各支座传递的水平力和位移。,特点,适应任意方向的变形；橡胶的弹性能消减上、下部结构所受的动力作用，对 于抗震十分有利。,2.1 带加劲层的板式橡胶支座,特点 采用薄钢板或钢丝网作为加劲 层以提高竖向承载能力。,厚 度：21194mm 形 状：矩形、圆形 承受荷载：5000KN,2.1 带加劲层的板式橡胶支座,板式橡胶支座安装,为保证工程安装质量以及安装、调整和更换支座的方 便，都必须在墩台顶设置支承垫

7、石。,桥梁纵坡1%：1）在梁底与支座之间设置楔形钢板；2）将支座垫石制成斜坡状；3）将梁端底面制成斜坡状。,桥梁纵坡1%时：1）应采取措施予以调整使支座保持水平；2）采用坡形板式橡胶支座。,2.2 坡形板式橡胶支座,调节桥梁坡度，使支座受力均匀，无应力集中，无脱空现象；适宜梁底有坡度的情形，坡度1%4%。,2.2 坡形板式橡胶支座,坡形板式橡胶支座安装,2.3 球冠形板式橡胶支座,构造特点,顶部增设纯橡胶球冠（高413mm），接近于“点支承”；利用顶部的橡胶球冠，来调整受力的中心位置,可克服安 装所产生的偏压、脱空现象，简化安装工艺；,适用：有纵、横坡3-5%的弯斜、曲线桥梁。,2.4 聚四氟

8、乙烯滑板式橡胶支座,构造 普通橡胶支座+聚四氟乙烯板(24mm)；梁底设不锈钢板（加硅脂f=0.06，低于-25时0.078）,适用：大跨度简支梁、桥面 连续的桥梁和连续梁 桥；顶推施工滑板。,2.5 铅芯橡胶支座,隔震原理,基于板式橡胶支座发展而来,在板式橡胶支座的中心竖直的压入99.9%的铅芯形成。,特殊功能：抗震，通过支座限 制和吸收传入结构的地震能。,1）阻尼：铅芯能改善橡胶板的 阻尼性能,增大能量损失,从 而使振幅逐渐减小；,2）支座变形的恢复：铅芯塑性 变形之后，在温度环境中能 逐渐复原，恢复其力学性能。,2.6 拉压橡胶支座,特点,不仅承受压力,而且还能承受拉力,拉力通过拉力螺栓

9、提供。,适用,连续梁桥、斜桥，悬臂梁锚固端。,3.盆式橡胶支座,构造特点,氯丁橡胶块放置在钢制的凹形金属盆内，橡胶处于有侧限受压状态，提高支座的承载能力。,构造组成 上支座板、不锈钢板、聚四 氟乙烯板、钢衬板、密封圈、橡胶块、下支座板（盆）。,转 动橡胶块不均匀压缩；水平位移 聚四氟乙烯板和不锈钢板之间滑动。,支座变形机理,3.盆式橡胶支座,支座特点,橡胶处于有侧限受压状 态承载能力高；聚四氟乙烯板和不锈钢 板间摩擦系数小水平 位移量大；转动灵活适用于大跨 径桥梁。,3.盆式橡胶支座,适用 转角变形 0.02rad 顺桥向变形 0 300mm 横桥向变形 0 50mm,盆式橡胶支座的选配,系列

10、产品：系列：GPZ（中交规院）、TPZ1（铁科院）；吨位：GPZ系列竖向承载力80060000kN，31个级别；代号：单向DX、双向SX、固定GD、固定抗震。,3.盆式橡胶支座,地区适用性：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。,A、常温型支座：适用于-25+60。(氯丁橡胶)B、耐寒型支座：适用于-40+60，代号为 F；(天然橡胶或三元乙丙橡胶),GPZl5SXF：GPZ 系列中设计承载力为15MN 双向活动耐寒型盆式支座,15000KN,竖向承载力,GPZ35DX：,GPZ 系列中设计承载力为35MN 单向活动常温型盆式支座,3.盆式橡胶支座,各种成品支座类型的合理选

11、配 首先考虑容许转角及能承受的水平推力能否满足要求。GPZ、TPZ-1系列支座一般均能满足,转角特大时可采用 球型盆式支座。,JT 391-1999 公路桥梁盆式橡胶支座规定：固 定 支 座：各方向的水平承载力竖向承载力的10单向活动支座：非滑移方向水平承载力竖向承载力10抗 震 型 支 座：水平承载力竖向承载力的20。,3.盆式橡胶支座,承载力选配：支座最大反力（1+10%）设计承载力（成品）支座最小反力 80%设计承载力（成品）,成品支座设计承载力并非吨位越大越好，要注意成品的最低适合承载力，过大不利于自由变位。,规定最小反力的目的：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

12、压力成反比，如果低于规定的数值，则摩擦系数将会增大。,选用：设计承载力为4000kN的盆式支座,如：某大跨径梁式桥，支座最大反力4100kN，最小反力3700kN；,错误：不要从更安全的角度而选用5000kN的盆式支座。,支座允许反力范围：32004400kN,1 支座最大反力（1+10%）设计承载力2 支座最小反力 80%设计承载力（最低适合承载力）3 成品支座设计承载力并非吨位越大越好，要注意成品的最低 适合承载力，过大不利于自由变位。,3.盆式橡胶支座,原因：5000kN支座最低合适承载力是4000kN，而最小 反力3700kN 4000kN，故不适宜选用。,选择支座型号（规格）,公路等

13、级、上部结构型式、桥梁跨径,支座反力、梁体变形,力学计算,确定支座的类型,验算,受力、变形、尺寸是否满足要求,是,验算结束,否,大跨度连续梁桥：盆式橡胶支座中小跨度公路桥：板式橡胶支座,支座的选用,本次课内容小结：1）支座的设置及布置 2）板式橡胶支座 3）盆式橡胶支座（选配）4）支座的选用,确定支座反力、梁体变形；确定支座的类型；选择支座型号（规格）；对所选支座进行验算。,系列产品：GPZ、TPZ1 地区适用性 各种成品支座类型的合理选配 承载力选配,带加劲层的板式橡胶支座 坡形板式橡胶支座 球冠形板式橡胶支座 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座 铅芯橡胶支座 拉压橡胶支座,要求：1.字数在1000字

14、左右。2.A4纸打印或手写。3.下周第一次课后上缴，记入平时成绩。,小论文 橡胶支座的选用,问题：1、如何选用桥梁支座？,上次课内容回顾：1）板式橡胶支座 2）盆式橡胶支座（选配）3）桥梁支座的选用,1.1 带加劲层的板式橡胶支座 1.2 坡形板式橡胶支座 1.3 球冠形板式橡胶支座 1.4 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座 1.5 铅芯橡胶支座 1.6 拉压橡胶支座,盆式橡胶支座的选配 系列产品：GPZ、TPZ1 地区适用性 各种成品支座类型的合理选配 承载力选配,选择支座型号（规格）,公路等级、上部结构型式、桥梁跨径,支座反力、梁体变形,力学计算,确定支座的类型,验算,受力、变形、尺寸是否满足要求

15、,是,验算结束,否,大跨度连续梁桥：盆式橡胶支座中小跨度公路桥：板式橡胶支座,支座的选用,本次课内容：1）板式橡胶支座表示方法（补充）2）成品板式橡胶支座的选配（补充）3）板式橡胶支座的安装要求（补充）4）板式橡胶支座计算（新规范）重 点：板式橡胶支座的选配及安装 板式橡胶支座计算,参 考 资 料：JTT 42004 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632006 公路桥梁板式橡胶支座规格 JTG D602004 公路桥涵设计通用规范 JTG D622004 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范 http:/,板式橡胶支座脱空图片,板式橡胶支座破坏图片,支座垫石图片,1.板式橡胶支座表示方法,板式橡

16、胶支座表示方法：,a、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。,b、形式代号 F4 表示聚四氟乙烯滑板式支座；不加代号为普通支座；,公路桥梁圆形、,1.板式橡胶支座表示方法,c、外形尺寸 矩形:l a l b（mm）,圆形:d（mm）,d、橡胶分类 氯丁橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、三元乙丙橡胶(EPDM),GYZ F4 30054(NR):,板式橡胶支座表示方法：,带聚四氟乙烯滑板,天然橡胶支座。,直径300、厚度为54、,GJZ 30040047(CR):,GJZ 30040047(CR):公路桥梁矩形、平面尺寸300400、厚

17、度为47的氯丁橡胶支座。,2.板式橡胶支座的选配,成品板式橡胶支座已形成系列，一般情况下无需自行设计支座，只需根据支座成品目录，选配合适的产品。,1）选用板式橡胶支座时，支座的最大承载力应与桥梁支点反力相吻合，其容许偏差范围宜为10%。,2）弯、坡、斜、宽桥梁宜选用圆形板式橡胶支座。正交桥梁采用矩形支座；公路 桥梁不宜采用球冠板式橡胶支座或坡形板式橡胶支座。,JTT 42004 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632006 公路桥梁板式橡胶支座规格JTG D60 2004 公路桥涵设计通用规范,如某规格板式橡胶支座设计承载力：400KN 支座反力范围：360KN440KN,板桥横坡2：支座可直

18、接设于墩帽顶面横坡上；板桥横坡2：应采取措施予以调整。,3.板式橡胶支座的安装要求,JTG D622004 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范,在梁的单个支承点上，顺桥向只能设1个支座,横桥向 不应设置多于2个支座。,板式橡胶支座应与梁底及墩台密贴，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。,桥梁纵坡1：支座可直接设于墩帽上；桥梁纵坡1：在梁底采取措施，使支座水平；,3.板式橡胶支座的安装要求,聚四氟乙烯滑板式橡胶支座应水平安装,并应设置上下钢板。,支座安装时应以短边尺寸顺桥向布置。,JTT 42004 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632006 公路桥梁板式橡胶支座规格,支座

19、安装时宜设置支承垫石，尺寸按局部承压计算确定，支承垫石长度、宽度应比支座尺寸增加50mm左右，高度 100mm以上，且便于支座更换。,垫石内应设钢筋网，钢筋直径为8mm，间距5050mm，垫石混凝土强度等级不应低于C30。,板式橡胶支座计算,板式橡胶支座计算,1.确定支座平面尺寸,2.确定支座的厚度,3.验算支座的偏转情况,4.支座抗滑稳定性验算,一般规定,一般规定,支座使用阶段的平均压应力限值：c=10.0MPa,常温下橡胶支座剪变模量：Ge=1.0MPa,累年最冷月平均气温的平均值:0-10时，Ge增大20%；低于-10时，Ge增大50%；低于-25时，Ge=2.0MPa,JTT 6632

20、006 公路桥梁板式橡胶支座规格JTG D622004公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范,矩形支座,圆形支座,l0a 矩形支座加劲钢板短边尺寸l0b 矩形支座加劲钢板长边尺寸d0 圆形支座加劲钢板直径tes 支座中间层单层橡胶片厚度,一般规定,支座形状系数应在5S12范围内取用。,橡胶支座抗压弹性模量和支座形状系数,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,橡胶支座剪切角正切值限值（容许剪切角）：,不计制动力时：tan 0.5 计入制动力时：tan 0.7,橡胶弹性体体积模量,一般规定,1.确定支座平面尺寸,橡胶支座平面尺寸由橡胶板的抗压强度和梁部或墩台顶

21、砼的局部承压强度确定。在一般情况下，面积由橡胶支座控制设计：,对于橡胶板,Ae 支座有效承压面积Rck 支座压力标准值 c 支座平均压应力限值,加劲钢板的面积Ae=l0al0b,永久作用与汽车荷载(包括冲击力)、人群荷载所产生的最大支点反力。,对于混凝土,2.确定支座的厚度,支座厚度t=橡胶片总厚度 te+加劲钢板总厚度ts,满足剪切变形条件,主梁由温度变化等因素产生纵向水平位移l，橡胶片总厚度te与l的关系为：,橡胶片总厚度 te,不计制动力时：tan0.5计入制动力时：tan0.7,2.确定支座的厚度,不计制动力时,计入制动力时,-上部结构在恒载作用下由温度变化等因素引起一 个支座的水平位

22、移。,温度膨胀系数t 温度差 l 主梁计算跨径 l a 支座顺桥向长度,不计制动力时：tan0.5计入制动力时：tan0.7,考虑橡胶支座的稳定性,加劲钢板的总厚度,支座过厚会影响行车的平稳性，支座过薄会影响转角及剪切变形。,欧洲标准为1.3国际铁联为2,2.确定支座的厚度,3.验算支座的偏转情况,主梁受荷挠曲时，梁端将产生转动角，梁端转动时，支座受到一个偏心竖向力的作用，表面将产生不均匀的压缩变形，一端为 另一端为，平均压缩形：,桥规规定：,限制竖向压缩变形，不致影响支座稳定。,3.验算支座的偏转情况,满足支座转角要求，使支座不致脱空。,4.支座抗滑稳定性验算,橡胶支座受到梁体传来的水平力后

23、，应保证支座不滑动，即支座与混凝土之间要有足够的摩阻力来抵抗水平力。,不计制动力时,计入制动力时,注意与前面Rck的取值的不同,采用较小的反力值，汽车荷载取其标准值的0.5倍,系经试算确定.,Ag=la lb,本次课内容小结：板式橡胶支座的表示 板式橡胶支座的选配 板式橡胶支座的安装 板式橡胶支座的计算 1）确定支座的平面尺寸 2）确定支座的厚度 3）验算支座的偏转 4）支座抗滑稳定性验算,板式橡胶支座计算作业题,The End,验算支座平面尺寸,选择支座：GJZ 20020049(CR)支座平面尺寸:la lb=0.20 0.2=0.04m,te=3.5cm支座有效承压面积:Ae l0a l

24、0b=0.190.19=0.0361m,Rck17.7155.2157.0=329.9kN,支座压力标准值：,对于橡胶板,满足规范要求。,混凝土局部承压强度也满足要求（过程略),板式橡胶支座计算作业题,验算支座的厚度,设主梁的计算温差t36，温度膨胀系数 上部结构在恒载作用下由温度变化等因素引起一个支座的水平位移g：,汽车制动力：,5根梁共10个支座,每个支座承受制动力:Fbk=90/10=9 kN,板式橡胶支座计算作业题,不计制动力时：,计入制动力时：,满足剪切变形条件,满足稳定性条件,GJZ 20020049(CR)：,满足剪切及稳定性要求,te=3.5cm,板式橡胶支座计算作业题,验算支座的偏转情况,支座平均压缩形：,橡胶支座抗压弹性模量,公路级作用下的跨中挠度 f=1.72cm,板式橡胶支座计算作业题,桥规规定：,支座抗滑性验算,不计制动力时：,故满足偏转要求。,板式橡胶支座计算作业题,故满足抗滑性要求。,计入制动力时：,Rck 恒载0.5汽车荷载=234.6 kN,板式橡胶支座计算作业题,