2024/8/1第7章 桥梁支座1第七章第七章第七章第七章 桥梁支座桥梁支座桥梁支座桥梁支座第一节第一节第一节第一节 桥梁支座概述桥梁支座概述桥梁支座概述桥梁支座概述第二节第二节第二节第二节 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造第三节第三节 支座的设计与计算支座的设计与计算2024/8/1第7章 桥梁支座2第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述一、支座的作用和要求一、支座的作用和要求二、支座的分类二、支座的分类三、支座的布置原则三、支座的布置原则四、支座的布置注意事项四、支座的布置注意事项下一节下一节2024/8/1第7章 桥梁支座3一、支座的作用和要求一、支座的作用和要求支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，它的作用是：支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，它的作用是： (2) (2)保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能徐变等因素作用下能自由变形自由变形，以使上、下部结，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。构的实际受力情况符合结构的静力图式。 (1) (1)传递上部结构的支承反力传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；引起的竖向力和水平力；2024/8/1第7章 桥梁支座4简支梁的静力图示简支梁的静力图示2024/8/1第7章 桥梁支座5二、支座的分类二、支座的分类1. 按其变位的可能性分类按其变位的可能性分类2.2.按材料按材料分类分类2024/8/1第7章 桥梁支座6 固定支座固定支座 活动支座活动支座 固定支座传递竖向力和水平力固定支座传递竖向力和水平力，允许上部结构，允许上部结构在支座处能自由转动但不能水平移动；在支座处能自由转动但不能水平移动； 活动支座则只传递竖向力活动支座则只传递竖向力，允许上部结构在支，允许上部结构在支座处既能自由转动又能水平移动。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活动支座又可分为多向活动支座( (纵向、横向纵向、横向均可自由移动均可自由移动) )和单向活动支座和单向活动支座( (仅一个方向可自由仅一个方向可自由移动移动) )。 1. 按其变位的可能性按其变位的可能性分分: :2024/8/1第7章 桥梁支座7大致可分为大致可分为: :简易支座简易支座钢支座钢支座钢筋混凝土支座钢筋混凝土支座橡胶支座橡胶支座特种支座特种支座( (如减震支座、拉力支座等）如减震支座、拉力支座等）2.2.按材料分按材料分2024/8/1第7章 桥梁支座8 固定支座和活动支座的布置，应以固定支座和活动支座的布置，应以有利于墩台有利于墩台传递纵向水平力传递纵向水平力为原则：为原则： (1)(1)对于桥跨结构对于桥跨结构，最好使梁的下缘在水平力，最好使梁的下缘在水平力的作用下受压，从而能抵消一部分竖向荷载在梁的作用下受压，从而能抵消一部分竖向荷载在梁下缘产生的拉应力。下缘产生的拉应力。 (2)(2)对于桥墩对于桥墩，应尽可能使水平力的方向指向，应尽可能使水平力的方向指向河岸，以使桥墩顶部在水平力作用下不是受拉。河岸，以使桥墩顶部在水平力作用下不是受拉。 (3)(3)对于桥台对于桥台，应尽可能使水平力的方向指向，应尽可能使水平力的方向指向桥墩中心，以使桥台顶部受压，并能平衡一部分桥墩中心，以使桥台顶部受压，并能平衡一部分台后土压力。台后土压力。 三、支座的布置原则三、支座的布置原则2024/8/1第7章 桥梁支座9 (1)(1)对于有坡桥跨结构对于有坡桥跨结构，宜将，宜将固定支座布置在标高低的固定支座布置在标高低的墩台上墩台上 (2)(2)对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全梁的，为使全梁的纵向变形分散在梁的两端，宜将纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座设置在靠近桥跨中固定支座设置在靠近桥跨中心心；但若中间支点的桥墩较高或因地基受力等原因，对承受；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的其它墩台上 (3)(3)对于特别宽的梁桥对于特别宽的梁桥，尚应设置沿纵向和横向均能移，尚应设置沿纵向和横向均能移动的动的活动支座活动支座。对于。对于弯桥弯桥则应考虑则应考虑活动支座沿弧线方向移动活动支座沿弧线方向移动的可能性。对于处在的可能性。对于处在地震地区的梁桥地震地区的梁桥，其支座构造还应考虑，其支座构造还应考虑桥梁防震桥梁防震的设施，通常应确保由多个桥墩分担水平力。的设施，通常应确保由多个桥墩分担水平力。四、支座的布置注意事项：四、支座的布置注意事项：2024/8/1第7章 桥梁支座10 桥梁支座的布置方式，主要根据桥梁支座的布置方式，主要根据桥梁的结构形桥梁的结构形式及桥梁的宽度式及桥梁的宽度确定。确定。简支梁桥简支梁桥一端设固定支座，另一端设活动支座。一端设固定支座，另一端设活动支座。铁路桥梁铁路桥梁由于桥宽较小，支座横向变位很小，一般只需设置由于桥宽较小，支座横向变位很小，一般只需设置单向活动支座单向活动支座( (纵向活动支座纵向活动支座) ) 。公路公路T T形梁桥形梁桥由于桥面较宽，因而要考虑支座横桥向移动的由于桥面较宽，因而要考虑支座横桥向移动的可能性。即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支座设置可能性。即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支座设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置一个纵向活动支座一个纵向活动支座( (与固定支座相对应与固定支座相对应) )，其余均设置多向活，其余均设置多向活动支座。动支座。2024/8/1第7章 桥梁支座11铁路简支梁桥支座布置铁路简支梁桥支座布置 公路简支梁桥支座布置公路简支梁桥支座布置2024/8/1第7章 桥梁支座12 连续梁桥连续梁桥每联只设一个固定支座。为避免梁的每联只设一个固定支座。为避免梁的活动端伸缩缝过大，固定支座宜置于每联的中间活动端伸缩缝过大，固定支座宜置于每联的中间支点上。但若该处墩身较高，则应考虑避开，或支点上。但若该处墩身较高，则应考虑避开，或采取特殊措施，以避免该墩身承受水平力过大。采取特殊措施，以避免该墩身承受水平力过大。 2024/8/1第7章 桥梁支座13 曲线连续梁桥曲线连续梁桥的支座布置会直接影响到梁的内的支座布置会直接影响到梁的内力分布，同时，支座的布置应使其能充分适应曲梁力分布，同时，支座的布置应使其能充分适应曲梁的纵、横向自由转动和移动的可能性。通常宜采用的纵、横向自由转动和移动的可能性。通常宜采用球面支座，且为多向活动支座球面支座，且为多向活动支座，此外，曲线箱梁中，此外，曲线箱梁中间常设单支点支座，仅在一联梁的端部间常设单支点支座，仅在一联梁的端部( (或桥台上或桥台上) )设置双支座，以承受扭矩。有意将曲梁支点向曲线设置双支座，以承受扭矩。有意将曲梁支点向曲线外侧偏离，可调整曲梁的扭矩分布。外侧偏离，可调整曲梁的扭矩分布。2024/8/1第7章 桥梁支座14 当桥梁位于坡道上时当桥梁位于坡道上时，固定支座应设在较低一固定支座应设在较低一端端以使梁体在竖向荷载沿坡道方向分力的作用下以使梁体在竖向荷载沿坡道方向分力的作用下受压，以便能抵消一部分竖向荷载产生的梁下缘受压，以便能抵消一部分竖向荷载产生的梁下缘拉力；拉力；当桥梁位于平坡上时当桥梁位于平坡上时，固定支座宜设在主，固定支座宜设在主要行车方向的前端。要行车方向的前端。 桥梁的使用效果与支座能否准确地发挥其功能有着密桥梁的使用效果与支座能否准确地发挥其功能有着密切的关系切的关系 ，因此在安放支座时应使上部结构的支座位置与，因此在安放支座时应使上部结构的支座位置与下部结构的支座中线对中，但绝对的对中是很难做到的。下部结构的支座中线对中，但绝对的对中是很难做到的。因此，要注意使可能的偏心在允许的范围内，不致影响支因此，要注意使可能的偏心在允许的范围内，不致影响支座的正常工作。座的正常工作。2024/8/1第7章 桥梁支座15 正确地确定支座所承受的正确地确定支座所承受的荷载荷载和和活动支座的位活动支座的位移量移量，关系到支座的使用寿命。，关系到支座的使用寿命。 一般而言，一般而言，固定支座除承受竖向压力外，还必固定支座除承受竖向压力外，还必须能承受水平力须能承受水平力，其中包括可能产生的制动力，其中包括可能产生的制动力 、风力、活动支座的摩阻力风力、活动支座的摩阻力 、主梁弹性挠曲对支座、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、求支座伸至上、 下部结构中进行锚固或销结。对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。同的部位在受力上可能会有很大的差别。 2024/8/1第7章 桥梁支座16位移量的计算位移量的计算要考虑各种可能出现的工况。要考虑各种可能出现的工况。（1 1）对）对温差产生的位移温差产生的位移要有足够的估计。要有足够的估计。（2 2）桥梁的挠曲、基础的不均匀沉降都会产生纵桥梁的挠曲、基础的不均匀沉降都会产生纵向位移向位移，对于高桥墩，墩顶位移可通过活动支座，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；阻止不均匀沉降；（3 3）由于一些不可估计的因素，通常计算的）由于一些不可估计的因素，通常计算的位移位移量宜乘以量宜乘以1.31.3左右的安全系数左右的安全系数 。 梁桥支座的支承面一般是水平的。梁桥支座的支承面一般是水平的。2024/8/1第7章 桥梁支座17第二节第二节第二节第二节 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造一、一、简易垫层支座简易垫层支座二、二、钢支座钢支座三、三、钢筋混凝支座钢筋混凝支座四、四、橡胶支座橡胶支座五、五、拉力支座拉力支座2024/8/1第7章 桥梁支座18一、简易垫层支座一、简易垫层支座 简易支座是指在梁底和墩台顶面之间设置垫层来支承上简易支座是指在梁底和墩台顶面之间设置垫层来支承上部结构。部结构。垫层可用油毛毡、石棉板或铅板等做成，利用这些材垫层可用油毛毡、石棉板或铅板等做成，利用这些材料比较柔软又具有一定强度的特性来适应梁端比较微小的转动料比较柔软又具有一定强度的特性来适应梁端比较微小的转动与伸缩变形的要求，并承受支点荷载。固定的一端，加设套在与伸缩变形的要求，并承受支点荷载。固定的一端，加设套在铁管中的锚钉锚固。锚钉预埋在墩台帽内。铁管中的锚钉锚固。锚钉预埋在墩台帽内。 简易支座仅适于跨度简易支座仅适于跨度10m10m以下的公路桥和以下的公路桥和4m4m以下的铁路板以下的铁路板桥。桥。由于这种支座由于这种支座自由伸缩性差自由伸缩性差，为避免主梁端部和墩台混凝，为避免主梁端部和墩台混凝土拉裂，宜在支座部位的梁端和墩台顶面布设钢筋网加强。土拉裂，宜在支座部位的梁端和墩台顶面布设钢筋网加强。2024/8/1第7章 桥梁支座19二、钢支座二、钢支座1. 1. 铸钢支座铸钢支座2. 2. 特殊钢支座特殊钢支座 钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动的。支座的位移和转动的。 特点：特点：承载能力强承载能力强, ,能适应桥梁的位移和转动能适应桥梁的位移和转动的需要的需要, ,目前仍广泛应用于铁路桥梁。钢支座常用目前仍广泛应用于铁路桥梁。钢支座常用的有铸钢支座和特种钢支座。的有铸钢支座和特种钢支座。2024/8/1第7章 桥梁支座201. 1. 铸钢支座铸钢支座（1 1）平板支座）平板支座（2 2）弧形支座）弧形支座（3 3）摇轴支座）摇轴支座（4 4）辊轴支座）辊轴支座 铸钢支座使用碳素钢或优质钢经过制模、翻砂、铸造、热铸钢支座使用碳素钢或优质钢经过制模、翻砂、铸造、热处理、机械加工和表面处理制成、是一种传统形式的支座。处理、机械加工和表面处理制成、是一种传统形式的支座。 各类支座基本上都由可以相对摆动的所谓上、下摆组成。各类支座基本上都由可以相对摆动的所谓上、下摆组成。摇轴与辊轴支座还包括摇轴摇轴与辊轴支座还包括摇轴( (可以看作下摆可以看作下摆) )、辊轴与底板。、辊轴与底板。2024/8/1第7章 桥梁支座21平板支座的上、下摆就是两块平板支座的上、下摆就是两块平板。固定支座的上、下平板平板。固定支座的上、下平板间用钢销固定。活动支座只将间用钢销固定。活动支座只将上平板销孔改成长圆形。上平板销孔改成长圆形。 （1 1）平板支座）平板支座 平板支座构造简单、加工容易，但反力不集中，平板支座构造简单、加工容易，但反力不集中，梁端不能自由转动梁端不能自由转动, 伸缩时要克服较大的摩阻力，伸缩时要克服较大的摩阻力，故只适用于小跨度的梁。故只适用于小跨度的梁。2024/8/1第7章 桥梁支座22 弧形支座是将平板支弧形支座是将平板支座上、下摆的平面接触改座上、下摆的平面接触改为弧面接触，其它完全一为弧面接触，其它完全一样。这样，样。这样，反力便能集中反力便能集中传递，梁端也能自由转动。传递，梁端也能自由转动。但伸缩时仍要克服较大的但伸缩时仍要克服较大的摩阻力、所以仍只适用于摩阻力、所以仍只适用于较小跨度的梁。较小跨度的梁。（2 2）弧形支座）弧形支座2024/8/1第7章 桥梁支座23 跨度大于跨度大于20m20m左右的梁左右的梁，固定支座就得将下摆加高，做成类似钢轨，固定支座就得将下摆加高，做成类似钢轨的截面形式，两侧用肋加强。这样，下摆底部可以其有较大的面积，摆的截面形式，两侧用肋加强。这样，下摆底部可以其有较大的面积，摆身有足够的刚性，可将较大的支承反力均匀分布于墩台顶垫石面上。身有足够的刚性，可将较大的支承反力均匀分布于墩台顶垫石面上。 活动支座应采用摇轴支座或辊轴支座。活动支座应采用摇轴支座或辊轴支座。(3)(3)摇轴支座摇轴支座 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，就组成。将圆辊多余部分削去成为扇形，就是所谓摇轴。摇轴支座能很理想地满足活是所谓摇轴。摇轴支座能很理想地满足活动支座的各项要求。如果摇轴的直径可以动支座的各项要求。如果摇轴的直径可以任意加大它的承载能力从理论上讲是没有任意加大它的承载能力从理论上讲是没有限制的。但支承反力愈大，相应要求辊子限制的。但支承反力愈大，相应要求辊子(摇轴摇轴)的直径也愈大的直径也愈大,这就使支座高度变得这就使支座高度变得很大。很大。2024/8/1第7章 桥梁支座24 为了克服摇轴支座的缺点，跨度更大的梁，可以采为了克服摇轴支座的缺点，跨度更大的梁，可以采用辊轴支座，用辊轴支座，它相当于将它相当于将摇轴支座摇轴支座的固定支座放在一些钢辊的固定支座放在一些钢辊子上。子上。辊轴支座辊轴支座除了能很好地满足活动支座的各项要求外，除了能很好地满足活动支座的各项要求外，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。辊轴的个数视台垫石面上。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承载力大小而定, ,一般为一般为2-102-10个。个。（4）辊轴支座）辊轴支座2024/8/1第7章 桥梁支座25铸钢支座类型示意图铸钢支座类型示意图2024/8/1第7章 桥梁支座262024/8/1第7章 桥梁支座27 采用采用不锈钢或高级合金钢支座不锈钢或高级合金钢支座，并封闭在油，并封闭在油箱内，以防生锈箱内，以防生锈; ; 对承受接触应力的部分进行对承受接触应力的部分进行表面硬化处理表面硬化处理，以提高其容许承载力以提高其容许承载力; ; 将支座的转动部分制成钢制或黄铜制成的球将支座的转动部分制成钢制或黄铜制成的球冠形冠形，在钢制球冠的上、下分别设置，在钢制球冠的上、下分别设置聚四氟乙烯聚四氟乙烯板板，构成球面，构成球面( (型型) )支座。支座。 2 2、特种钢支座、特种钢支座特种钢支座主要采用以下几种形式特种钢支座主要采用以下几种形式: :2024/8/1第7章 桥梁支座28图图6 克劳茨高级钢支座克劳茨高级钢支座2024/8/1第7章 桥梁支座29三、钢筋混凝土支座三、钢筋混凝土支座 1. 1. 钢筋混凝土摆柱式支座钢筋混凝土摆柱式支座2. 2. 混凝土铰混凝土铰2024/8/1第7章 桥梁支座30 1. 1. 钢筋混凝摆柱式支座钢筋混凝摆柱式支座 钢筋混凝土摆柱式支座可用于跨径大于或等于钢筋混凝土摆柱式支座可用于跨径大于或等于20m20m的公路梁桥，或跨径大于的公路梁桥，或跨径大于13m13m的公路悬臂梁桥的挂孔。的公路悬臂梁桥的挂孔。它的水平位移量较大，承载力为它的水平位移量较大，承载力为5500kN5500kN左右，摩阻系数左右，摩阻系数为为0.050.05。 钢筋混凝土摆柱放在梁底与支承垫石之间，它的上钢筋混凝土摆柱放在梁底与支承垫石之间，它的上下两端各放弧形固定钢支座一座。摆柱由下两端各放弧形固定钢支座一座。摆柱由40504050号混凝号混凝土制成，柱体内一般按含筋率约为土制成，柱体内一般按含筋率约为0.5%0.5%左右配置竖向钢左右配置竖向钢筋，同时要配置水平钢筋网，以承受支座受竖向压力时筋，同时要配置水平钢筋网，以承受支座受竖向压力时所产生的横向拉力。所产生的横向拉力。2024/8/1第7章 桥梁支座312024/8/1第7章 桥梁支座322. 2. 混凝土铰混凝土铰 混凝土铰有各种类型。桥梁上常用混凝土铰有各种类型。桥梁上常用弗莱西奈铰弗莱西奈铰，它是利用颈缩部分，它是利用颈缩部分混凝土的双向或三向应力状态而使其承压能力提高，并可沿铰竖向轴线混凝土的双向或三向应力状态而使其承压能力提高，并可沿铰竖向轴线作少量转动。混凝土铰是最简单、也是最便宜的中心可转动的支座。作少量转动。混凝土铰是最简单、也是最便宜的中心可转动的支座。 混凝土铰需要在铰颈上、下设置足以混凝土铰需要在铰颈上、下设置足以抵抗横向拉应力的钢筋抵抗横向拉应力的钢筋, ,铰颈铰颈高度为铰颈宽度的高度为铰颈宽度的1/2-1/31/2-1/3。铰颈部分应做成顺滑的抛物线形，铰颈两。铰颈部分应做成顺滑的抛物线形，铰颈两旁可用玛蹄脂或沥青材料填塞。旁可用玛蹄脂或沥青材料填塞。 混凝土铰曾多次在大跨径桥梁中采用，支承反力可达混凝土铰曾多次在大跨径桥梁中采用，支承反力可达10000kN10000kN。它的它的优点是支座高度小，构造简单，用钢量少优点是支座高度小，构造简单，用钢量少; ;缺点是不能抵抗拉力，缺点是不能抵抗拉力，不能调整高度，转动量少，不便于更换和修理。不能调整高度，转动量少，不便于更换和修理。2024/8/1第7章 桥梁支座332024/8/1第7章 桥梁支座34 橡胶支座与其它金属刚性支座相比，橡胶支座与其它金属刚性支座相比，具有构造简单、具有构造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高度小、安装方便加工方便、节省钢材、造价低、结构高度小、安装方便等一系列优点。此外，橡胶支座能方便地适应等一系列优点。此外，橡胶支座能方便地适应任意方向任意方向的变形的变形，故对于宽桥、曲线桥和斜桥具有特别的适应性。，故对于宽桥、曲线桥和斜桥具有特别的适应性。橡胶的弹性还能橡胶的弹性还能消减上、下部结构所受的动力作用消减上、下部结构所受的动力作用，这，这对于对于抗震抗震也十分有利。也十分有利。 在桥梁工程中使用的橡胶支座大体上可分为两类：在桥梁工程中使用的橡胶支座大体上可分为两类：四、橡胶支座四、橡胶支座（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座（2 2）盆式橡胶支座）盆式橡胶支座2024/8/1第7章 桥梁支座352024/8/1第7章 桥梁支座362024/8/1第7章 桥梁支座372024/8/1第7章 桥梁支座38 板式橡胶支座是仅用一块橡胶板做成的板式橡胶支座是仅用一块橡胶板做成的适用于中、小适用于中、小跨度桥梁跨度桥梁的一种简单橡胶支座。的一种简单橡胶支座。 它的活动机理是：它的活动机理是：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用其剪切变形实现水平位移利用其剪切变形实现水平位移。 因橡胶与钢或混凝土之间有因橡胶与钢或混凝土之间有足够大的摩阻力足够大的摩阻力( (摩擦系数摩擦系数0.250.400.250.40）橡胶板与梁底和墩台顶之间一般无须连接。）橡胶板与梁底和墩台顶之间一般无须连接。在在墩台顶部，需铺设一层砂浆，以保证支座放置平稳墩台顶部，需铺设一层砂浆，以保证支座放置平稳。采用。采用橡胶支座可以不设固定支座，所有水平力由各个支座均匀橡胶支座可以不设固定支座，所有水平力由各个支座均匀分担，必要时也可采用不等高的橡胶板来调节各支座传递分担，必要时也可采用不等高的橡胶板来调节各支座传递的水平力。的水平力。（1 1）板式橡胶支座）板式橡胶支座2024/8/1第7章 桥梁支座39加劲板式橡胶支座加劲板式橡胶支座2024/8/1第7章 桥梁支座40 无加劲层的纯橡胶支座无加劲层的纯橡胶支座，由于其容许压应力甚小，约为，由于其容许压应力甚小，约为3000kPa3000kPa，故只适合于小跨径桥梁。，故只适合于小跨径桥梁。 常用的板式橡胶支座都用几层薄钢板或钢丝网作为常用的板式橡胶支座都用几层薄钢板或钢丝网作为加加劲层劲层( (见图见图10b)10b)。由于橡胶片之间的加劲层能起阻止橡胶。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，其抗压容许应力可以达到支座的抗压刚度，其抗压容许应力可以达到810MPa810MPa，而，而加劲物对橡胶板的转动变形和剪切变形几乎没有影响。加加劲物对橡胶板的转动变形和剪切变形几乎没有影响。加劲板式橡胶支座的承载能力可达劲板式橡胶支座的承载能力可达2000-8000kN2000-8000kN，目前已广，目前已广泛用于中、小跨度的公路及铁路桥梁。泛用于中、小跨度的公路及铁路桥梁。2024/8/1第7章 桥梁支座41 国内使用的橡胶以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶。国内使用的橡胶以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶。氯丁橡胶的使用温度不低于氯丁橡胶的使用温度不低于-25-25，天然橡胶不低于，天然橡胶不低于-40-40。 橡胶的硬度、压缩弹性模量橡胶的硬度、压缩弹性模量E E、剪切弹性模量、剪切弹性模量G G、容许压、容许压应力应力容许剪切角的正切容许剪切角的正切tantan等，应按桥梁的使用级等，应按桥梁的使用级别按现行别按现行铁桥规铁桥规或或公桥规公桥规的有关规定取用。的有关规定取用。 根据试验分析，橡胶压缩弹性模量、容许压应力和容根据试验分析，橡胶压缩弹性模量、容许压应力和容许剪切角的值，均与支座的形状系数有关。许剪切角的值，均与支座的形状系数有关。形状系数形状系数S S为加为加劲板式橡胶支座的承压面积与自由表面积之比，即劲板式橡胶支座的承压面积与自由表面积之比，即2024/8/1第7章 桥梁支座42式中式中 a a顺桥向橡胶支座的长度；顺桥向橡胶支座的长度； b b横桥向橡胶支座的长度；横桥向橡胶支座的长度； h h橡胶层的厚度橡胶层的厚度2024/8/1第7章 桥梁支座43 形状系数形状系数用来表示支座的形状特征。用来表示支座的形状特征。 为满足橡胶的容许压应力和使支座能适应为满足橡胶的容许压应力和使支座能适应转动的要求，支座的长度转动的要求，支座的长度a a与宽度与宽度b b之比取决于主之比取决于主梁下的有效宽度及所需的剪切角。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一般应充分利用有效宽度b b，而尽可能减，而尽可能减小小a a的尺寸，以降低阻抗力矩。的尺寸，以降低阻抗力矩。2024/8/1第7章 桥梁支座44 当活动支座的位移量较大时当活动支座的位移量较大时，要使橡胶板产生相应较，要使橡胶板产生相应较大的剪切变形，就必须增加橡胶板的厚度。这样一则多耗大的剪切变形，就必须增加橡胶板的厚度。这样一则多耗材料，再则支座不稳材料，再则支座不稳, , 而且相邻支座厚度可能不一，车而且相邻支座厚度可能不一，车辆驶过时会产生高差，行车不顺。辆驶过时会产生高差，行车不顺。 为克服这一缺点，可在用作活动支座的橡胶板顶面贴为克服这一缺点，可在用作活动支座的橡胶板顶面贴一片聚四氟乙烯板，再在聚四氟乙烯板与梁底之间垫上一一片聚四氟乙烯板，再在聚四氟乙烯板与梁底之间垫上一块光洁度很高的不锈钢薄板。由于聚四氟乙烯板与块光洁度很高的不锈钢薄板。由于聚四氟乙烯板与 不锈不锈钢板之间的钢板之间的摩阻力摩阻力极小极小( (摩擦系数小于摩擦系数小于 橡胶支座橡胶支座0.040.04）故可利用它们之间的滑动来满足活动座位移的需要。故可利用它们之间的滑动来满足活动座位移的需要。2024/8/1第7章 桥梁支座45聚四氟板式橡胶支座聚四氟板式橡胶支座 1-1-上支座板上支座板 ；2-2-不锈钢板；不锈钢板；3-3-聚四氟乙烯板；聚四氟乙烯板； 4-4-防护罩；防护罩；5-A35-A3钢板；钢板；6-6-橡胶橡胶2024/8/1第7章 桥梁支座46 盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的盆式橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上进一步改进后更为完善的一种橡胶支座。一种橡胶支座。 它与板式橡胶支座的主要区别在于：它与板式橡胶支座的主要区别在于：它不是利用置于橡胶中的加劲它不是利用置于橡胶中的加劲物来加强橡胶，而是将素橡胶板置于圆形钢盆内来加强橡胶。物来加强橡胶，而是将素橡胶板置于圆形钢盆内来加强橡胶。 橡胶在受压后的变形由于受钢盆的约束，橡胶在受压后的变形由于受钢盆的约束，处于三向受压状态处于三向受压状态，只要，只要钢盆不破坏，橡胶就永远不会丧失承载力。这时橡胶的容许抗压强度可钢盆不破坏，橡胶就永远不会丧失承载力。这时橡胶的容许抗压强度可以进一步提高到以进一步提高到25MPa25MPa。密封在钢盆内的橡胶板，可以做适度不均匀压。密封在钢盆内的橡胶板，可以做适度不均匀压缩来实现转动，如果再加上聚四氟乙烯板和不锈钢板，则还可以实现水缩来实现转动，如果再加上聚四氟乙烯板和不锈钢板，则还可以实现水平位移。平位移。（2 2） 盆式橡胶支座盆式橡胶支座2024/8/1第7章 桥梁支座47盆式橡胶支座的一般构造（尺寸单位：盆式橡胶支座的一般构造（尺寸单位：mm）2024/8/1第7章 桥梁支座48 因此，盆式橡胶支座可做成固定支座，也可做成活动支座，活动因此，盆式橡胶支座可做成固定支座，也可做成活动支座，活动支座又可为多向活动支座和单向活动支座。支座又可为多向活动支座和单向活动支座。 常用常用盆式橡胶支座的构造盆式橡胶支座的构造是由上支座板不锈钢板、聚四氟乙烯是由上支座板不锈钢板、聚四氟乙烯(PTFE)(PTFE)板、圆钢盆、橡胶板、紧箍圈、防水圈和下支座板等组成。板、圆钢盆、橡胶板、紧箍圈、防水圈和下支座板等组成。 盆式橡胶支座具有很大的承载能力，水平位移量大，摩擦系数小盆式橡胶支座具有很大的承载能力，水平位移量大，摩擦系数小, ,支座支座建筑高度低，节省钢材。建筑高度低，节省钢材。 在同样的载重下在同样的载重下, ,它的体积它的体积( (高度高度) )和重量不到钢支座的和重量不到钢支座的1/101/10；而且，它；而且，它在纵向及横向均可转动和移动在纵向及横向均可转动和移动, ,在功能上优于钢支座、能满足宽桥对支座横在功能上优于钢支座、能满足宽桥对支座横向也要能转动及伸缩的要求。向也要能转动及伸缩的要求。2024/8/1第7章 桥梁支座49GPZ和和TPZ盆式橡胶支座实物照片盆式橡胶支座实物照片2024/8/1第7章 桥梁支座50盆式橡胶支座构造要点盆式橡胶支座构造要点1.钢盆钢盆2.承压橡胶板承压橡胶板3.钢衬板钢衬板4.聚四氟乙烯板聚四氟乙烯板5.上支座板上支座板6.不锈钢滑板不锈钢滑板7.钢紧箍圈钢紧箍圈8.密封胶圈密封胶圈2024/8/1第7章 桥梁支座51 固定与滑动盆式橡胶支座固定与滑动盆式橡胶支座固定与滑动盆式橡胶支座固定与滑动盆式橡胶支座 多向活动支座（多向活动支座（DX）2024/8/1第7章 桥梁支座52纵向活动支座纵向活动支座（ZX）2024/8/1第7章 桥梁支座53固定支座固定支座（GD）2024/8/1第7章 桥梁支座545 5、其它支座、其它支座QGZ球型钢支座球型钢支座2024/8/1第7章 桥梁支座55QGZ 球型钢支座球型钢支座下一节下一节2024/8/1第7章 桥梁支座56 第三节第三节 支座的设计与计算支座的设计与计算l.l.支座受力与变位分析支座受力与变位分析 2. 2.板式橡胶钢支座的设计与计算板式橡胶钢支座的设计与计算2024/8/1第7章 桥梁支座57l.l.支座受力与变位分析支座受力与变位分析 (l) (l)受力分析受力分析 (2) (2)位移分析位移分析 在进行桥梁支座的设计时，首先必须求得每个支座上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所承受的竖向力和水平力以及需适应的位移位移和和转角转角。然后，。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。验算。2024/8/1第7章 桥梁支座58 作用于支座上的作用于支座上的竖向力竖向力有有结构自重的反力、活载的结构自重的反力、活载的支点反力及其影响力支点反力及其影响力。 在计算在计算活载的支点反力活载的支点反力时，要按照最不利位置加载，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并计入冲击效应。当支座可能会出现上拔力( (负反力负反力) )时，时，应分别计算支座的最大竖向力和最大上拔力。应分别计算支座的最大竖向力和最大上拔力。 例如例如，当连续梁边跨较小而中跨较大时，或桥跨结构，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。承受较大的横向风力时，支座锚栓会受到负反力作用。 (l) (l)受力分析受力分析2024/8/1第7章 桥梁支座59 作用于支座上的作用于支座上的水平力水平力包括纵向水平力和横向水平力。包括纵向水平力和横向水平力。 正交直线桥梁的支座正交直线桥梁的支座，一般，一般仅需计算纵向水平力仅需计算纵向水平力。 对对斜桥和弯桥斜桥和弯桥还需要计算离心力或风力所产生的横向还需要计算离心力或风力所产生的横向水平力；水平力； 对对铁路桥梁铁路桥梁，还需要计算由列车横向摇摆力所产生的横，还需要计算由列车横向摇摆力所产生的横向水平力。向水平力。2024/8/1第7章 桥梁支座60 支座上的支座上的纵向水平力纵向水平力，包括由列车或汽车荷载的制动，包括由列车或汽车荷载的制动力力( (牵引力牵引力) )、风力、支座摩阻力或温度变化支座变形所引、风力、支座摩阻力或温度变化支座变形所引起的水平力以及其它原因如桥梁纵坡产生的水平力。起的水平力以及其它原因如桥梁纵坡产生的水平力。 列车或汽车的制动力列车或汽车的制动力( (牵引力牵引力) )应分别按照应分别按照铁桥规铁桥规与与公桥规公桥规的要求确定，制动力在各支座上的分配亦应的要求确定，制动力在各支座上的分配亦应按各自规范计算。按各自规范计算。 位于地震区的桥梁支座的设计计算位于地震区的桥梁支座的设计计算, ,应根据设计的地应根据设计的地震烈度，按铁路或公路抗震设计规范的规定进行。震烈度，按铁路或公路抗震设计规范的规定进行。2024/8/1第7章 桥梁支座61 支座的支座的水平位移水平位移包括纵向位移和横向位移。包括纵向位移和横向位移。 支座纵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; ; 支座横向位移支座横向位移有温度、混凝土收缩徐变变位、下部结构横有温度、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。向位移、斜桥和弯桥荷载引起的横向变位等。 支座沿纵向的转角支座沿纵向的转角有结构自重和活载产生的的梁端转角、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因下部结构变位产生的梁端转角等。转角等。 把以上各项支座反力和变位的计算结果按桥规的规定进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。行组合，就可为支座的设计提供了计算数据。 (2) (2) 位移分析位移分析2024/8/1第7章 桥梁支座62 2. 2.板式橡胶钢支座的设计与计算板式橡胶钢支座的设计与计算（1 1）确定平面尺寸）确定平面尺寸a a、b b（2 2）确定厚度）确定厚度h h（3 3）验算支座受压偏转情况（计算支转角，）验算支座受压偏转情况（计算支转角，验算支座不脱空条件）验算支座不脱空条件）（4 4）验算支座的抗滑性能）验算支座的抗滑性能2024/8/1第7章 桥梁支座63（1）确定支座的平面尺寸）确定支座的平面尺寸ab由橡胶板的抗压强度和梁部或墩台顶砼的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局部承压强度确定对橡胶板：对橡胶板：A A橡胶支座平面面积，矩形支座为橡胶支座平面面积，矩形支座为axbaxb；2024/8/1第7章 桥梁支座64项目项目指标指标项目项目指标指标极限抗压强极限抗压强度（度（MPa）70橡胶片容许剪切橡胶片容许剪切正切值正切值不计制动力不计制动力0.5计制动力计制动力0.7抗压弹性模抗压弹性模量量Ee （MPa）5.4GeS2支座与混凝土表支座与混凝土表面摩擦系数面摩擦系数0.3抗剪弹性模抗剪弹性模量量Ge（MPa）1.0支座与钢板摩擦支座与钢板摩擦系数系数0.22024/8/1第7章 桥梁支座652024/8/1第7章 桥梁支座66（2 2）确定厚度）确定厚度h h 梁式桥的主梁由温度变化等因素在支座处产生的纵向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水平位移 ，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：由由有有2024/8/1第7章 桥梁支座67ah2024/8/1第7章 桥梁支座68tantan橡胶片容许剪切角的正切值，按桥规规定取值，根橡胶片容许剪切角的正切值，按桥规规定取值，根据是否计入活载制动力而取不同值；据是否计入活载制动力而取不同值；式中式中荷载、温度变化等所引起的支座顶底相对水平位移。荷载、温度变化等所引起的支座顶底相对水平位移。 t t确定后，再加上加劲薄钢板的总厚度，即为橡胶支座的厚度确定后，再加上加劲薄钢板的总厚度，即为橡胶支座的厚度h h。 铁路和公路还分别要求铁路和公路还分别要求h h或或t t不大于不大于0.2a0.2a（支座短边长度），（支座短边长度），以保证支座的稳定。以保证支座的稳定。2024/8/1第7章 桥梁支座69（3）验算支座偏转情况）验算支座偏转情况2024/8/1第7章 桥梁支座70N h2024/8/1第7章 桥梁支座712024/8/1第7章 桥梁支座72（4）验算支座的抗滑移稳定性）验算支座的抗滑移稳定性2024/8/1第7章 桥梁支座732024/8/1第7章 桥梁支座74例例7.1 已知：计算跨径已知：计算跨径19.5m，梁长，梁长L=19.96m。计算温差。计算温差为为36，安全设计等级取二级。边主梁人群最大支点反，安全设计等级取二级。边主梁人群最大支点反力力17.7KN，车道集中荷载最大支点反力，车道集中荷载最大支点反力110.70KN，车道均布荷载最大支点反力车道均布荷载最大支点反力44.5KN，恒载支点反力标，恒载支点反力标准值准值=157.00KN。假设梁的抗弯刚度。假设梁的抗弯刚度B=0.19877107KN/m2。确定：支座的型号和规格。确定：支座的型号和规格。2024/8/1第7章 桥梁支座752024/8/1第7章 桥梁支座762024/8/1第7章 桥梁支座772024/8/1第7章 桥梁支座782024/8/1第7章 桥梁支座792024/8/1第7章 桥梁支座80球冠圆板式橡胶支座 2024/8/1第7章 桥梁支座81