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1、第七章 桥梁支座、 墩台与基础,第一节 桥梁支座,一、支座的作用和要求 位置：支座（bearing）设置在桥梁的上部结构与墩台之间 作用：是把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能够适应活载、温度变化、混凝士收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角），使上下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。 分类：桥梁支座按其变位的可能性分为固定支座（fixedbearing）与活动支座（movablebearing）。 固定支座传递竖向力和水平力，上部结构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，上部结构在支座处既能自由转动又能水平移动。活动支座又可分为单向活动支座（仅提供纵向的自由移
2、动）和双向活动支座（纵向、横向均可自由移动）。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,桥梁支座型式多样，其性能的优劣根据支座上述功能的完善程度来判断。 可分为简易支座、钢支座、钢筋混凝土支座、橡胶支座以及特种支座（如减震支座、拉力支座等）。 支座型式和规格的选用，要考虑的因素包括桥梁跨径、支点反力（reaction）、对建筑高度的要求、适应单向和多向位移及其位移量的需要，以及防震、减震的需要。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,桥梁支座的布置方式：主要根据桥梁的结构型式及桥梁的宽度确定。 简支梁桥一端没固定支座，另一端设活动支座。 铁路桥梁由于桥宽较
3、小，支座横向变位很小，一般只需设置单向（纵向）活动支座。 公路T形梁桥由于桥面较宽，因而要考虑支座横桥向移动的可能性，支座布置如图7.2所示。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），其余均设置双向活动支座。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,连续梁桥每联（由两伸缩缝之间的若干跨组成）只设一个固定支座。 为避免梁的活动端伸缩量过大，固定支座宜布置在每联长度的靠中间支点处。但若该处墩身较高，则应考虑避开，或采取特殊措施，以避
4、免该墩顶承受过大的水平力（这导致墩底弯矩过大）。其支座布置如图7.3所示。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,曲线连续梁桥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的纵、横向自由转动和移动的可能性。 宜采用球面支座，且为多向活动支座。 曲线箱梁中间常设单支点支座，仅在一联范围内的梁的端部（或桥台上）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。图7.4为曲梁支座布置的示意图。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩
5、台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,当桥梁位于坡道上时，固定支座应设在较低一端，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拉力；当桥梁位于平坡上时，固定支座宜设在主要行车方向的前端。 桥梁的使用效果，与支座能否准确地发挥其功能有着密切的关系，因此在安放支座时，应使成桥后的上部结构的支点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，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。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,正确地确定支座所承受的荷载和活动支座的位移量是支座设计的基础。 固定支座除承受竖向压力外，还必
6、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，且要求支座应牢固锚固或销结于上下部结构中。 对于弯桥、斜桥和宽桥，支座的受力比较复杂，需要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。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,位移量的计算要考虑各种可能出现的上况，对温度产生的位移，要有足够的估计。 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。 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
7、。 梁桥支座的支承面一般是水平的。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,二、支座的类型与构造 1简易支座 简易支座是指在梁底和墩台顶面之间设置垫层来支承上部结构。 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与伸缩变形的要求并承受支反力。 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。 简易支座仅适于跨度10m以下的公路桥和4m以下的铁路板桥。 由于这种支座自由伸缩性差，为避免主梁端部和墩台顶部混凝土拉裂，宜在支座部位的梁端和墩台顶面布设钢筋网加强。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支
8、座,2钢支座 钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来实现支座的位移和转动功能的。它的特点是承载能力强，能适应桥梁的位移和转动的需要，目前仍应用于铁路桥梁。 钢支座常用的有铸钢支座和新型钢支座。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,(1)铸钢支座 铸钢支座采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，是一种传统型式的支座。 视跨度与荷载的大小，钢支座有平板支座、弧形支座、摇轴支座、辊轴支座等几种型式。 各类支座基本上都由可以相对摆动的上、下摆组成。摇轴与辊轴支座还包括摇轴（可以看作下摆）、辊轴与底板（见图7.5）。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁
9、工程,第一节 桥梁支座,平板支座。图7.5(a)所示平板支座的上、下摆就是两块平板。固定支座的上、下平板间用钢销固定。活动支座只将上平板销孔改成长圆形。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，伸缩时要克服较大的摩阻力，故只适用于小跨度的梁。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,弧形支座。图7.5(b)所示弧形支座是将平板支座上、下摆的平面接触改为弧面接触，其他完全一样。这样，反力便能集中传递，梁端也能自由转动。但伸缩时仍要克服较大的摩阻力，所以仍只适用于较小跨度的梁。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,摇轴支座。跨度大于20m左
10、右的梁，固定支座就得改用图7.5(c)或(d)左边的式样，将下摆加高，做成类似钢轨的截面形式，两侧用肋加强。 下摆底部可以具有较大的面积，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面垫石上。 活动支座应采用图7.5(c)右边所示的摇轴支座，或图7.5(d)右边所示的辊轴支座。 摇轴支座由上摆、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，就形成摇轴。 摇轴支座能满足活动支座的各项要求。摇轴的直径可以加大，承载能力可以提高。但支承反力越大，相应地要求辊子（摇轴）的直径也越大，这就使支座高度变得很大。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩
11、台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,辊轴支座。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，它的活动支座相当于将图7.5(c)左边的固定支座放在一些钢辊子上。辊轴支座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地板上的，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。辊轴的个数视承载力大小而定，一般为210个。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,以上各式铸钢支座能较好地适应不同跨度桥梁的要求， 支座构造复杂，用钢量大，大型辊轴支座可高达数米。 当弧面半径很大时，若积有污垢，就转动
12、不灵，需要定期养护。 目前公路桥梁已较少采用铸钢支座，铁路桥梁也开始使用其他类型支座，如盆式橡胶支座。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,(2)新型钢支座 新型钢支座主要有：不锈钢或合金钢支座，滑板钢支座，球面支座。 这些支座的特点是： 采用不锈钢或高级合金钢材料制造，支座可封闭在油箱内，以防生锈并减少维护或免维护； 对承受接触应力的部分进行表面硬化处理，以提高其容许承载力； 支座的转动部分采用钢制或黄铜制成的球冠形，在球冠的上、下分别设置聚四氟乙烯板以减少摩阻力，构成球面（型）支座。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,德国克劳茨阿莫高级钢支座是
13、将辊轴不锈钢表面硬化，提高辊轴的表面接触应力，从而减小支座的重量和高度。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,近年来我国铁路桥梁上采用的圆柱面钢支座是一种以面接触传力为特征的滑板钢支座，其利用上摆和滑块之间的圆柱的相对转动来适应转角，用滑块与底板之间的平面滑动来适应水平位移。为了减小摩阻力，上摆与滑块之间和滑块与底板之间分别镶嵌了不锈钢板和聚四氟乙烯滑板。 最大承载力为2800kN，位移量50mm，适于跨度832m的预应力混凝土简支T形梁桥。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,球面支座由高级锻钢或热处理的合金钢制作，梁端转动依靠光洁度高的接触面的滑
14、动来完成，润滑后的滚动摩擦系数非常小。 若要保持它的使用效果，通常将支座密封在油箱内。 改进的滑动面由聚四氟乙烯板与不锈钢板或镀铬钢板的滑动来完成。 球面支座的优点在于全向转动，并能预先调整支座上板的角度，适于梁端转角较大的桥梁二承载能力大，可达到万吨以上。 按工作性能，球面支座可分为固定支座、单向活动支座和多向活动支座。图7.7所示为球面支座的一种构造。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,图7.7球面支座,1一上支座板； 2一下支座板； 3一球冠钢衬板； 4一球面聚四氛乙烯板； 5一平面聚四氟乙烯板； 6一不锈
15、钢板,3钢筋混凝土支座 (1)摆柱式支座 钢筋混凝士摆柱式支座可用于跨径大于或等于20m的公路梁桥，或跨径大于13m的公路悬臂梁桥的挂孔。它的水平位移量较大，承载力为5500kN左右，摩阻系数为0.05。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,钢筋混凝土摆柱放在梁底与支承垫石之间，它的上下两端各放置一个弧形固定钢支座摆柱由C40或C50号混凝土制成，柱体内一般按配筋率约为0.5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所产生的横向拉力。 摆柱的平面尺寸根据柱体混凝十强度计算确定。摆柱高度取用圆弧形钢板半径的2倍，以使圆弧的圆心与摆柱的对称中心点重合，这样
16、易于摆动。与摆柱式支座接触的梁底及墩台上的支承垫石内需用钢筋网加强，以提高局部受压强度（图7.8）。 钢筋混凝土摆柱要制作准确，安装精细，避免出现在横桥向受压不均匀的现象。在常年平均气温时，摆柱应直立。因支座占用高度较大，其应用并不普遍。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,(2)混凝土铰 混凝土铰是最简单、最廉价的中心可转动的支座。混凝土铰有各种类型，桥梁上常用弗莱西奈铰，见图7.9(a)，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，并可沿铰竖向轴线作少量转动。另一种混凝土铰是线接触的圆柱形铰，见图7.9(b)，其受压面抗压承载力和横向抗拉承载力的计算可按现行公路桥梁设计规范办理。,第七章 桥梁支座、墩台与基础,桥梁工程,第一节 桥梁支座,
