桥梁支座专业知识讲座

第六章桥梁支座第一节概述

支座作用传递上部构造多种荷载适应温度、收缩徐变等原因产生位移

按受力特性分为固定支座活动支座：竖向力

支座布置简支梁桥一般一端采取固定支座,一端采取活动支座.连续梁一般每一联中一种桥墩设固定支座.支座设置应有助于墩台传递水平力.水平力竖向力1/28第二节支座类型和构造支座一般用钢，橡胶等材料来制造主要类型有：简易支座弧形钢板支座橡胶支座板式橡胶支座盆式橡胶支座应根据桥梁构造跨径、支点反力大小、梁体变形程度等原因来选用支座类型。中小跨度马路桥一般采取板式橡胶支座大跨度连续梁桥一般采取盆式橡胶支座铁路桥采取钢支座2/28一、简易支座采取几层油毛毡或石棉制成，压实后厚度大于1cm，可用于跨径小于10m板梁桥。二、钢支座1、弧形钢支座适用范围：跨径10

20m构造特点：由上下垫板所组成，下垫板顶面切剥成圆柱体。固定支座需在上垫板上做齿槽（或销孔），在下垫板上焊以齿板（或销钉），安装后使齿板嵌入齿槽(或销钉伸入销孔)，以确保上下垫板之间不发生相对水平位移安装重点其他钢支座2、其他钢支座3/28板式橡胶支座有矩形和圆形。支座橡胶材料以氯丁橡胶为主，也可采取天然橡胶。氯丁橡胶一般用于最低气温不超出-250C地域，天然橡胶用于-300C

-400C地域。根据试验分析，橡胶压缩弹性模量E、允许压应力[

]和允许剪切角[tgr]数值，均与支座形状系数S有关。形状系数为橡胶支座承压面积与自由表面积之比，矩形支座为：式中：a

顺桥方向橡胶支座长度；b

横桥方向橡胶支座宽度；t

中间橡胶层厚度。为满足橡胶允许压应力和使支座能适应梁端转动要求，支座长度a与宽度b之比取决于主梁下有效宽度及所需剪切角

。一般应充足利用有效宽度b，而尽也许减小a尺寸，以减少转动阻抗力矩（它与a5成正比）。根据支座稳定要求，支座总厚度不得大于平面最小尺寸30%。三、橡胶支座1、板式橡胶支座4/28bat形状系数5/28构造特点：常用板式橡胶支座采取薄钢板或钢丝网作为加劲层以提升支座竖向承载能力。变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移；（3）无固定和活动支座之分。性能指标：（1）允许应力；（2）弹性模量和剪切模量（3）允许剪切正切值。适用范围：支座反力为70－3600kN马路、都市桥梁。不足：2、四氟滑板式橡胶支座6/28桥梁球冠圆板式橡胶支座3、其他类型板式橡胶支座7/28坡型板式橡胶支座8/28铅芯橡胶支座9/284、桥梁盆式橡胶支座盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成新型桥梁支座。具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上大跨径桥梁。盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动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、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即可形成固定支座。10/28盆式橡胶支座构构造重点1.钢盆2.承压橡胶板3.钢衬板4.聚四氟乙烯板5.上支座板6.不锈钢滑板7.钢紧箍圈8.密封胶圈11/2812/28

固定与滑动盆式橡胶支座

多向活动支座（DX）13/28纵向活动支座（ZX）14/28固定支座（GD）15/285、其他支座

QGZ球型钢支座16/28QGZ球型钢支座17/28

（四）成品盆式橡胶支座选配１．成品盆式橡胶支座系列成品盆式橡胶支座主要系列有：GPZ、TPZ-1等。其中，GPZ表达由我国交通部中交马路规划设计院设计系列盆式橡胶支座；TPZ-1则表达我国铁道部科学研究院设计系列盆式橡胶支座。另外，尚有其他科研院所设计类同系列盆式橡胶支座。这些系列支座，适用于各类桥梁及具类似受力与变形特性工程构造，并非有明确马路、铁路或其他工程构造之分。多种系列盆式橡胶支座吨位一般从1000起至50000，最多分为近40个级；并以DX、SX、GD分别表达单向、双向活动支座及固定支座，而GDZ则为抗震型固定支座代号。２．成品盆式橡胶支座地域适用性成品盆式橡胶支座适用地域应考虑温度和地震两个原因。以确定适配常温型或耐寒型支座和采取何种震型支座或抗震措施。18/28

3．多种类型成品盆式橡胶支座合理选配盆式橡胶支座能否适用于所设计桥梁，当然首先考虑是其允许转角及水平能承受推力能否满足要求。一般来说，GPZ、TPZ-1等系列支座对这两个要求均能满足。若转角和水平推力超出允许范围，则需要变化支座设计。转角特大，可采取球型支座。有关在桥梁设计中支座如何合理选用问题，即究竟选用何种类型支座，则需根据桥梁构造图式要求决定。当然，在一般情况下，固定端选用固定支座，活动端选用活动支座。但若横桥向伸缩值不容忽视时候，构造图式固定端就不能单一采取GD类型支座。这是由于当代桥梁桥面越来越宽，超出20已屡见不鲜，这时由温度等原因引发横桥向伸、缩量便不可忽视了，有可达成中等跨径桥梁纵向伸缩量。为确保梁不发生纵向位移，又能满足多梁式宽桥横桥向位移，这时可将单方向活动支座转过90°横置梁下(如图2-7-9)，使其顺桥向起固定支座作用下，而横桥向则起活动支座作用。19/284．成品盆式橡胶支座承载能力合理选择支座承载力大小选择，应根据桥梁恒载、活载支点反力之和及墩台上设置支座数目来计算。合适支座一般为：最大反力不超出支座允许承载力5%，最小反力不低于允许承载力80%。要求最小反力目标是确保支座具有良好滑移性能，由于聚四氟乙烯板磨擦系数与压力成反比，假如低于要求数值，则磨擦系数将会增大。支座选配时，一般无须过多担心支座安全储藏，例如计算得到一种支座最大反力为4100，最小反力为3700，那就选用承载力为4000支座，这是由于4000支座允许支反力变化范围是3200～4200，不要从更安全角度考虑加大支座承载力而选用5000支座。由于5000支座最低合适承载力是4000，而最小支反力3700已不大于此值，故不宜选用。虽然我们要求最大反力，不超出允许承载力5%，但支座实际安全系数一般在5以上。20/28

作用在支座上竖向力有构造自重反力。在计算汽车荷载支座反力时，应计入冲击影响力。当支座也许出现上拔力时，应分别计算支座最大竖向力和最大上拔力。

直线桥梁支座，一般仅需计入纵向水平力。斜桥和弯桥支座，还需要考虑由于汽车荷载离心力或其他原因如风力等产生横向水平力。

汽车荷载产生制动力，应按照马路桥涵设计规范要求，根据车道数确定。刚性墩台多种支座传递制动力，按规范中要求采取。其中，要求每个活动支座传递制动力不得大于其摩阻力；当采取厚度相等板式橡胶支座时，制动力可平均分派至各支座。

对于梁桥，地震地域桥梁支座外力计算，应根据设计地震烈度，按<<马路工程抗震设计规范>>要求进行计算和组合。第三节、支座计算一、支座受力特点21/28二、板式橡胶支座设计计算（一）支座尺寸确定

根据橡胶支座和支承垫石混凝土压应力不超出它们对应允许承压应力要求，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：式中：--运行阶段由桥上所有恒载与活载(包括冲击力)所产生最大支点反力；

A--橡胶支座平面面积，矩形支座为a

b，圆形支座为

/4；--橡胶支座平均允许压应力，当支座形状系数S>8时，[

]=10；当5

S

8时，[

]=7～9

支座平面尺寸22/28

支座高度梁式桥主梁由温度变化等原因在支座处产生纵向水平位移

，依靠所有橡胶片剪切变形

t来实现,

与

t关系为：

ah

由有23/28--橡胶片允许剪切角正切，可取用0.5～0.7，不计活载制动力时用0.5；计及活载制动力时取用0.7，则上式可写成：---由上部构造温度变化、桥面纵坡等原因，引发支座顶面相对于底面水平位移。当跨径为L简支梁桥两端采取等厚橡胶支座时，因温度变化每个支座承当水平位移可取简支梁向温变变形二分之一，即--活载制动力在一种支座上水平力；--由制动力引发在支座顶面相对于底面水平位移，可按下式计算---橡胶剪切模量，---橡胶支座面积。AG24/28（二）支座偏转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(如下列图)，但不允许其与支座间产生脱空现象。梁端转动时，支座就受到一种偏心竖向力作用，表面将产生不均匀压缩变形，一端为另一端为，其平均压缩变形，根据下式计算N

h式中：E--橡胶支座弹性模量。当无试验数据时，可查阅<<马路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>>JTJ023-85，其值与支座形状系数有关，也可按下式计算25/28若梁端转角

已知，或按<<材料力学>>公式算得，则有：时，表达支座与梁底产生了部分脱空，支座是局部承压。因此设计时必须确保<<马路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>>要求，橡胶支座最大平均压缩变形不应大于支座橡胶总厚0.05倍。其中，a为主梁跨径方向支座尺寸，又因固当（三）支座抗滑性验算

橡胶支座一般直接搁置在墩台与梁底之间，在它受到梁体传来水平力后，应确保支座不滑动，亦即支座与混凝土之间要有足够大摩阻力来抵抗水平力，故应满足下式：26/28无活载作用时有活载作用时---活载制动力分在一种支座上水平力；温度变化等原因分在一种支座上水平力。式中---在上部构造重力作用下支座反力；---与计算制动力对应汽车活载产生最小支座反力；橡胶支座与混凝土表面摩阻系数采取0.3------与计算制动力对应汽车活载产生最小支座反力；橡胶支座与混凝土表面摩阻系数采取0.3；与钢板摩阻系数采取0.2；27/28

（四）成品板式橡胶支座选配

成品板式橡胶支座早已形成系列，故在一般情况下，没有必要自行设计支座，只需根据标准成品