三河市铅芯橡胶隔震支座 滑板橡胶支座 桥梁橡胶支座检测标准
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桥梁支座的作用
桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。它能将桥梁上部结构的反应力和变形(位移和转角)可靠的传递给桥梁下部结构,从而使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合。
桥梁支座必须满足一下功能要求。首先桥梁支座必须具有足够的承载能力,以保证安全可靠的传递支座反力。其次支座对桥梁变形(位移和转角)的约束应尽可能的小,以适应梁体自由伸缩及转动的需要。此外支座应便于安装、养护和维修,并在必要时进行更换。
作用于支座的反力、位移和转角在直角坐标系中可分别用6个力(Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz)和6个变位(Vx、Vy、Vz、γx、γy和γz)来表示,表示方法见图1-1.选用支座的型式必须根据支座所承受力和变形的自由度来确定。而且由于支座的位移和转角,将对支座产生附加反力,使支座反力的大小和作用方向发生相应的改变。为此就需要设计不同类型的桥梁支座,例如:辊轴支座、滑动支座、摇轴支座及板式橡胶支座等等,以尽量减小由于支座位移和转动所产生的附加力。
第二节 桥梁支座的分类
支座可分别按变形的可能性、按所用材料或按结构型式三种方法分类。
按支座变形可能性分类:
固定支座:反力含Hx、Hy和N,
变形自由度为γx和γy;
单项活动支座:反力为Hx和N或Hy和N,
变形自由度为Vx或Vy、γx和γy;
多向活动支座:反力为N,
变形自由度为Vx、Vy、γx和γy。
按支座用材料分类:
钢支座(平板支座、弧形支座、摇轴支座和辊轴支座):该支座的传力通过钢的接触面。支座的变位主要通过钢和钢的滚动及滑动来实现。
聚四氟乙烯支座(滑动支座):该支座以聚四氟乙烯板和不锈钢板作为支座的相对滑动面,其滑动摩擦系数远小于钢对钢滑动摩擦。
橡胶支座(板式橡胶支座、盆式橡胶支座、四氟板式橡胶支座):该支座的传力通过橡胶板来实现。支座位移通过聚四氟乙烯板的滑动或橡胶的剪切来实现,支座转角则通过橡胶的压缩变形来实现。
混凝土支座(混凝土铰支座)。
铅支座:传力部分由硬铅构成。
按支座的结构型式通常可分为弧形支座、摇轴支座、辊轴支座、板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球形支座等。
支座是一种承受高应力的结构部件。上部结构的荷载通过支座集中作用在一个很小的面积上,由于支座构造型式的不同,支座反力的力流分布如图1-2所示。辊轴支座的反力通过辊轴与滚动平面的线接触部分传力,力流产生明显的应力集中现象,因此要求接触面能承受较高的接触应力。而板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球形支座等支座反力的传递,通过平面传递到平面,传力通顺,不发生力流的颈缩现象,因而是一种比较合理的传力方式。
第三节
为了正确的选择与设计桥梁支座,必须对支座所承受的反力、位移和转角进行全面的分析。支座承受的垂直反力和水平反力可列表表示:
1-1 桥梁支座所承受的垂直反力:
支座垂直反力N Nmax Nmin
恒载:结构自重
二次恒载
活载:无冲击系数
有冲击系数
施加预应力产生的竖向反力
离心力(桥梁竖向为曲线形)
地基沉陷产生的支座附加反力
1-2 作用于巧轴方向的支座水平力Hx
Hx Hxmax Hxmin
制动力和牵引力
支座位移阻力
桥梁梁体与铁路道碴的摩擦力(线路纵向阻力)
撞击力
1-3 垂直于桥轴方向的支座水平力Hy
Hy Hymax Hymin
离心力
风力:桥上有车
桥上无车
列车横向摇摆力
地震力:桥上有车
桥上无车
侧向撞击力
桥梁支座应适应的位移和转角也可列表表示,
1-4 桥轴方向的支座位移Vx
Vx +Vx -Vx
施加梁体预应力产生的支座位移
混凝土收缩和徐变变位
梁体温度伸缩变位
梁体活载作用下下翼缘的伸长
下部结构的位移
位移总量
1-5 垂直桥轴方向的支座位移Vy
Vy +Vy -Vy
梁体横向预应力产生的支座位移
混凝土收缩徐变变位
梁体温度伸缩变位
日照产生梁体横向弯曲变位
下部结构的横向变位
横向位移总计
1-6 支座沿桥轴方向的转角γy
γy +γy -γy
自重产生的梁端转角
二次恒载转角
活载转角
梁体上、下翼缘温差产生的转角
梁体施加预应力产生的转角
混凝土梁的收缩和徐变产生的转角
下部结构的转角
转角总计
1-7 支座横桥方向的转角γx
γx +γx -γx
恒载
活载(偏载)
横向预施应力
梁体混凝土横向收缩、徐变
下部结构的横向转角
横向转角总计
通过以上各项列表计算,就可以对支座的反力、位移和转角有了全面的了解,然后可分别根据主力、主力附加力和特种荷载几种情况,对支座的反力、位移和转角进行组合,以提供可靠的的支座设计参数。支座反力、位移和转角的组合见下表。
1-8 支座反力的组合表
荷载项目 主力 主力加附加力 特种荷载
N
Nmax Hx
Hy
N
Nmin Hx
Hy
N
Hxmax或Hymax Hx
Hy
1-9 支座位移与转角的组合表
荷载项目 主力 主力加附加力 特种荷载
N
Nmax VX,Vy
γx,γy
N
Nmin VX,Vy
γx,γy
N
Vxmax VX,Vy
γx,γy
N
γymax Vy,Vy
γy,γy
表中 Vxmax------支座沿桥轴方向的最大位移;
γymax------支座沿桥轴方向的最大转角。
第四节 桥梁支座的布置原则
桥梁支座的布置主要和桥梁的结构形式有关。通常在布置支座时要考虑以下的基本原则:
上部结构是空间结构时,支座能同时适应桥梁顺桥向(X方向)和横桥向(Y方向)的变形;
支座必须能可靠地传递垂直和水平反力;
支座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角应尽可能不受约束;
铁路桥梁通常必须在每联梁体上设置一个固定支座;
当桥梁位于坡道上,固定支座一般应设在下坡方向的桥台上;
当桥梁位于平坡上,固定支座宜设在主要行车方向的前端桥台上;
较长的连续梁桥固定支座设在桥长中间部位的桥墩上较为合理,因为此处支座的垂直反力较大,且两侧的自由伸缩长度比较均衡;
固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方;
墩顶横梁的横向刚度较小时,应设置横向易转动的桥梁支座;
在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度;
在预应力梁上的支座不应该对梁体的横向预应力产生约束,同时也不得将施加梁体横向预应力的荷载传给墩台;
对于斜桥及横向易发生变形的桥梁不宜采用辊轴和摇轴等线支座;
连续梁可能发生支座沉陷时,应考虑支座高度调整的可能性。
总之桥梁支座的布置原则是既要便于传递支座反力,又要使支座能充分适应梁体的自由变形。
简支梁桥一端设固定支座,另一端设活动支座。铁路桥梁由于桥宽较小,支座横向变位很小,一般只须设置单向活动支座(纵向活动支座),如图1-3所示。公路T形桥梁由于桥面宽,因而要考虑支座横向位移的可能性,支座布置如图1-4.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,而在活动墩上设置一个纵向活动支座(与固定支座相对应),其余均设置多向活动支座。
箱形截面的简支梁桥在固定墩上设置一个固定支座和一个横向活动支座,在活动墩上设置一个纵向活动支座和一个多向活动支座,以适应箱梁的纵、横向变形。
连续梁桥的支座布置如图所示。一般宜将固定支座设置在全桥的中间部位,以减小两端支座的位移量。
弯连续梁的支座布置会直接影响曲梁的内力分布,同时应使支座能充分适应曲梁的纵、横向自由转动的可能性,通常宜采用球型支座。由于曲梁的温度伸缩变形沿梁的割线方向,而曲梁由于混凝土收缩、徐变产生的梁体变形则沿梁的切线方向;因此曲梁上通常布置多向活动支座。此外曲梁上箱梁常设单支点支座,仅在一联梁的端部(或桥台上)设置双支座,以承受扭矩,有意识的使曲梁支点向曲线外侧偏离,可调整曲梁截面上的扭矩。土1-7为曲梁支座布置示意图,可供设计者参考。
第五节 桥梁支座的安装与养护
正确的安装与定期的养护是保证桥梁支座正常工作的重要措施。
支座在出厂时,一般应有明显的标记,注明支座型号、反力和位移,以免在安装时发生混淆。
支座通常在工厂组装好后运输到工地,为保证运输过程中支座的整体性,应用临时定位装置将支座各部件连接起来。这些临时定位装置在支座正式工作之前,应予以拆除,具体拆除的时间,应由工地工程技术人员根据支座的型式及结构受力状态决定。例如活动支座的上、下连接板应在张拉梁体预应力前拆除,以使支座能适应梁体预施应力的变形。
在支座安装之前应先对支座的安装位置进行测量检验,支座安装平面应和支座的滑动平面或滚动平面平行,其平行度的偏差不宜超过2‰。