橋梁支座形式作用及設計講義

橋梁的支座第一節(jié)概述

支座的作用傳遞上部結構的各種荷載適應溫度、收縮徐變等因素產生的位移按受力特性分為固定支座活動支座：豎向力支座布置簡支梁橋一般一端采用固定支座,一端采用活動支座.連續(xù)梁一般每一聯(lián)中的一個橋墩設固定支座.支座的設置應有利于墩臺傳遞水平力.水平力豎向力支座的作用和要求支座設置在橋梁的上部結構與墩臺之間，它的作用是：(2)保證結構在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下能自由變形，以使上、下部結構的實際受力情況符合結構的靜力圖式。(1)傳遞上部結構的支承反力，包括恒載和活載引起的豎向力和水平力；6.1簡支梁的靜力圖示

固定支座活動支座固定支座傳遞豎向力和水平力，允許上部結構在支座處能自由轉動但不能水平移動；活動支座則只傳遞豎向力，允許上部結構在支座處既能自由轉動又能水平移動?；顒又ё挚煞譃槎嘞蚧顒又ё?縱向、橫向均可自由移動)和單向活動支座(僅一個方向可自由移動)。

1.按其變位的可能性分:大致可分為:簡易支座鋼支座鋼筋混凝土支座橡膠支座特種支座(如減震支座、拉力支座等）2.按材料分

固定支座和活動支座的布置，應以有利于墩臺傳遞縱向水平力為原則：

(1)對于橋跨結構，最好使梁的下緣在水平力的作用下受壓，從而能抵消一部分豎向荷載在梁下緣產生的拉應力。

(2)對于橋墩，應盡可能使水平力的方向指向河岸，以使橋墩頂部在水平力作用下不是受拉。

(3)對于橋臺，應盡可能使水平力的方向指向橋墩中心，以使橋臺頂部受壓，并能平衡一部分臺后土壓力。支座的布置原則(1)對于有坡橋跨結構，易將固定支座布置在標高低的墩臺上

(2)對于連續(xù)梁橋及橋面連續(xù)的簡支梁橋，為使全粱的縱向變形分散在梁的兩端，宜將固定支座設置在靠近橋跨中心；但若中間支點的橋墩較高或因地基受力等原因，對承受水平力十分不利時，可根據(jù)具體情況將固定支座布置在靠邊的其它墩臺上

(3)對于特別寬的梁橋，尚應設置沿縱向和橫向均能移動的活動支座。對于彎橋則應考慮活動支座沿弧線方向移動的可能性。對于處在地震地區(qū)的梁橋，其支座構造還應考慮橋梁防震的設施，通常應確保由多個橋墩分擔水平力。支座的布置注意事項：

橋梁支座的布置方式，主要根據(jù)橋梁的結構形式及橋梁的寬度確定。簡支梁橋一端設固定支座，另一端設活動支座。鐵路橋梁由于橋寬較小，支座橫向變位很小，一般只需設置單向活動支座(縱向活動支座)，如圖6-1所示(圖中箭頭所指表示支座活動方向，無箭頭者表示不能活動)。公路T形梁橋由于橋面較寬，因而要考慮支座橫橋向移動的可能性、支座布置如圖6-2所。即在固定墩上設置一個固定支座，相鄰的支座設置為橫向可動、縱向固定的單向活動支座，而在活動墩上設置一個縱向活動支座(與固定支座相對應)，其余均設置多向活動支座。圖6-1鐵路簡支梁橋支座布置圖6-2公路簡支梁橋支座布置

連續(xù)梁橋每聯(lián)只設一個固定支座。為避免梁的活動端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。但若該處墩身較高，則應考慮避開，或采取特殊措施，以避免該墩身承受水平力過大。其支座布置如圖6-3所示。曲線連續(xù)梁橋的支座布置會直接影響到梁的內力分布，同時，支座的布置應使其能充分適應曲梁的縱、橫向自由轉動和移動的可能性。通常宜采用球面支座，且為多向活動支座，此外，曲線箱梁中間常設單支點支座，僅在一聯(lián)梁的端部(或橋臺上)設置雙支座，以承受扭矩。有意將曲梁支點向曲線外側偏離，可調整曲梁的扭矩分布圖6-4為曲線梁支座布的示意圖。

當橋梁位于坡道上時，固定支座應設在較低一端以使梁體在豎向荷載沿坡追方向分力的作用下受壓，以便能抵消一部分豎向荷載產生的梁下緣拉力；當橋梁位于平坡上時固定支座宜設在主要行車方向的前端。橋梁的使用效果與支座能否準確地發(fā)揮其功能有著密切的關系，因此在安放支座時應使上部結構的支座位置與下部結構的支座中線對中，但絕對的對中是很難做到的因此，要注意使可能的偏心在允許的范圍內，不致影響支座的正常工作。

正確地確定支座所承受的荷載和活動支座的位移量，關系到支座的使用壽命。一般而言，固定支座除承受豎向壓力外，還必須能承受水平力，其中包括可能產生的制動力、風力、活動支座的摩阻力、主梁彈性撓曲對支座的拉力等。這些水平力總是應當偏大地取用，且要求支座伸至上、下部結構中進行錨固或銷結。對于彎、斜和寬橋，支座的受力比較復雜，需要認從三個坐標方向去研究、即使是在同一支座位置，不同的部位在受力上可能會有很大的差別。

位移量的計算要考慮各種可能出現(xiàn)的工況。（1）對溫差產生的位移要有足夠的估計。（2）橋梁的撓曲、基礎的不均勻沉降都會產生縱向位移，對于高橋墩，墩頂位移可通過活動支座上的擋塊加以限制，它能使基底反力變化，并且阻止不均勻沉降；（3）由于一些不可估計的因素，通常計算的位移量宜乘以1.3左右的安全系數(shù)。梁橋支座的支承面一般是水平的。圖6-3連續(xù)梁支座布置圖6-4幻燈片6

曲線連續(xù)梁支座布置第二節(jié)支座的類型和構造支座通常用鋼，橡膠等材料來制造主要類型有：簡易支座弧形鋼板支座橡膠支座板式橡膠支座盆式橡膠支座

應根據(jù)橋梁結構的跨徑、支點反力的大小、梁體的變形程度等因素來選取支座類型。中小跨度公路橋一般采用板式橡膠支座大跨度連續(xù)梁橋一般采用盆式橡膠支座鐵路橋采用鋼支座一、效簡易濃支座采用若幾層孤油毛積氈或撿石棉擠制成壓，壓虎實后依的厚愁度不電小于1c喬m，可用樓于跨膜徑小開于1線0m的板長梁橋快。二、迷鋼支貧座1、弧喉形鋼典支座適用丑范圍脫：跨傻徑102救0m構造情特點漁：由毒上下繭墊板依所組釋成，脊下墊史板頂姥面切梁剝成運圓柱臣體。梅固定叛支座兇需在族上墊確板上閣做齒導槽（籠或銷于孔）花，在藏下墊告板上勁焊以勵齒板庫（或災銷釘挖），懶安裝足后使枝齒板拿嵌入門齒槽(或銷斑釘伸朝入銷賠孔)，以匠保證愛上下劣墊板火之間炊不發(fā)稱生相專對水情平位敏移安裝孝要點其它絹鋼支則座2、其督它鋼葉支座板式坐橡膠峰支座療有矩叛形和副圓形針。支賠座的膏橡膠破材料灑以氯濫丁橡種膠為脂主，衰也可失采用睡天然承橡膠圍。氯露丁橡什膠一浙般用唯于最橡低氣耐溫不現(xiàn)超過-2賀50C的地厲區(qū)，各天然松橡膠壘用于-3熟00C-4之00C的地臉區(qū)。已根據(jù)趨試驗千分析微，橡灶膠壓先縮彈隆性模猛量E、容騰許壓核應力[]和容傾許剪湖切角[t饒gr感]的數(shù)寬值，站均與渠支座輕的形拳狀系熱數(shù)S有關搬。形投狀系炭數(shù)為芝橡膠古支座處的承寺壓面翅積與容自由璃表面聲積之役比，述矩形遭支座柜為：式中毛：a順橋譜方向元橡膠夾支座撕的長頁度；b橫橋普方向奶橡膠櫻支座掃的寬兆度；t中間蜜橡膠舅層的舒厚度轉。為滿育足橡巴膠的帶容許滑壓應蝦力和坐使支貌座能跟適應禽梁端鏟轉動蛾的要嗽求，庫支座專的長暫度a與寬腿度b之比敏取決號于主乓梁下胡的有攏效寬度度及筒所需攜的剪熄切角。一跳般應落充分蝦利用冒有效罰寬度b，而娛盡可蛇能減景小a的尺匆寸，付以降逐低轉遙動阻織抗力舌矩（蕉它與a5成正陸比）狂。根俊據(jù)支臟座穩(wěn)送定的扭要求焦，支溝座的取總厚倦度不帝得大隆于平碗面最蝕小尺習寸的30沈%。三、變橡膠逼支座1、板獵式橡術膠支徹座bat形狀睡系數(shù)構造笛特點珠：?？v用的巡壽板式寬橡膠癥支座蜻采用浙薄鋼爭板或惰鋼絲賭網作綠為加摸勁層吳以提抓高支兆座的畜豎向貞承載且能力萌。變形吐機理絲式：（1）不恐均勻矛彈性番壓縮陽實現(xiàn)侵轉動軌；（2）剪積切變緩形實某現(xiàn)水巾平位俗移；雷（3）無轟固定凍和活浮動支植座之噴分。性能騙指標誓：（1）容紫許應律力；旬（2）彈撈性模肝量和怨剪切勇模量眨（3）容熱許剪當切的弊正切弄值。適用騾范圍教：支簽座反慚力為70－36瘡00淹kN的公圈路、嘆城市細橋梁利。局限晉性：2、四貌氟滑遍板式千橡膠燦支座橋梁佳球冠擠圓板遮式橡符膠支盜座3、其莊它類賴型板信式橡藥膠支貼座坡型虎板式版橡膠耽支座鉛芯覺橡膠督支座4、橋梁梳盆式居橡膠票支座盆式扒橡膠稱支座皺是鋼漠構件憑與橡饑膠組抄合而謹成的優(yōu)新型辣橋梁觀支座半。具會有承面載能闊力大忘、水吧平位后移量察大、冬轉動宇靈活遷等特漠點，彎適用真于支篇座承臺載力灘為10紛00跨KN以上投的大脫跨徑割橋梁拾。盆式鑰橡膠躁支座償分固桌定支凳座與約活動截支座彎。活員動盆言式橡災膠支裝座由提上支質座板幟、聚扒四氟途乙烯千板、蛇承壓強橡膠慎塊、授橡膠脆密封職圈、厲中間撤支座律板、拔鋼緊搭箍圈孩、下平支座盈板以秤及上即下支滾座連脈接板皮組成弊。組迎合上美、中管支座鼻板構牢造或嬸利用膀上下筒支座鄭連接掛板即餡可形則成固百定支暑座。盆式鄰橡膠某支座戀構構及造要百點1.鋼盆2.承壓月橡膠擔板3.鋼襯羨板4.聚四液氟乙嘩烯板5.上支露座板6.不銹攜鋼滑協(xié)板7.鋼緊般箍圈8.密封古膠圈固定妨與滑床動盆暢式橡劣膠支蕉座多向塊活動碗支座警（DX）縱向匠活動敗支座裝（ZX）固定刻支座周（GD）5、其啊它支脆座QG饒Z球型引鋼支卷座QG受Z球型拌鋼支怒座（四析）成間品盆業(yè)式橡黨膠支欣座的損選配１．捉成品堂盆式安橡膠著支座屈的系秀列成品伍盆式脈橡膠付支座鑰的主牽要系嘗列有夠：GP衫Z、TP姿Z-請1等。王其中雁，GP撕Z表示傘由我垮國交口通部訓中交旺公路概規(guī)劃遇設計泛院設誓計的丘系列武盆式述橡膠轉支座肺；TP丘Z-木1則表洋示我熱國鐵續(xù)道部眼科學認研究危院設任計的政系列躁盆式壓橡膠削支座炸。另喬外，這還有南其它晌科研悲院所疼設計怠的類茅同系拉列的緞盆式材橡膠跡支座販。這作些系詠列支揚座，詠適用同于各閃類橋吳梁及絹具類喘似受果力與注變形旅特性缺的工涌程結列構，附并非施有明功確的欲公路幸、鐵指路或敲其它漸工程戒結構羞之分巴。各悲種系緊列的悄盆式兇橡膠掏支座歐噸位曠一般棗從10估00起至50淘00最0，最堪多分聲為近40個級充；并壓以DX、SX、GD分別損表示意單向帳、鏈雙向肢活動親支座臟及固織定支農座，忽而GD發(fā)Z則為稼抗震全型固雄定支挺座的層代號定。２．墓成品伙盆式肉橡膠器支座呼的地裕區(qū)適猶用性成品攜盆式汁橡膠壺支座溪的適暗用地珍區(qū)應烏考慮小溫度場和地江震兩燦個因蘭素。下以確疲定適皆配常滴溫型埋或耐威寒型寬支座該和采粥用何換種震蜓型支斥座或國抗震通措施痛。3．各打種類渴型成掛品盆唐式橡累膠支慰座的丟合理慘選配盆式蝦橡膠朵支座鬼能否撇適用啦于所夕設計李的橋劍梁，成當然夾首先濱考慮烈的是差其容鹽許轉苗角及直水平掌能承央受的頁推力的能否挪滿足該要求構。一取般來玩說，GP孔Z、TP械Z-或1等系根列的則支座擴對這前兩個單要求稠均能棵滿足數(shù)。若餓轉角屠和水濁平推某力超牽出容各許范膛圍，螞則需時要改栽變支敬座的激設計喊。轉膊角特榜大，酷可采揮用球提型支討座。關于瞧在橋押梁設寺計中饞支座寫如何輔合理悶選用線問題爺，即過究竟懶選用綁何種烏類型窄的支淚座，行則需賀根據(jù)覺橋梁漫結構嚇圖式只的要腐求決枝定。親當然衫，在年一般篩情況帶下，屬固定蹦端選鎖用固飛定支軟座，夸活動冶端選設用活槳動支未座。擴但若耐橫橋忘向伸揪縮值竊不容鏡忽視縫的時羞候，乒結構蹲圖式猾的固氣定端差就不瓜能單慨一采膀用GD類型距的支錢座。逼這是悲由于現(xiàn)代五橋梁常的橋被面越杰來越禍寬，進超過20已屢月見不乓鮮，部這時僚由溫磚度等峰因素廣引起尋的橫姓橋向戰(zhàn)伸、浮縮量甩便不衰可忽蜻略了者，有遲的可買達到勤中等收跨徑貴橋梁腸縱向匪的伸贈縮量拴。為賺保證檔梁不陜發(fā)生挖縱向街位移手，又膚能滿各足多銅梁式牧寬橋流的橫獨橋向械位移饞，這漸時可油將單沒方向曠活動敵支座奮轉過90酬°橫置碧梁下(如圖2-肝7-呢9)，使眉其順吵橋向絕起固背定支竹座的癢作用委下，洋而橫銜橋向鞠則起欣活動遺支座蹦的作劑用。4．成兼品盆園式橡內膠支倉座承狀載能躺力的份合理畏選擇支座蹦承載表力大煤小的州選擇宿，應泡根據(jù)幕橋梁緊恒載樸、活鏈載的飼支點敬反力猴之和招及墩數(shù)臺上深設置腫的支廊座數(shù)輛目來擺計算癢。合疑適的繳支座域一般熊為：授最大燙反力模不超償過支盯座容杜許承餓載力題的5%，最臂小反菜力不砍低于贊容許模承載終力的80惜%。規(guī)早定最艙小反關力的脫目的蘆是保訪證支斑座具是有良蕉好的露滑移本性能疲，因宿為聚佛四氟網乙烯抽板的才磨擦睬系數(shù)腐與壓廳力成少反比乎，如禾果低牌于規(guī)膊定的城數(shù)值兇，則殺磨擦嗽系數(shù)高將會爐增大精。支默座選丈配時焰，一窮般不聽必過批多擔聯(lián)心支隱座的椒安全亂儲備朝，比計如計竹算得繡到一究個支棉座的監(jiān)最大導反力高為41翠00，最唐小反簡力為37煩00，那石就選屬用承捐載力競為40饅00的支休座，簡這是網因為40嶼00支座紗的允貝許支糖反力陰變化折范圍傷是32江00～42墊00，不漸要從囑更安誼全的翼角度后考慮役加大匆支座匠的承主載力斯而選饅用50冊00的支斥座。滴因為50屈00支座櫻最低斤合適露的承魂載力獄是40氏00，而蔥最小荒支反紅力37靜00已小辨于此廟值，湯故不細適宜果選用敘。雖謙然我標們規(guī)忙定最掏大反距力，攏不超修過容廢許承外載力棟的5%，但周支座壓實際介的安總全系鬼數(shù)一婆般在5以上親。作用在支座上的豎向力有結構自重的反力。在計算汽車荷載支座反力時，應計入沖擊影響力。當支座可能出現(xiàn)上拔力時，應分別計算支座的最大豎向力和最大上拔力。直線橋梁的支座，一般僅需計入縱向水平力。斜橋和彎橋的支座，還需要考慮由于汽車荷載的離心力或其它原因如風力等產生的橫向水平力。汽車荷載產生的制動力，應按照公路橋涵設計規(guī)范要求，根據(jù)車道數(shù)確定。剛性墩臺各種支座傳遞的制動力，按規(guī)范中的規(guī)定采用。其中，規(guī)定每個活動支座傳遞的制動力不得大于其摩阻力；當采用厚度相等的板式橡膠支座時，制動力可平均分配至各支座。對于梁橋，地震地區(qū)橋梁支座的外力計算，應根據(jù)設計的地震烈度，按<<公路工程抗震設計規(guī)范>>的規(guī)定進行計算和組合。第三隊節(jié)、顫支座各計算一、肢支座愁受力死特點二、者板式稠橡膠便支座爭的設椒計計暈算（一聯(lián)）支脅座尺濱寸確桌定根據(jù)秧橡膠褲支座盾和支貧承墊梯石混嚷凝土歌的壓漏應力棕不超癥過它且們相踏應容座許承客壓應貸力的套要求挨，確疾定支誘座平昆面面盯積。勻在一獵般情羅況下狼，面叉積由隨橡膠液支座述控制欲設計翻：式中：--運營階段由橋上全部恒載與活載(包括沖擊力)所產生的最大支點反力；

A--橡膠支座平面面積，矩形支座為ab，圓形支座為/4；

--橡膠支座的平均容許壓應力，當支座形狀系數(shù)S>8時，[]=10；當5S8時，[]=7～9支座敗平面嗓尺寸支座筋高度梁式塊橋的如主梁求由溫鑼度變鬼化等投因素擴在支睡座處煙產生磚的縱唱向水毅平位活移，依靠陰全部質橡膠囑片的眉剪切萍變形t來實妥現(xiàn),與t的關仙系為適：ah由有--橡膠淺片容咱許剪泉切角共的正詳切，惕可取肆用0.肢5～0.匙7，不當計活窩載制她動力時用0.蘭5；計瀉及活已載制填動力防時取鐮用0.逐7，則撥上式劇可寫嘉成：---由上部結構溫度變化、橋面縱坡等因素，引起支座頂面相對于底面的水平位移。當跨徑為L的簡支梁橋兩端采用等厚橡膠支座時，因溫度變化每個支座承擔的水平位移可取簡支梁向溫變變形的一半，即--活載制動力在一個支座上的水平力；--由制動力引起在支座頂面相對于底面的水平位移，可按下式計算---橡膠的剪切模量，---橡膠支座的面積。AG（二歡）支拖座偏物轉與覺平均且壓縮們變形用驗算主梁械受荷鹽撓曲危時，串梁端仁將產投生轉殼動角除為(如下弄圖)，但槐不允提許其惑與支宋座間稈產生耗脫空鐮現(xiàn)象猛。梁衫端轉枯動時禽，支最座就稠受到弊一個屠偏心沸豎向蠅力的只作用殖，表促面將璃產生氣不均門勻的瓦壓縮高變形老，一妄端為闖另計一端守為湖，透其平呈均壓畝縮變形位，被根據(jù)獎下式借計算Nh式中濕：E-不-橡膠禾支座邁的彈膠性模泊量。當無趟試驗貨數(shù)據(jù)包時，而可查獨閱<<公路姐鋼筋混凝屑土及脂預應剖力混瞧凝土亦橋涵猶設計呢規(guī)范>>訊JT濾J0巷23尸-8述5，其協(xié)值與藥支座兵的形胡狀系數(shù)有腫關，烘也可帳按下難式計率算若梁斗端轉測角已知捕，或陸按<<材料滲力學>>公式辛算得佛，則稍有：時，胸表示絲式支座毅與梁推底產濕生了溉部分泡脫空鑼，支遲座是隱局部立承壓閑。因吊此設巨計時閃必須媽保證<<公路來鋼筋懷混凝腸土及厭預應碎力混昂凝土谷橋涵沫設計各規(guī)范>>規(guī)定殲，橡境膠支閃座的嫂最大逝平均美壓縮職變形民不應注大于汽支座殊橡膠廉總厚寫的0.族05倍。其中吼，a為主咬梁跨懶徑方縮慧向的纖支座遙尺寸抖，又攜因固當（三喪）支渾座抗恩滑性遺驗算橡膠專支座輕一般壺直接題擱置蘆在墩淺臺與勻梁底狼之間睡，在狗它受飾到梁惹體傳毛來的拼水平膏力后據(jù)，應賺保證考支座帶不滑射動，逝亦即扎支座減與混噴凝土工之間賤要有府足夠盾大的昆摩阻文力來帥抵抗懷水平層力，騙故應規(guī)