教学内容:首先阐述了支座的功能和基本布置原则,并着重介绍了几种常见支座的结构形式,最后介绍了板式橡胶支座的计算。
支座的作用:
-
传递上部支承反力
-
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
支座类型及布置
▲支座类型
1.支座类型
(1)支座按功能分类,可分为
▕ 固定支座——允许转动,不能移动
▕ 活动支座——既能转动,也能水平移动
(2)按材料分类,可分为
▕ 橡胶支座——又可分为板式支座、盆式支座和球型支座
▕ 钢支座、钢筋混凝土支座与简易油毛毡支座——较少使用
(3)按能否承受拉力,或是否具有减震功能,可分为
普通支座
拉压支座
▕ 减震支座
2.支座布置
固定支座及活动支座的布置应以有利于墩台传递纵向水平力为原则
支座的构造及工作原理
1.板式橡胶支座
板式橡胶支座的构造最为简单,从外形上,它就是一块放置在上下部结构之间的矩形黑色橡胶板。
▲板式橡胶支座
▲板式橡胶支座实体,包括方形圆形
其活动机理是:利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角θ;利用其剪切变形实现水平位移Δ。
板式橡胶支座特性为
组成:薄钢片+橡胶片
外形:常用形状为矩形,圆形多用于弯桥,适应结构多向变形
适用范围:竖向承载力70~3600Kn,标准跨径200m以内
安装流程:清洁平整梁底面和墩台顶面→在墩台顶面铺设一层水泥砂浆→安装支座
需注意:
倾斜安装时,其坡度最大不能超过2%;水平荷载较大时,可用锚钉固定,如下图所示
▲支座锚钉加固
2.聚四氟乙烯滑板式橡胶支座
这种支座是板式橡胶支座的特殊形式,是将一块聚四氟乙烯板材与橡胶支座粘合在一起,另外在梁底设置一块有一定光洁度的不锈钢板。这种支座可提供较大水平位移,适用于较大跨度的简支梁,以及桥面连续的桥梁和连续梁。
▲聚四氟乙烯橡胶支座示意
▲聚四氟乙烯橡胶支座实体
3.盆式橡胶支座
盆式橡胶支座按约束数可分为
▲活动盆式橡胶支座
以及
▲固定盆式橡胶支座
活动盆式支座与聚四氟乙烯橡胶支座一样,可以实现梁的水平位移,同时在转矩的作用下,它还具有流体的性质,中间钢板可随上部构造产生倾斜,从而实现两端的转动;而固定盆式支座构造与活动盆式相似,只是取消了实现水平位移功能的聚四氟乙烯滑板和不锈钢板。
4.其他支座
此处介绍球形钢支座、减震支座以及拉压支座
▲球形钢支座
工作原理:通过平面F4板提供水平位移,球面F4板提供转角
特点:转角大、转动灵活、承载能力高、不老化
适用:大跨度桥梁及宽桥、曲线桥、坡道桥等构造复杂桥梁
▲减震支座
工作原理:减震器和侧摩擦板组成水平减震效能系统
适用:支反力在400~3600kN之间,跨度大于20m的公路梁式桥
▲板式橡胶拉压支座
▲球面拉压支座
工作原理:承受向上的拉力或向下的压力,以及相应的转动和水平位移
特点:能由球面、盆式和板式橡胶支座变更功能得到,可用于固定支座和活动支座
适用:连续梁短跨、斜桥、R很小的曲桥,大悬臂板箱梁
板式橡胶支座的设计计算
1.确定支座的平面尺寸
先假设板式橡胶支座的平面尺寸,然后根据板式橡胶支座的构造规定来确定加劲板尺寸,从而计算出加劲板的面积。接着按照下式控制计算
▲橡胶支座压力控制
2.确定支座的厚度
梁的水平位移要通过全部橡胶片的剪切变形来实现,因此要确定支座的厚度h,首先要知道主梁由于温度变化、混凝土收缩、徐变及制动力产生的支座剪切变形值。
通过计算得到橡胶片总厚度后,还应确定支座钢板的厚度。
确定了橡胶支座总厚度和单层钢板厚度之后,按有关构造要求,确定钢板层数,计算钢板总厚度,橡胶支座总厚度和钢板总厚度之和即为橡胶支座的总高度。
因计算较为繁琐,此处不列出具体公式,待同学们学习此部分具体参考《桥梁工程》对应部分
3..验算支座的偏转情况
主梁受荷载以后发生挠曲变形,梁端将产生转角θ。为确保支座偏转时,橡胶支座与梁底不发生脱空而出现局部承压的现象,则必须满足外侧压缩变形≥0。
▲支座偏转控制
4.验算支座的抗滑稳定性
板式橡胶支座橡胶面直接与混凝土相接处,当梁体因温度变化等因素引起水平位移以及有活载制动力作用时,支座将承受相应的纵向水平作用力。
为了保证橡胶支座与梁底或墩台顶面间不发生相对滑动,支座应满足以下条件