桥梁支座

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：
Nmax [ ]
A
式中：Nmax --运营阶段由桥上全部恒载与活载(包括冲击力)所产生的最大 支点反力；
A-- 橡胶支座平面面积，矩形支座为ab，圆形支座为/4； [] -- 橡胶支座的平均容许压应力，当支座形状系数S>8时，[]=10；
2、其它钢支座
2.辊轴支座
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其个数的增多 而减小，反力也可分散而均匀地分布 到墩台垫石面上。辊轴支座适用于各种大型桥梁。
三、橡胶支座 1、板式橡胶支座
常用的板式橡胶支座都用几层薄钢板或钢丝网作为加劲层。 由于橡胶片之间的加劲层能起阻止橡胶片侧向膨胀的作用， 从而显著提高了橡胶片的抗压强度和支座的抗压刚度
按<<公路工程抗震设计规范>>的规定进行计算和组合。
2) 位移分析 支座的水平位移包括纵向位移和横向位移。
支座纵向位移有温度伸缩位移、混凝土收缩徐变变位、活载 作用下梁体下翼缘伸长、下部结构的位移等;
支座横向位移有温度、混凝土收缩徐变变位、下部结构横向 位移、斜桥和弯桥荷载引起的横向变位等。
支座沿纵向的转角有结构自重和活载产生的的梁端转角、 混凝土收缩徐变产生的梁端转角`因下部结构变位产生的梁端 转角等。
２．成品盆式橡胶支座的地区适用性 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。
S
ab
2ab t
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 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
•固定与滑动盆式橡胶支座 多向活动支座（DX）
• 纵向活动支座（ZX）
• 固定支座（GD）
5、其它支座 • QGZ球型钢支座
• QGZ 球型钢支座
（四）成品盆式橡胶支座的选配
１．成品盆式橡胶支座的系列 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，适用于各类桥梁及具类似受力与 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 、双向活动支座及固定支座，而GDZ则为抗震 型固定支座的代号。
当5 S 8时， []=7～9
•支座高度 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移，
依靠全部橡胶片的剪切变形t来实现, 与t的关系为：
tຫໍສະໝຸດ Baidu
h
a
由
tg [tg ]
t
有
t
[tg
]
[tg ] --橡胶片容许剪切角的正切，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：
对斜桥和弯桥还需要计算离心力或风力所产生的横向水平力；
对铁路桥梁，还需要计算由列车横向摇摆力所产生的横向水 平力
•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。 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
• 性能指标：（1）容许应力；（2）弹性模量和剪切模量（3）容许 剪切的正切值。
• 适用范围：支座反力为70－3600kN的公路、城市桥梁。 • 局限性：
2、四氟滑板式橡胶支座
3、其它类型板式橡胶支座 • 桥梁球冠圆板式橡胶支座
• 坡型板式橡胶支座
• 铅芯橡胶支座
4、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，适用于支座承载力为1000KN以上的 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。
• 盆式橡胶支座构构造要点
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
在计算活载的支点反力时，要按照最不利位置加载，并计入 冲击效应。当支座可能会出现上拔力(负反力)时，应分别计 算支座的最大竖向力和最大上拔力。
例如，当连续梁边跨较小而中跨较大时，或桥跨结构承受较 大的横向风力时，支座锚栓会受到负反力作用。
作用于支座上的水平力包括纵向水平力和横向水平力。
正交直线桥梁的支座，一般仅需计算纵向水平力。
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。
•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不得大于其摩阻力；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，
位移量的计算要考虑各种可能出现的工况。 （1）对温差产生的位移 要有足够的估计。 （2）桥梁的挠曲、基础的不均匀沉降都会产生纵 向位移，对于高桥墩，墩顶位移可通过活动支座 上的挡块加以限制，它能使基底反力变化，并且阻 止不均匀沉降； （3）由于一些不可估计的因素，通常计算的位移 量宜乘以1.3左右的安全系数 。
三、支座的设计与计算
l.支座受力与变位分析 2.板式橡胶钢支座的设计与计算
l.支座受力与变位分析
支座受力特点 在进行桥梁支座的设计时，首先必须求得每个支座上所承 受的竖向力和水平力以及需适应的位移和转角。然后，根据它们来选定支座 的各部尺寸并进行强度、稳定等各项验算。
(l)受力分析
作用于支座上的竖向力有结构自重的反力、活载的支点反力 及其影响力。
活动支座则只传递竖向力，允许上部结构在支座处既能自由转动又能水平移 动。
活动支座又可分为多向活动支座(纵向、横向均可自由移动)和单向活动支座 (仅一个方向可自由移动)。
简支梁桥一般一端采用固定支座,一端采用活动支座.
•支座布置
连续梁一般每一联中的一个桥墩设固定支座. 支座的 设置应有利于墩台传递水平力.
成正比）。根据支座稳定的要求，支座的总厚度不得大于平面最小尺寸 的30%。
形状系数
S ab 2(a b)t
t
a b
• 构造特点：常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以 提高支座的竖向承载能力。
• 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。
中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座
大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座
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。
二、钢支座
1、弧形钢支座 • 适用范围：跨径1020m • 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 • 安装要点 • 其它钢支座
梁桥支座的支承面应保持水平。
第二节 支座的类型和构造
按材料分
大致可分为: 简易支座 钢支座 钢筋混凝土支座 橡胶支座 特种支座(如减震支座、拉力支座等）
支座通常用钢，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。
简支梁桥支座布置
正确地确定支座所承受的荷载和活动支座的位移量， 关系到支座的使用寿命。一般而言，固定支座除承 受竖向压力外，还必须能承受水平力，其中包括可 能产生的制动力 、风力、活动支座的摩阻力 、 主梁弹性挠曲对支座的拉力等。这些水平力总是应 当偏大地取用，且要求支座伸至上、 下部结构中进 行锚固或销结。对于弯 、斜和宽桥，支座的受力 比较复杂，需要认从三个坐标方向去研究、即使是 在同一支座位置，不同的部位在受力上可能会有很 大的差别。
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，应根据桥梁恒载、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具有良好的滑移 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。支座选配时，一般不必过 多担心支座的安全储备，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，这是 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。
(1)对于有坡桥跨结构，易将固定支座布置在标高低的墩台上
(2)对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全粱的纵向变形分 散在梁的两端，固定支座设置在靠近桥跨中心；但若中间支点的 桥墩较高或因地基受力等原因，对承受水平力十分不利时，可根 据具体情况将固定支座布置在靠边的其它墩台上
(3)对于特别宽的梁桥，尚应设置沿纵向和横向均能移动的活动支 座。对于弯桥则应考虑活动支座沿弧线方向移动的可能性。对于 处在地震地区的梁桥，其支座构造还应考虑桥梁防震的设施，通 常应确保由多个桥墩分担水平力。
第一节 概述 传递上部结构的各种荷载,恒载和活载引起的竖向
力和水平力
•支座的作用
适应温度、收缩徐变等因素产生的位移 保证结构在活
载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下
能自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况
符合结构的静力图式。
固定支座 竖向力
•按受力特性分为
水平力
活动支座：竖向力
固定支座传递竖向力和水平力，允许上部结构在支座处能自由转动但不能水 平移动；
把以上各项支座反力和变位的计算结果按桥规的规定进行 组合，就可为支座的设计提供了计算数据。
二、板式橡胶支座的设计计算
（1）确定平面尺寸a、b （2）确定厚度h （3）计算支转角，验算支座不脱空条件 （4）验算支座的抗滑性能
（一）支座尺寸确定
•支座平面尺寸 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
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)，使其顺桥向起固定支座 的作用下，而横桥向则起活动支座的作用。
三、橡胶支座
1、板式橡胶支座
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 采用天然橡胶。氯丁橡胶一般用于最低气温不超过-250C的地区，天然橡胶 用于-300C-400C的地区。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：