桥梁工程桥梁支座学习教案

1、会计学1桥梁桥梁(qioling)工程工程 桥梁桥梁(qioling)支支座座第一页，共59页。2022-4-181. 1. 支座支座(zh zu)(zh zu)的作用和要的作用和要求求n 位置：支座设置在桥梁位置：支座设置在桥梁(qioling)(qioling)的上部结构与墩台之间的上部结构与墩台之间。支座支座第1页/共59页第二页，共59页。2022-4-18 作用：把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能够适作用：把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能够适应活载、温度变化应活载、温度变化(binhu)(binhu)、混凝士收缩与徐变等因、混凝士收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角），

2、使上下部结构的实际素所产生的变位（位移和转角），使上下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。受力情况符合设计的计算图式。 支座型式和规格的选用，要考虑的因素包括桥梁跨径、支座型式和规格的选用，要考虑的因素包括桥梁跨径、支点反力、对建筑高度的要求、适应单向和多向位移及支点反力、对建筑高度的要求、适应单向和多向位移及其位移量的需要，以及防震、减震的需要。其位移量的需要，以及防震、减震的需要。第2页/共59页第三页，共59页。2022-4-18 桥梁支座的布置方式：主要根据桥梁的结构型式及桥桥梁支座的布置方式：主要根据桥梁的结构型式及桥梁的宽度确定。梁的宽度确定。 简支梁桥一端设固定支座，另一端设

3、活动支座。简支梁桥一端设固定支座，另一端设活动支座。 铁路桥梁由于铁路桥梁由于(yuy)(yuy)桥宽较小，支座横向变位很桥宽较小，支座横向变位很小，一般只需设置单向（纵向）活动支座。小，一般只需设置单向（纵向）活动支座。 公路梁桥由于公路梁桥由于(yuy)(yuy)桥面较宽，要考虑支座横桥桥面较宽，要考虑支座横桥向移动的可能性。向移动的可能性。2. 2. 支座支座(zh zu)(zh zu)的的布置布置第3页/共59页第四页，共59页。2022-4-18第4页/共59页第五页，共59页。2022-4-18第5页/共59页第六页，共59页。2022-4-18第6页/共59页第七页，共59页。2

4、022-4-18第7页/共59页第八页，共59页。2022-4-18第8页/共59页第九页，共59页。2022-4-18 当桥梁位于坡道上时，固定支座应设在较低一端，以使当桥梁位于坡道上时，固定支座应设在较低一端，以使梁体在竖向荷载沿坡道方向分力的作用下受压，以便能抵消梁体在竖向荷载沿坡道方向分力的作用下受压，以便能抵消一部分竖向荷载产生的梁下缘拉力；当桥梁位于平坡上时，一部分竖向荷载产生的梁下缘拉力；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。固定支座宜设在主要行车方向的前端。 桥梁的使用效果，与支座能否桥梁的使用效果，与支座能否(nn(nn fu) fu)准确地发挥准确地发挥其功

5、能有着密切的关系，因此在安放支座时，应使成桥后的其功能有着密切的关系，因此在安放支座时，应使成桥后的上部结构的支点位置与下部结构的支座中线对齐。如果考虑上部结构的支点位置与下部结构的支座中线对齐。如果考虑到工后徐变，可能需要设置预偏量。到工后徐变，可能需要设置预偏量。第9页/共59页第十页，共59页。2022-4-181.1.支座支座(zh zu)(zh zu)的的类型类型2.2.支座支座(zh zu)(zh zu)的的构造构造3.3.支座支座(zh zu)(zh zu)的的选择选择第10页/共59页第十一页，共59页。2022-4-181.1.支座支座(zh zu)(zh zu)的类型的类型

6、按制作按制作(zhzu)材料：材料：钢支座钢支座聚四氟乙烯支座聚四氟乙烯支座橡胶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混凝土支座混凝土支座铅支座铅支座按支座容许按支座容许(rngx)变形：变形：固定支座固定支座单向活动支座单向活动支座多向活动支座多向活动支座第11页/共59页第十二页，共59页。2022-4-18按能否承受按能否承受(chngshu)(chngshu)拉力：拉力：只受压支座只受压支座拉压支座拉压支座2.2.支座支座(zh zu)(zh zu)的构造的构造2.1 2.1 简易支座简易支座(zh zu)(zh zu) 采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小

7、于采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小于1cm1cm，可用于跨径小于可用于跨径小于10m10m的板梁桥。的板梁桥。第12页/共59页第十三页，共59页。2022-4-18钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来实现支座的位钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来实现支座的位移和转动功能的。它的特点是承载能力强，能适应桥梁移和转动功能的。它的特点是承载能力强，能适应桥梁的位移和转动的需要，目前仍应用的位移和转动的需要，目前仍应用(yngyng)于铁路桥于铁路桥梁。梁。钢支座常用的有铸钢支座和新型钢支座。钢支座常用的有铸钢支座和新型钢支座。第13页/共59页第十四页，共59页。2022-4-18铸钢

8、支座铸钢支座铸钢支座采用碳素钢或优质钢经过铸钢支座采用碳素钢或优质钢经过(jnggu)(jnggu)制模、翻砂、铸造制模、翻砂、铸造、热处理、机械加工和表面处理制成，是一种传统型式的支座、热处理、机械加工和表面处理制成，是一种传统型式的支座。视跨度与荷载的大小，钢支座有平板支座、弧形支座、摇轴支座视跨度与荷载的大小，钢支座有平板支座、弧形支座、摇轴支座、辊轴支座等几种型式。、辊轴支座等几种型式。各类支座基本上都由可以相对摆动的上、下摆组成。摇轴与辊轴各类支座基本上都由可以相对摆动的上、下摆组成。摇轴与辊轴支座还包括摇轴（可以看作下摆）、辊轴与底板。支座还包括摇轴（可以看作下摆）、辊轴与底板。第

9、14页/共59页第十五页，共59页。2022-4-18（1 1）平板支座）平板支座 平板支座的上、下摆就是两块平板。固定支座的上平板支座的上、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、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，梁端不能自由转动，伸缩时要克服较大的摩阻力，故只适用只适用(shyng)(shyng)于小跨度的梁。于小跨度的梁。第15页/共59页第十六页，共59页。2022-4-18（2 2）弧形支

10、座）弧形支座 弧形支座是将平板支座上、下摆的平面接触改为弧面接弧形支座是将平板支座上、下摆的平面接触改为弧面接触。这样，反力便能集中传递，梁端也能自由转动。但伸缩触。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时仍要克服较大的摩阻力(zl)(zl)，所以仍只适用于较小跨，所以仍只适用于较小跨度的梁。度的梁。第16页/共59页第十七页，共59页。2022-4-18（3 3）摇轴支座）摇轴支座 摇轴支座由上摆、底板和两者之间的辊子组成。将圆辊多余摇轴支座由上摆、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部分削去成为扇形(shn xn(shn xn) )，就形成摇

11、轴。，就形成摇轴。 摇轴支座能满足活动支座的各项要求。摇轴的直径可以加大摇轴支座能满足活动支座的各项要求。摇轴的直径可以加大，承载能力可以提高。但支承反力越大，相应地要求辊子（摇轴，承载能力可以提高。但支承反力越大，相应地要求辊子（摇轴）的直径也越大，这就使支座高度变得很大。）的直径也越大，这就使支座高度变得很大。第17页/共59页第十八页，共59页。2022-4-18第18页/共59页第十九页，共59页。2022-4-18（4 4）辊轴支座）辊轴支座 辊轴支座能满足活动支座的各项要求。由于反力是通过若干辊轴支座能满足活动支座的各项要求。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

12、其个数的增多而减小辊轴压在底板上的，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，反力也可分散而均匀(jnyn)(jnyn)地分布到墩台垫石面上。辊轴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，一般为为2 21010个。个。第19页/共59页第二十页，共59页。2022-4-18第20页/共59页第二十一页，共59页。 铸钢支座能较好地适应不同跨度桥梁的要求，但支座构造复铸钢支座能较好地适应不同跨度桥梁的要求，但支座构造复杂，用钢量大，大型辊轴支座可高达数米。当弧面半径很大时杂，用钢量大，大

13、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。，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，铁路桥梁也开始目前公路桥梁已较少采用铸钢支座，铁路桥梁也开始(kish)(kish)使用盆式橡胶支座。使用盆式橡胶支座。第21页/共59页第二十二页，共59页。2022-4-18新型钢支座新型钢支座 新型钢支座主要有：不锈钢或合金钢支座、滑板钢支座、新型钢支座主要有：不锈钢或合金钢支座、滑板钢支座、球面球面(qimin)(qimin)支座。支座。特点：特点：采用不锈钢或高级合金钢材料制造，支座可封闭在油箱内，采用不锈钢或高级合金钢材料制造，支座

14、可封闭在油箱内，以防生锈并减少维护或免维护；以防生锈并减少维护或免维护；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；载力；支座的转动部分采用钢制或黄铜制成的球冠形，在球冠的上支座的转动部分采用钢制或黄铜制成的球冠形，在球冠的上、下分别设置聚四氟乙烯板以减少摩阻力，构成球面、下分别设置聚四氟乙烯板以减少摩阻力，构成球面(qimin)(qimin)（型）支座。（型）支座。第22页/共59页第二十三页，共59页。2022-4-18球面球面(qimin)支座支座第23页/共59页第二十四页，共59页。2022-4-18第24页/共59页

15、第二十五页，共59页。2022-4-18板式橡胶支座有矩形和圆形。板式橡胶支座有矩形和圆形。支座的橡胶材料以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡支座的橡胶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胶。氯丁橡胶一般用于最低气温不超过-25-25的地的地区，天然橡胶用于区，天然橡胶用于-30 -30 -40 -40的地区。的地区。根据试验分析，橡胶压缩弹性模量根据试验分析，橡胶压缩弹性模量E E、容许压应力、容许压应力 和容许剪切角和容许剪切角tgrtgr的数值，均与支座的形状的数值，均与支座的形状系数系数S S有关。形状系数为橡胶支座的承压面积有关。形状系数为橡胶支座的承压面积

16、(min j)(min j)与自由表面积与自由表面积(min j)(min j)之比。之比。2.3 2.3 橡胶橡胶(xingjio)(xingjio)支座支座板式板式(bnsh)(bnsh)橡胶支座橡胶支座第25页/共59页第二十六页，共59页。2022-4-18矩形支座形状矩形支座形状(xngzhun)(xngzhun)系系数为：数为：tbabaS2式中：式中： a a 顺桥方向橡胶支座的长度顺桥方向橡胶支座的长度(chngd)(chngd)； b b 横桥方向橡胶支座的宽度；横桥方向橡胶支座的宽度； t t 中间橡胶层的厚度。中间橡胶层的厚度。第26页/共59页第二十七页，共59页。20

17、22-4-18为满足橡胶的容许压应力和使支座能适应梁端转动的为满足橡胶的容许压应力和使支座能适应梁端转动的要求，支座的长度要求，支座的长度a a与宽度与宽度b b之比取决于主梁下的有效之比取决于主梁下的有效宽度及所需的剪切角宽度及所需的剪切角。一般应充分利用有效宽度一般应充分利用有效宽度b b，而尽可能减小，而尽可能减小a a的尺寸，的尺寸，以降低转动阻抗力矩。以降低转动阻抗力矩。根据支座稳定的要求，支座的总厚度不得根据支座稳定的要求，支座的总厚度不得(bu de)(bu de)大于大于平面最小尺寸的平面最小尺寸的30%30%。第27页/共59页第二十八页，共59页。第28页/共59页第二十九

18、页，共59页。2022-4-18第29页/共59页第三十页，共59页。2022-4-18四氟滑板式橡胶四氟滑板式橡胶(xingjio)(xingjio)支支座座第30页/共59页第三十一页，共59页。2022-4-18脱空等不良现象，适用于各种脱空等不良现象，适用于各种布置复杂，纵坡较大的立交桥布置复杂，纵坡较大的立交桥及高架桥。及高架桥。其它类型其它类型(lixng)(lixng)板式橡胶支座板式橡胶支座第31页/共59页第三十二页，共59页。2022-4-18第32页/共59页第三十三页，共59页。2022-4-18第33页/共59页第三十四页，共59页。2022-4-18第34页/共59

19、页第三十五页，共59页。2022-4-18 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力为1000KN1000KN以上的大跨径桥梁。以上的大跨径桥梁。 盆式橡胶支座分固定支座与活动盆式橡胶支座分固定支座与活动(hu dng)(hu dng)支座。活动支座。活动(hu dng)(hu dng)盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈

20、、下支座板以及上下胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。即可形成固定支座。第35页/共59页第三十六页，共59页。2022-4-18第36页/共59页第三十七页，共59页。2022-4-181.1.钢盆钢盆2.2.承压橡胶板承压橡胶板3.3.钢衬板钢衬板4.4.聚四氟乙烯板聚四氟乙烯板5.5.上支座上支座(zh (zh zu)zu)板板6.6.不锈钢滑板不锈钢滑板7.7.钢紧箍圈钢紧箍圈8.8.密封胶圈密封胶圈第37页/共59页第三十八页，共59页

21、。第38页/共59页第三十九页，共59页。2022-4-18第39页/共59页第四十页，共59页。2022-4-18第40页/共59页第四十一页，共59页。2022-4-18第41页/共59页第四十二页，共59页。2022-4-18应根据应根据(gnj)(gnj)桥梁结构的跨径、支点反力的大小桥梁结构的跨径、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、中跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座大、中跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座铁路桥采用盆式橡胶支座和钢支座铁路桥采用盆式橡胶支座和钢

22、支座 3 3支座支座(zh zu)(zh zu)的选择的选择第42页/共59页第四十三页，共59页。2022-4-18支座承载力大小的选择，应根据支座承载力大小的选择，应根据(gnj)(gnj)桥梁恒桥梁恒载、活载的支点反力之和及墩台上设置的支座数目载、活载的支点反力之和及墩台上设置的支座数目来计算。来计算。合适的盆式橡胶支座一般为：最大反力不超过支座合适的盆式橡胶支座一般为：最大反力不超过支座容许承载力的容许承载力的5%5%，最小反力不低于容许承载力的，最小反力不低于容许承载力的80%80%。规定最小反力的目的是保证支座具有良好的。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

23、烯板的磨擦系数与压力成滑移性能，因为聚四氟乙烯板的磨擦系数与压力成反比，如果低于规定的数值，则磨擦系数将会增大。反比，如果低于规定的数值，则磨擦系数将会增大。第43页/共59页第四十四页，共59页。2022-4-18支座选配时，一般不必过多担心支座的安全储备，比如支座选配时，一般不必过多担心支座的安全储备，比如计算计算(j sun)(j sun)得到一个支座的最大反力为得到一个支座的最大反力为41004100，最，最小反力为小反力为37003700，那就选用承载力为，那就选用承载力为40004000的支座，这是因的支座，这是因为为40004000支座的允许支反力变化范围是支座的允许支反力变化范

24、围是3200320042004200，不要，不要从更安全的角度考虑加大支座的承载力而选用从更安全的角度考虑加大支座的承载力而选用50005000的支的支座。因为座。因为50005000支座最低合适的承载力是支座最低合适的承载力是40004000，而最小支，而最小支反力反力37003700已小于此值，故不适宜选用。虽然我们规定最已小于此值，故不适宜选用。虽然我们规定最大反力，不超过容许承载力的大反力，不超过容许承载力的5%5%，但支座实际的安全系，但支座实际的安全系数一般在数一般在4 45 5以上。以上。第44页/共59页第四十五页，共59页。2022-4-18第三节第三节 支座支座(zh zu

25、)(zh zu)计计算算1.1.支座所受荷载支座所受荷载2.2.板式橡胶板式橡胶(xingjio)(xingjio)支座的设计计支座的设计计算算第45页/共59页第四十六页，共59页。2022-4-18（1 1）在计算汽车荷载支座反力时，应计入冲击影响力。）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。向力和最大上拔力。（2 2）直线桥梁的支座，一般）直线桥梁的支座，一般(ybn)(ybn)仅需计入纵向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水平力。斜桥和弯桥的支座，还

26、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。载的离心力或其它原因如风力等产生的横向水平力。1. 1. 支座支座(zh zu)(zh zu)所受荷载所受荷载第46页/共59页第四十七页，共59页。2022-4-18（3 3）汽车荷载产生的制动力，应按照设计规范要）汽车荷载产生的制动力，应按照设计规范要求，根据车道数确定。刚性墩台求，根据车道数确定。刚性墩台(dn ti)(dn ti)各种各种支座传递的制动力，按规范中的规定采用。其中支座传递的制动力，按规范中的规定采用。其中，规定每个活动支座传递的制动力不得大于其摩，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

27、的板式橡胶支座时，制动阻力；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。力可平均分配至各支座。（4 4）对于梁桥，地震地区桥梁支座的外力计算，）对于梁桥，地震地区桥梁支座的外力计算，应根据设计的地震烈度，按规范规定进行计算和应根据设计的地震烈度，按规范规定进行计算和组合。组合。第47页/共59页第四十八页，共59页。2022-4-182. 2. 板式橡胶支座板式橡胶支座(zh zu)(zh zu)的设计的设计计算计算根据根据(gnj)(gnj)橡胶支座和支承垫石混凝土的压应力不超过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。在一它们相应容许

28、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。般情况下，面积由橡胶支座控制设计。2.1 2.1 支座支座(zh zu)(zh zu)平平面尺寸面尺寸第48页/共59页第四十九页，共59页。2022-4-18maxAN式中：式中：Nmax- Nmax- 运营阶段由桥上全部恒载与活载运营阶段由桥上全部恒载与活载( (包括冲击力包括冲击力) )所产生所产生的最大支点反力；的最大支点反力； A - A - 橡胶橡胶(xingjio)(xingjio)支座平面面积，矩形支座为支座平面面积，矩形支座为a ab b，圆，圆形支座为形支座为/4/4； - -橡胶橡胶(xingjio)

29、(xingjio)支座的平均容许压应力，当支座形状支座的平均容许压应力，当支座形状系数系数S8S8时时 =10=10，当，当5 5 S S 8 8时时 =7=79 9。第49页/共59页第五十页，共59页。2022-4-182.2 2.2 支座支座(zh zu)(zh zu)高度高度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移(wiy)(wiy)，依靠全部橡胶片的剪切变形，依靠全部橡胶片的剪切变形t t来实现来实现, , 与与t t的关系为：的关系为：tgttgtahtgt第50页/共59页第五十一页，共59页。2022-4-18

30、tg-tg-橡胶片容许剪切角的正切，可取橡胶片容许剪切角的正切，可取(kq)(kq)用用0.50.50.70.7，不计活载制动力时用，不计活载制动力时用0.50.5；计及活载制动力时；计及活载制动力时取用取用0.70.7，则上式可写成：，则上式可写成：Dt2)(43. 1LDt第51页/共59页第五十二页，共59页。2022-4-18D-D-由上部结构温度变化、桥面由上部结构温度变化、桥面(qio min)(qio min)纵坡等因纵坡等因素，引起支座顶面相对于底面的水平位移。当跨径为素，引起支座顶面相对于底面的水平位移。当跨径为L L的简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

31、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：担的水平位移可取简支梁向温变变形的一半，即：ltD5 . 0第52页/共59页第五十三页，共59页。2022-4-18GAtHTL2 HT- HT- 活载制动力在一个活载制动力在一个(y (y )支座上的水平力；支座上的水平力；G- G- 橡胶的剪切模量；橡胶的剪切模量；A- A- 橡胶支座的面积。橡胶支座的面积。L-L-由制动力引起在支座顶面相由制动力引起在支座顶面相(minxing)(minxing)对于对于底面的水平位移，可按下式计算：底面的水平位移，可按下式计算：第53页/共59页第五十四页，共59页。2022-4-182.3 2.3 支座偏转支座偏转(pinzhun)(pinzhun)与平均压缩变形验算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 (如下图)，但不允许其与支座间产生脱空现象(xinxing)。梁端转动时，支座就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s1另一端为s2，其平均压缩变形s=1/2(s1+s2)，根据下式计算：2s1sNhEAtNs第54页/共59页第五十五页