桥梁板式、盆式支座的构造及计算方法

1、2022/7/23桥梁板式、盆式支座的构造及计算方法2022/7/23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、盆式橡胶支座的构造； 2板式橡胶支座的计算； 2022/7/23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第六章 梁式桥的支座 2022/7/23本次课内容： 61 桥梁支座概述 62 支座的类型及构造重 点： 1）支座布置及布置 2）板式、盆式橡胶支座（选配） 3）支座的选用参 考 资 料： 庄军

2、生 桥梁支座 中国铁道出版社 JT 391-2019 公路桥梁盆式橡胶支座 JTT 42019 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632019 公路桥梁板式橡胶支座规格 abgongcheng/zhizuo.htm2022/7/23小论文 橡胶支座的选用参考资料：JT 391-2019 公路桥梁盆式橡胶支座 JTT 42019 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632019 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 abgongcheng/zhizuo.htm要 求：分析全面，引用资料正确，条理清楚，独立完成。2022/7/23桥梁支座图例2022/7/23第一节 支座概述202

3、2/7/23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2022/7/23桥梁支座对支座的要求1 必须具有足够的承载能力；2 对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。2022/7/23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。简支梁桥连续梁桥悬臂梁桥T构桥挂

4、孔2022/7/23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：应布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。坡桥多跨简支梁桥连续梁桥2022/7/23第二节 支座的类型及构造2022/7/23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

5、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。2022/7/23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. QGZ球形钢支座5. 弧形钢板支座6. 钢筋混凝土摆柱式支座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2022/7/231. 简易垫层支座适用条件 铁路： lb 4-5m ； 公路：

6、 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1cm油毛 毡或石棉消角2022/7/232. 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2022/7/232. 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

7、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。2022/7/232.1 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 l a l b t 2022/7/232.1 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

8、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。1.梁底与支座之间设楔形钢板2.支座垫石做成斜坡状3.梁端底面做成斜坡状2022/7/232.2 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，无脱空现像； 适宜梁底有坡度的情形，坡度1%4%。2022/7/232.2 坡形板式橡胶支座坡形板式橡胶支座安装梁坡形支座厚度差5mm支座垫石加劲钢板坡形加劲钢板平加劲钢板坡形支座厚度差5mm梁支座垫石2022/7/232.3 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，

9、简化安装工艺。适用：有纵、横坡3-5%的斜、曲线桥梁。2022/7/232.4 聚四氟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 ；顶推施工滑板。2022/7/232.4 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座聚四氟乙烯滑板式橡胶支座安装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2022/7/232.5 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

10、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。2022/7/232.6 拉压橡胶支座特点不仅承受压力,而且还能承受拉力,拉力通过拉力螺栓提供。适用连续梁桥、斜桥，悬臂梁锚固端。2022/7/233. 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）。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2022/7/23 转 动橡胶板不均匀压缩； 水平位移 聚四

11、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。2022/7/233. 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、单向抗震2022/7/233. 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

12、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2022/7/233. 盆式橡胶支座 各种成品支座类型的合理选配 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 391-2019 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1

13、0；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。2022/7/233. 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压力成反比，如果低于规定的数值，则摩擦系数将会增大。2022/7/23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

14、全的角度而选用5000kN的盆式支座。支座允许反力范围：32004400kN1 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。2022/7/233. 盆式橡胶支座2022/7/233. 1球型盆式橡胶支座基于盆式橡胶支座发展而来。特点：多向活动变位机理水平位移：聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的滑动；转 角：橡胶块的不均匀压缩。适用：曲线桥、

15、宽桥、斜桥等。 上支座板 下支座板 凹球面钢盆 氯丁橡胶块 导向装置不锈钢板 球面钢衬板聚四氟乙烯板2022/7/234. QGZ球形钢支座QGZ 球型钢支座外观QGZ 球型钢支座构造示意图2022/7/23构造: 上支座板、不锈钢板、平面 聚四氟乙烯板、球面钢衬 板、球面聚四氟乙烯板、橡 胶密封圈、下支座板。适用: 转角变形可达0.05rad； 特别适用于低温地区。 4. QGZ球形钢支座变位机理水平位移：平面聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的滑动；转 角：球面钢衬板与球面聚四氟乙烯板之间的滑动。2022/7/23适用条件 lb 10-20m 且 N支 60t 变位机理角位移平板沿弧形钢板转动；线

16、位移上下垫板相对滑移。构造 由上下垫板组成，上垫板为平的矩形板，下垫板是顶面切 削成圆柱面的弧形钢板。固定支座用齿板或销钉（固定）缺陷 摩阻力大，变位小，接触面易拉裂。摇轴支座5. 弧形钢板支座2022/7/236. 钢筋混凝土摆柱式支座适用 lb 20m 的梁式桥构造 上下用弧形钢板加强，两 侧截平，中部为一钢筋砼 柱的圆形单辊轴支座。特点： 1 变形量大且灵活； 2 承载能力高； 3 制作复杂，安装困难，只能作为活动支座。20cm100cm2022/7/23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、尺寸是否满足要求是验算结束

17、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2022/7/23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 拉压橡胶支座第六章 梁式桥的支座 2022/7/23要求： 1. 字数在1000字左右。 2. A4纸打印或手写。 3 .下周第一次

18、课后上缴，记入平时成绩。小论文 橡胶支座的选用2022/7/23The End2022/7/23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：2022/7/23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

19、、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2022/7/23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 42019 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632019 公路桥梁板式橡胶支座规格 JTG D602019 公路桥涵设计通用规范 JTG D622019 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范 abgongcheng/zhizuo.htm2022/7/23

20、板式橡胶支座脱空图片2022/7/23板式橡胶支座破坏图片2022/7/23支座垫石图片2022/7/231. 板式橡胶支座表示方法板式橡胶支座表示方法： a b c da、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2022/7/23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

21、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、 厚度为47的氯丁橡胶支座。2022/7/232. 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%。JTT 42019 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632019 公路桥梁板式橡胶支座规格JTG D60 2019 公路桥涵设计通用规范2）弯、坡、斜、宽桥梁宜选用圆形板式橡胶支座。正交桥梁

22、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。如某规格板式橡胶支座设计承载力：400KN 支座反力范围：360KN440KN2022/7/23 板桥横坡2：支座可直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 D622019 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；1.桥梁纵坡1：支座直接设于墩帽上2

23、.桥梁纵坡1：梁底采取措施，使支座水平梁支座斜坡垫石梁支座垫石板板板1.墩台横坡2 ：直接设于墩帽顶面横坡上2.墩台横坡2：采取措施予以调整，使支座水平2022/7/233. 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 42019 公路桥梁板式橡胶支座 JTT 6632019 公路桥梁板式橡胶支座规格 支座安装时宜设置支承垫石，尺寸按局部承压计算确定， 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C3

24、0。2022/7/23板式橡胶支座计算2022/7/23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 2022/7/23一般规定 JTT 6632019 公路桥梁板式橡胶支座规格JTG D622019公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范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=2.0MPa2022/7/23矩形支座圆形支座l0a 矩形支座加劲钢板短边尺寸l0b 矩

25、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2022/7/23 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 2022/7/231. 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

26、值 c 支座平均压应力限值c=10MPa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2022/7/23对于混凝土1. 确定支座平面尺寸la 矩形支座短边尺寸lb 矩形支座长边尺寸Ra 砼轴心抗压强度标准值m 砼受压安全系数，1.5 局部承压时标准强度Ra 的提高系数bb2022/7/232. 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：lt橡胶片总厚度 te不计制动力时：tan0.5计入制动力时：tan0.72022/7/2

27、32. 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 -由汽车制动力引起一个支座的水平位移 -汽车制动力分配在一个支座上的水平力；Ge -橡胶支座的剪变模量 -橡胶支座动态剪变模量 -作用于一个支座上的制动力引起的剪切角 -作用于一个支座上的制动力引起的剪应力不计制动力时计入制动力时橡胶片总厚度te2022/7/23考虑橡胶支座的稳定性la-矩形支座短边尺寸矩形支座:d-圆形支座的直径圆形支座:加劲钢板的总厚度应力校正系数，取1.3一块加劲钢板上下橡胶片的厚度加劲钢板

28、轴向拉应力，取0.65Rg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22. 确定支座的厚度 2022/7/232. 确定支座的厚度 加劲钢板 l a l b t 【桥规】 加劲钢板与支座边缘的距离5mm 加劲钢板上下保护层厚度 2.5mm 加劲钢板最小厚度 2mm支座厚度 t = 橡胶片总厚度 te +加劲钢板总厚度ts 2022/7/233. 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 ：lt 0 表示支座与梁底产生脱空，支座是局部承压，因此

29、设计时必须保证 0。2 22022/7/23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梁端转角 ? 满足支座转角要求， 使支座不致脱空。2022/7/23简支梁的跨中挠度 f 3. 验算支座的偏转情况简支梁的梁端转角验算支座偏转需计算梁端转角2022/7/234. 支座抗滑稳定性验算橡胶支座受到梁体传来的水平力后，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 -上部结构在温度变化，砼收缩与徐变等作用标准值引起的剪切变形-结构自重引起的支座反力标准值-结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值引起的支座反力-支座平面毛面积-汽

30、车荷载引起的制动力标准值注意与前面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 lb2022/7/23聚四氟乙烯板式橡胶支座的摩擦力应符合以下规定：不计制动力时：计入制动力时：- 结构自重引起的支座反力标准值-结构自重标准值和汽车荷载标准值引起的支座反力-支座平面毛面积f -聚四氟乙烯板与不锈钢板的摩擦系数4. 支座抗滑稳定性验算2022/7/235. 板式橡胶支座计算例题装配式钢筋砼简支五T梁桥:已知：计算跨径 l =19.5m，梁长 L=19.96m，公路级： 车道均布荷载 qk =7.875KN/m， 车道集中荷载 Pk =178.5kN 人群荷载 qr = 3.0kN/m， 计算温差为36，边主梁：人群荷载最大支点反力 17.7KN 车道荷载最大支点反力 155.2KN 恒载支点反力 157.00KN边主梁跨中横向分布系数： 车道荷载0.504，人群荷载0.620梁的抗弯刚度 ： B =0.1987710 KN/m，试确定支座规格。 72022/7/235. 板式橡胶支座计算例题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 l0