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第八章 桥梁支座

发布时间:2025-12-25 14:21:44 作者: fun88.com
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  成品盆式橡胶支座的主要系列有:GPZ、TPZ-1等。其 中,GPZ表示由我国交通部中交公路规划设计院设计的系列 盆式橡胶支座;TPZ-1则表示我国铁道部科学研究院设计的 系列盆式橡胶支座。另外,还有其它科研院所设计的类同系 列的盆式橡胶支座。这些系列支座,适用于各类桥梁及类似 受力与变形特性的工程结构,并非有明确的公路、铁路或其 它工程结构之分。各种系列的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 示单向 、双向活动支座及不可滑动支座,而GDZ则为抗震型固 定支座的代号。

  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,依靠全部橡胶片的剪切变形t 来实现, 与t的关系为:

   若墩身较高,则应考虑避开,或采取比较特殊措施,以避 免墩身承受水平力过大。

  平坡时,固定支座宜设在主要行车方向的前端。 2、宽桥、弯桥、震区桥 3、拉压支座

  关于在桥梁设计中支座如何合理选用问题,即 究竟选用何种类型的支座,则需根据桥梁结构图式的 要求决定。当然,在正常的情况下,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 视的时候,结构图式的固定端就不能单一采用GD类 型的支座。这是由于现代桥梁的桥面越来越宽,超过 20米已屡见不鲜,这时由温度等因素引起的横桥向伸、 缩量便不可忽略了,有的可达到中等跨径桥梁纵向的 伸缩量。为保证梁不发生纵向位移,又能满足多梁式 宽桥的横桥向位移,这时可将单方向活动支座转过 90°横置梁下(如图2-7-9),使其顺桥向起不可滑动支座的 作用下,而横桥向则起活动支座的作用。

  4、成品盆式橡胶支座承载能力的合理选择 支座承载力大小的选择,应依据桥梁恒载、 活载的支点反力之和及墩台上设置的支座数目来 计算。合适的支座一般为:最大反力不超过支座 容许承载力的5%,最小反力不低于容许承载力的 80%。规定最小反力的目的是保证支座拥有非常良好 的滑移性能,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。

  根据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 般情况下,面积由橡胶支座控制设计: 对于橡胶板 对于混凝土

  --由上部结构气温变化、桥面纵坡等因素,引起支座顶面相 对于底面的水平位移。当跨径为L的简支梁桥两端采用等厚 橡胶支座时,因气温变化每个支座承担的水平位移可取简 支梁温变变形的一半,

  构造:普通板式橡胶支座聚四氟乙烯板(2~4mm)梁 底设不锈钢板(μf=0.06 ) 适用:较大跨度简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续梁桥; 顶推施工滑板

  纯橡胶制成球型表面(hmax=4~10mm)分为 球冠圆板式橡胶支座和球冠圆板式四氟乙烯橡胶支座

  目前常用板式橡胶支座 材料选用:氯丁橡胶(-25℃~60℃) 天然胶(-35℃~60℃) 三元乙丙胶(-40℃~60℃) (1)无加劲层的纯橡胶支座 一层纯橡胶,承载能力小,只用于小跨径桥

  有加劲层的板式橡胶支座 用薄钢板或钢丝网作加劲层,国内 定形产品规格很多,参见《公路桥 梁板式橡胶支座》(JT/T4-93)

  •作用在支座上的竖向力有结构自重的反力。 在计算汽车荷载支座反力 时,应计入冲击影 响力。当支座也许会出现上拔力时,应分别计 算支座 的最大竖向力和最大上拔力。 •直线桥梁的支座,一般仅需计入纵向水平力。 斜桥和弯桥的支座,还需要仔细考虑由于汽车荷 载的离心力或其它原因如风力等产生的横向 水平力。

   支座的作用:  1.把上部结构的各种荷载传递到墩台上;  2.适应活载、气温变化、混凝土收缩与徐 变等因素所产生的变位(位移和转角);  3.使上、下部结构的实际受力情况符合设 计的计算图式。

  特点: 受力均匀,转动量大 适用: 特别适合于曲线桥、宽桥和斜桥, 低温地区 。

  减震支座(改进的盆式橡胶支座) 这种支座适用于设计支反力在 400kN ~ 3600kN 内 的 各 类 梁式桥 ,特 别是 跨度2 0 m以上的公路梁式桥。减 震器和侧摩擦板组成水平减震消能系统。

  靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动的。 承载能力强,能适应桥梁的位移和转动的需要,目前仍大范围的应用于铁路桥梁。

  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), 以保证上下垫板之间不发生相 对水平位移 常用:铸钢支座、特种钢支座。

  支承反力:100~10000kN, 厚度:14mm(两层钢板)开始 形状:矩形、圆形(斜桥或圆柱形墩)

  根据试验分析,橡胶压缩弹性模量 E 、容许压 应力[]和容许剪切角[tgr]的数值,均与支座的形状 系数 S有关。形状系数为橡胶支座的承压面积与自 由表面积之比,矩形支座为:

  式中: a  顺桥方向橡胶支座的长度; b  横桥方向橡胶支座的宽度; t  中间橡胶层的厚度。

  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a与宽度b之比取决于主梁下的有效 宽度及所需的剪切角 。一般应充分的利用有效宽度b,而 尽可能减小a的尺寸,以降低转动阻抗力矩(它与a5成正 比)。根据支座稳定的要求,支座的总厚度小于平 面最小尺寸的30%。

   汽车荷载产生的制动力,应按照公路桥涵设计 规范要求,根据车道数 确定。刚性墩台各种 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小于 其摩阻力;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。  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,按公路工程抗震设 计规范的规定进行计算和组合。

   成品盆式橡胶支座的适用地区应考虑温度 和地震两个因素。以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。

  3、各种类型成品盆式橡胶支座的合理选配 盆式橡胶支座能否适用于所设计的桥梁, 当然首先考虑的是其容许转角及水平能承受的 推力能否满足规定的要求。一般来说,GPZ、TPZ-1等 系列的支座对这两个要求均能满足。若转角和 水平推力超出容许范围,则需要改变支座的设 计。转角特大,可采用球型支座。

  储备,比如计算得到一个支座的最大反力为4100, 最小反力为3700,那就选用承载力为4000的支座, 是因为4000支座的允许支反力变化范围是 3200~4200 ,不要从更安全的角度考虑加大支座 的承载力而选用5000的支座。因为5000支座最低 合适的承载力是4000,而最小支反力3700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5%,但支座实际的安全系数 一般在5以上。

  与板式橡胶支座相比有哪些特点: ( 1 )变形机理 ( 2 )橡胶处于有侧限受压状态 —— 承载能力高( 1000kN~50000kN ) ( 3 )聚四氟乙烯板和不锈钢板间摩擦系数小( µ =0.06 ) —— 水平位移量大( 40mm~ 250mm ) ( 4 )转动灵活( 40‘ ) —— 非常适合于大跨径桥梁

   构造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高 度小、安装便捷  适应任意方向的变形(宽桥、曲线桥和斜桥)  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。

  适用条件:30m以下中、小 桥梁最常用的支座形式之一, 大多数都用在混凝土梁

  变位机理: 不均匀压缩实现转角变位; 剪切变形实现水平位移。 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

  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

  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

   固定支座:传递竖向力,允许上部结构在支座 处能自由转动但不能水平移动。

   活动支座:  多向活动支座(纵向、横向均可自由移动)  单向活动支座(仅一个方向可自由移动)

   固定支座的布置原则:  桥跨结构:使梁的下缘在制动力的作用下受压,例如 布置在行车方向的前方。  桥墩:使制动力的方向指向桥墩中心,使墩顶圬工在 制动力作用下受压而不受拉。  桥台:使制动力的方向指向堤岸,使墩台顶部圬工受 压,并能平衡一部分台后土压力。

  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。

  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

  变形机理: 橡胶板 —— 承压和转动; 聚四氟乙烯板和不锈钢板 —— 水平位移 注: 还可分为:固定、多向活动、单向活动

  支座通常用钢,橡胶等材料来制造主要类型: 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。

  中小跨度公路桥一般都会采用板式橡胶支座 大跨度连续梁桥一般都会采用盆式橡胶支座 铁路桥采用钢支座

   一、简易支座  采用几层油毛毡或石棉制成,压实 后的厚度不小于1cm,可用于跨径小于 10m的板梁桥。

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