第七章桥梁支座课件.pptx

1、桥梁工程系桥梁工程系第第7章章 桥梁支座桥梁支座 7.1 概 述 7.2 桥梁支座的类型和构造 7.3 桥梁支座的设计和计算 7.4 减隔震支座桥梁工程系桥梁工程系7.1 概述概述桥梁支座（Bridge bearing）是设置在桥梁上部结构和下部结构之间的重要部件，其作用是将桥梁上部结构在各种荷载作用下所产生的反力（包括静载、活载、制动力和风力）和变形（位移和转角）传递给桥梁下部结构，并且使得桥跨结构能够适应温度变化、混凝土收缩徐变等因素所产生的位移，从而使桥梁上下结构受力情况更能符合结构的静力图式。桥梁工程系桥梁工程系 随着桥梁跨度的加大及载重量的不断提高，对桥梁支座的发展提出了新的要求。桥

2、梁界已经发展出由不同材料做成的多种形式的支座，其中有最初的简易支座、以前常用的混凝土支座、承载力大的钢支座、现在用的最多的橡胶支座以及有特殊作用的支座，诸如抗震支座、拉力支座等，长江第二大桥用的6500t特大吨位盆式橡胶支座的研制成功进一步丰富了支座的种类，满足了工程实际中各种桥梁的需要。7.1 概述概述桥梁工程系桥梁工程系7.1 概述概述桥梁支座主要作用具体表现如下三点：（1）使反力明确地作用到墩台的指定位置，并将集中反力扩散到一个足够大的面积上，以保证墩台工作的安全可靠。（2）保证桥跨结构在支点按计算图式所规定的条件变形。（3）保证桥跨结构在墩台上的位置充分固定，不至滑落。桥梁工程系桥梁工

3、程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 随着桥梁结构体系发展的日新月异，支座种类也不断增加。在20世纪60年代以前，桥梁中使用的几乎都是钢支座。随着材料工业的发展，出现了橡胶支座及使用聚四氟乙烯板的平面滑动支座，20世纪60年代又出现了盆式橡胶支座与板式橡胶支座，并且很快发展成为最主要的桥梁支座形式。在20世纪70年代开始研制的球形支座，并且很快在弯梁桥上应用。桥梁支座具体可根据桥梁跨径长短、支座反力大小、支座允许的转动和位移量、选用的支座材料以及对桥梁变形和本身建筑高度、以及满足桥梁抗震、防震等要求选用。按支座容许变形的可能性划分，通常有固定支座和活动支座，活动支座又包括单向活

4、动支座和双向活动支座。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造固定支座。主要承担桥跨结构支承处顺桥向、横桥向的水平力和竖向反力，并约束相应的线变位。固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向力和水平力，又要保证主梁发生挠曲变形时在支承处能自由转动。图7-2 简支桥梁支座布置示意图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造（2）活动支座活动支座则只能传递竖向力，它允许上部结构既能转动又能水平移动。单向活动支座。它在承担竖向反力的同时，能约束顺桥向、横桥向水平位移中的一个方向的线位移。多向活动支座。它仅承担竖向反力，容许顺桥向、横桥向两个方向

5、发生线位移。其中梁式桥主要用固定支座和单向活动支座。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 桥梁支座应根据不同情况进行布置：（1）对于简支梁桥，一端设固定支座，另一端设活动支座。T构桥的挂孔按简支梁处理。（2）对于多跨连续梁桥，一般每联只有一个固定支座。为避免活动端的伸缩变形过大，一般将固定支座设在每联的中间桥墩上。但若该处墩身较高，则应考虑避开，或采取特殊措施，以避免该墩顶承受过大的水平力（这导致墩底弯矩过大）。图7-3 连续梁桥支座布置示意图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造（3）曲线连续梁桥的支座布置会直接影响到梁的内力分布

6、，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。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-4 曲线梁桥支座布置示意图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造（4）对于悬臂梁桥，锚固跨一侧设固定支座，另一侧设活动支座。铁路桥梁固定支座、活动支座的布置应遵循以下原则：对于桥跨结构而言，最好要使梁（支承处）的下缘在

7、制动力的作用下受压，从而抵消一部分竖向荷载在下缘产生的拉力。一般固定支座设置在坡桥较低侧以及行车方向的前方侧。在车站附近，固定支座宜设置在车站一侧，对于坡道应设置在高程较低一侧。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 对于纵桥向设有两个支座的桥墩而言，最好能让制动力的方向指向桥墩中心，使制动力能抵消一部分竖向荷载所产生的偏心距。对于桥台而言，最好能让制动力的方向指向堤岸，使墩台顶部的圬工材料处于受压状态，由此能平衡一部分台后土压力。在区间平道上，支座设置在重车方向的前端，对于双线桥，两线固定支座均设于两端中主要重车方向的前端。对于其它一些特殊桥梁的布置原则要满足相

8、应的规定规范标准。桥梁支座通常用钢、橡胶或混凝土等材料来制作。从简易的垫层支座到加工复杂的铸钢辊轴支座，类型很多。本节主要介绍一些常用的支座类型。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 7.2.1简易垫层支座 简易垫层支座，是指在梁底与墩台之间设置垫层来支承上部结构。垫层材料有油毛毡、石棉或铅板等，主要是利用这些材料的柔韧特性以此来适应梁端较小的转动，也正是这些材料的本身特性从而使它的使用寿命较其它支座相比明显降低，并且适用范围也很小，这在下面的应用条件也容易看出。简易垫层支座在我国早期的中小跨径桥梁中应用较多，目前已不常用。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的

9、类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-9 简易垫层支座对于标准跨径小于10m的简支桥或简支梁桥（公路桥跨径在10m以内，铁路梁桥跨径小于45m的小跨径桥梁），为方便简单起见，可以不设专门的支座结构，而直接使板或梁的端部支承在几层油毛毡或桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造石棉做成的简易垫层上面，如需在梁的一端设置固定支座时，则在墩台中预埋铆钉，然后使它穿入到预埋于板或梁端中的套管内。垫层经压实后的厚度不应小于1cm。实践经验指出，这种简易垫层的变形性能较差。为了防止墩、台顶部前缘被压碎并避免上部结构端部和墩、台顶部可能被拉裂，通常应将墩、台顶部的前缘削成斜角，并最

10、好在板或墩、台顶部内增设12层钢筋网予以加强。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造7.2.2钢支座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功能。其最大的特点是承载能力高，能适应桥梁的位移和转动的需要。钢支座系列以竖向承载力为主参数，分16级（单位为kN）：800、1200、1600、2000、2300、2600、3000、4000、5000、6000、7000、8000、10000、13000、16000和20000。活动支座纵向允许位移值分7级（单位为mm）：20、30、40、50、80、120、150。横向活动支座允许位移值分2级（单位为mm

11、）：10、20。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 钢支座按性能分为固定支座（GD）、纵向活动支座（ZX）、横向活动支座（HX）、多向活动支座（DX）。抗震型支座表示方法为：在型号表示的最后增加设计地震动峰值加速度，如0.15g、0.2g、0.3g、04.g，普通支座不加此项。钢支座又分为铸钢支座和新型钢支座。1、铸钢支座 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，是一桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造种传统型式的支座。铸钢支座承载能力较大，但其构造尺寸大、耗钢量多、刚度过大、传力急剧，容

12、易造成下部结构损坏。而且铸钢支座易锈蚀，养护费用高，维修较困难。多数钢支座绝大部分在构造上都有其相同点：上摆、下摆。摇轴和辊轴支座还包括摇轴（可以看作为下摆）、辊轴与底板。视跨度与荷载大小，钢支座常见种类有平板支座、弧形支座、摇轴支座和辊轴支座等几种。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造1）平板支座 平板支座是桥梁支座最早而又最简单的一种支座型式。它由上、下摆两块平面钢板组成，固定支座的上、下平板间用钢销固定。活动平板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，但其缺点是反力不集中，梁端不能自由转动，伸缩时要克服较大的摩阻力，而且梁的支承端也不能完

13、全自由旋转。所以平板支座一般用于小跨度桥梁，在铁路桥上可用到8 m跨度，在公路桥中常用到1215 m的跨度。目前平板支座大部分已被板式橡胶支座所取代。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 为了减少钢板接触面上的摩擦力以免阻碍纵向滑动，可将钢板的接触面在刨床上刨光并涂以石墨润滑剂（但是有时积垢与锈蚀常使这种支座“冻死”失效）。将薄铅板夹于钢板之间虽有助益，但铅板经常被挤出来。若能免除污垢、灰尘，则嵌有石墨化合物自行润滑的青铜平板就能良好地工作。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 2）弧形支座。弧型支座由两块厚度约为45cm铸钢制成

14、的上、下支座板和销钉组成，如图7-10所示。图7-6 弧形支座示意图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造它按约束情况可分为齿槽式和销钉式两种。上支座板是一块平直的矩形钢板，下支座板是一块顶面呈圆弧形的钢板，并且分别预埋在主梁端部和墩（台）帽中，这样，上垫板沿着下垫板弧形接触面的相对滑动和转动实现了活动支座的功能要求。上、下支座板之间在销钉孔处设有销钉（或齿板），并且通过销钉（或齿板）的抗剪来承受水平力的作用。通常应使齿槽比齿板宽2mm，且齿板顶部应削斜，从而可以使上垫板自由转动。当用销钉固定时，销钉直径也应较销孔小2mm，且伸出的顶头也应做成顶部缩小的圆锥形。但

15、是这种支座目前已较少采用，只在一些老桥上还能见到，固定支座的上、下支座板的销钉孔均为圆孔，由销钉承受纵向水平力。活动支座的销钉孔为长圆孔，以使支座可做少量的滑移。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 下支座板顶面曲率半径应根据赫兹接触线应力公式进行检算：式中，P支座反力；E钢的弹性模量；r下支座板顶面曲率半径。rPE/423.0桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 弧型支座在使用过程中，经常发生转动不灵活或锚栓（齿板）剪断的现象。主要原因是由于弧型接触面接触应力过大被压平，使支座转动困难，伸缩时要克服较大的摩阻力，同时由于支座锚栓

16、（齿板）与梁底钢板焊接后，使锚栓抗剪强度降低。所以只能适用于较小跨度的梁，弧型支座一般用于跨度在 16 m以下（规定要求在812m）的铁路桥上。这种支座目前已较少采用，只在一些老桥上还能看到，不少桥梁的弧型支座已被板式橡胶支座所代替。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造3）摇轴支座。跨度在2030m之间的铁路桥梁通常均采用铸钢摇轴支座。摇轴支座是由上摆、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。随着摇轴的直径的加大其承载能力也在提高，但支承反力大的摇轴直径也大，势必要增加其高度。摇轴支座按是否活动有固定支座和活动支座之分。活动支座由底板、

17、下摆（摇轴）和梁底直接相连的上摆组成。下摆的底面做成圆曲面形，能自由转动，并由下摆转动后顶、底面的位移差来适应梁体位移的需要。摇轴支座的固定支座由上下摆组成，只不过是下摆的底面改为水平面，直接和墩台连接，因此支座只能转动，不桥梁工程系桥梁工程系能移位。图7.7所示为活动摇轴支座，图7.8为固定摇轴支座。以往由于摇轴支座上下摆顶面和底面曲面半径不一致，因而在转动时受到的约束阻力较大，所以目前设计的摇轴支座顶、底面为同心圆的一部分，以便于支座的自由转动。铰接摇轴支座是摇轴支座的一种改进型式，其优点是最终能准确控制支座排列位置，但有时也会产生“冻死”不转动现象。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的

18、类型和构造桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-7 活动摇轴支座图图7-8 固定摇轴支座图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造4）辊轴支座。为了克服摇轴支座的缺点，辊轴支座特别是在大跨度桥梁和钢桥上得到了广泛的应用。它通常是由若干个小直径的辊轴并列、组联在一起，梁体位移是通过辊轴转动来实现的。支座反力的大小直接决定了辊轴数量的多少，一般情况为210个。根据线接触应力的大小来确定。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-9 活动辊轴支座图 图7-10 固定辊轴支座图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥

19、梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 2、新型钢支座。新型钢支座根据材料划分主要有以下类型：不锈钢支座、合金钢支座、滑板钢支座和球面钢支座。这些钢支座主要有以下特性：1)采用不锈钢或高级合金钢合金支座，并且支座封闭在油箱内，防止了钢材的生锈，从而减少了维修养护或免维修。2)对承受接触应力的部分进行表面硬化处理，极大地提高了支座的容许承载能力。3)支座的转动部分采用钢制（或黄铜）制成的球冠形状，在钢制（黄铜）的球冠上、下分别设置减少摩阻力的聚四氟乙烯板，构成球形支座。4）球形钢支座传力可靠，转动灵活，它不但具备盆式橡胶支座承载能力大，容许支座位移大等特点，而且能更好地适应支座大转角的需要（图7

20、.11），与盆式支座相比具有下列优点:桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造1、上支座板 2、下支座板 3、支座钢球芯 4、PTFE圆平板 5、PTFE球形板 6、不锈钢图7-11 QZ型球形钢支座示意图桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 a、球形钢支座通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在混凝土上的反力比较均匀；b、球形钢支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关，特别适用于大转角的要求，设计转角可达0.05rad。c、支座各向转

21、动性能一致，适用于宽桥、曲线桥；d支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造7.2.3橡胶支座 橡胶支座的应用是源于橡胶工业的迅速发展，从50年代起已尝试应用优质合成橡胶来制造桥梁支座。多年来的工程实践经验表明，橡胶支座具有构造简单、加工方便、造价低、结构高度小、安装方便和使用性能优良等一系列优点。此外，它能方便地适应任意方向的变形，特别对于宽桥、曲线桥和斜交桥具有很好的适用性。并且橡胶的弹性还能削减上下部结构所受的动力作用，对于抗震十分有利。鉴于此，近年来橡胶支座在桥梁工程中得到了广泛的应用。

22、橡胶支座用的材料主要是化学合成的氯丁橡胶，它具有一定的抗压强度、抗油蚀性和耐老化性。尽管老化性不可避免，但实践应用表明，从适用性和经济性上考虑，这类支座依然值得推广。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-12 板式橡胶支座实体剖切图形桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 板式橡胶支座与钢支座相比具有下列优点：橡胶支座构造简单、加工制造方便、成本低廉、节约钢材。橡胶支座工作性能可靠，具有良好的弹性阻尼、可减少动载对桥跨结构及墩台的冲击作用，改善桥梁受力性能。橡胶支座几乎不需要经常的养护，减少养护工作量。基于橡胶支座水平动力阻尼特

23、性，可改善桥梁的整体抗震性能。橡胶支座一般可分为板式橡胶支座、四氟橡胶滑板式支座、球冠圆板式橡胶支座和盆式橡胶支座四类。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7-13 板式橡胶支座桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造1.板式橡胶支座 板式橡胶支座的构造非常简单，它是由几层橡胶和薄钢板迭合而成。常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提高支座的竖向承载能力。板式橡胶支座的变形机理为：橡胶的不均匀弹性压缩实现转动；橡胶的剪切变形实现水平位移。板式橡胶支座多用于活动支座，图7.14、图7.15和图7.16所示为板式橡胶纵向活动支

24、座、横向活动支座和多向活动支座结构示意图。也有将橡胶支座作为固定支座的情况，此时采用如图7.17所示的结构。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.14 纵向活动支座结构示意图 图7.15横向活动支座结构示意图 桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.16多向活动支座结构示意图 图7.17固定活动支座结构示意图桥梁工程系桥梁工程系 板式橡胶支座可制作成矩形和圆形。矩形支座构造简单，而圆形和球冠圆形在平面上各向同性；圆形板上的球冠可调节受力状况，既适用于一般梁桥，也适用于各种变位较复杂的立交桥及高架桥。矩形橡胶支座是中小跨径梁最

25、常用的支座形式。支座的橡胶材料以氯丁橡胶为主，也可采用天然橡胶或者是由天然橡胶配方的耐高温橡胶支座。氯丁橡胶一般用于最低气温不超过-25的地区，天然橡胶适用于温度不低于-30-40的地区。根据试验分析，板式橡胶支座的设计基本参数有，压缩弹性模量E、容许压应力和容许剪切角 ，这些参数均与支座的形状系数S有关。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造tantan桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 形状系数为橡胶支座的承压面积与自由表面积之比，矩形支座为：式中：a 支座短边长度，单位mm；b 支座长边长度，单位mm；hi 两层钢板之间橡胶层的厚度，单位mm。

26、ihbaba)(2S桥梁工程系桥梁工程系 支座的力学性能见表7-1。支座抗压弹性模型根据表7-2取值。表表7-1 板式橡胶支座力学性能指标板式橡胶支座力学性能指标7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁工程系桥梁工程系表表7-2 板式橡胶支座抗压弹性模量板式橡胶支座抗压弹性模量E（单位（单位MPa）支座按其适用的温度范围分为常温型和耐寒型两类。常温型支座的适用温度范围为-25+60，宜采用氯丁橡胶（CR）；耐寒型支座的适用温度范围为-40+60，应采用天然橡胶（NR）。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁工程系桥梁工程系 2.四氟橡胶滑板式支座 聚四氟乙烯滑板式橡胶

27、支座简称四氟滑板式支座，是在普通板式橡胶支座基础上按照支座尺寸大小粘复一层厚24mm的聚四氟乙烯板材而成，所以它是板式橡胶支座的一种特殊形式。另外在主梁支点底面设置一块有一定光洁度的不锈钢板，以利用聚四氟乙烯板贴在它下面自由滑动，聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的摩擦力系数可取为0.050.10。除了能水平向自由伸缩外滑板式橡胶支座与非滑板式橡胶支座其它性能相同。聚四氟乙烯滑板式橡胶支座适用于较大跨度的简支梁桥、桥面连续的梁桥和连续梁桥；此外，还可用作连续梁桥顶推施工的滑块。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 图7.1

28、8 四氟滑板式橡胶支座桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造3.球冠圆板式橡胶支座 球冠圆板式橡胶支座是一种改进后的圆形板式橡胶支座，其中间层橡胶和钢板布置与圆形板式橡胶支座完全相同，而在支座顶面用纯橡胶制成球形表面(图7.19)，球面中心橡胶最大厚度为410mm。球冠圆板式橡胶支座具有传力均匀，可明显改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象特性，在平面上各向同性，并以其球冠调节受力状况。不但适用于一般桥梁，也适用于各种布置复杂、纵横较大的立交桥及高架桥，其坡度使用范围为35%，也可根据不同坡度需要调整球冠半径。je桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构

29、造桥梁支座的类型和构造图7.19球冠圆板式橡胶支座球冠支座分类：a球冠圆板式橡胶支座 b聚四氟乙烯球冠圆板式橡胶支座桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.20 球冠圆板式橡胶支座安装图示桥梁工程系桥梁工程系4.盆式橡胶支座。一般的盆式橡胶支座处于无侧限受力状态，抗压强度不高，加之其位移量取决于橡胶的容许剪切变形和支座高度，要求的位移量越大，就要做的愈厚，所以无侧限橡胶支座的承载能力和位移值受到一定的限制。盆式橡胶支座克服了这一缺点，其工作原理是利用被半封闭钢制钢盆内的弹性橡胶块在三向受力状态下具有流体的性质特点，来实现桥梁上部的转动，同时依靠中间钢板上板与上

30、座板的不锈钢板之间的低摩擦系数来实现上部结构的水平位移，使支座所承受的剪切变位不再由橡胶完全承担。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁工程系桥梁工程系 由于钢盆有很好的密封性，橡胶在盆内不能横向伸长，竖向压缩也将小了许多。从试验的数据来看，橡胶处于三向约束状态时的抗压弹性模量为50000MPa，比无侧向约束的抗压弹性模量增大近20倍，因而支座承载能力大为提高，解决了板式 橡胶支座承载能力的局限，能满足大的支承反力、大的水平位移及转角要求。图7.21所示为一般的盆式橡胶支座的构造，图7.22所示为我国铁路常用TPZ型桥梁盆式橡胶支座构造 7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型

31、和构造桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.21 盆式橡胶支座的一般构造图 桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造1.钢盆 2.承压材料 3.钢衬板 4.聚四氟乙烯板 5.上支座板 6.不锈钢板 7.钢紧箍圈 8.密封胶圈 图7.22 TPZ型桥梁盆式橡胶支座图 桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造7.2.4钢筋混凝土支座钢筋混凝土支座可分外摆柱式支座和混凝土铰支座1.钢筋混凝土摆柱式支座对于标准跨径等于或大于20m的简支梁式公路桥或跨径大于13m的公路悬臂梁桥的挂孔，为了更好地保证梁端的自由转动

32、，可采用钢筋混凝土摆柱式支座来代替一般的弧形钢板活动支座。它比弧形钢板活动支座的纵向移动更灵活，其构造也比较简单，只要在钢筋混凝土短柱的上、下端做成弧形钢板固定支座的形式。钢筋混凝土摆柱式支座水平位移量大，而能承受的支点反力可达50006000kN，支座高度范围也很大，20100cm，如图7.23所示。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.23 钢筋混凝土摆柱式支座构造桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造钢筋混凝土支座柱身一般采用较高标号混凝土制作（C40C50），其横桥向尺寸一般等于梁肋宽度，顺桥向尺寸需由混凝土柱体强度计算

33、确定。柱体内一般含筋率约为0.5%左右配置竖向钢筋，并需配置双向的水平钢筋来承受支座受压时产生的横向拉力。在与摆柱式支座接触的梁底及墩台顶帽内须用钢筋网加强。为施工安装的需要，在墩台顶帽要预埋定位钢板。摆柱式支座的高度显著大于弧形钢板固定支座的高度，因此当两者布置在桥墩上时，可以用支承垫石将固定支座垫高以调整高差，支承垫石可以用完好的石料或用钢桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造筋混凝土来实现，如图7.24a所示。将摆柱式支座搁置在墩顶预留槽内，如图7.24b所示。其优点是可以降低桥面高度，缺点是槽内容易进入污物，且维护检修较困难。并且制作要求高，安装精细，避免

34、出现在横桥向受压不均匀的现象。为了保证摆柱的浇捣质量，通常用振动台来捣实混凝土。在常年平均气温时，摆柱应立直。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.24 钢筋混凝土摆柱式支座布置图式桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 2.混凝土铰支座 混凝土铰支座利用混凝土颈缩部分形成混凝土铰，它可满足支座的转角要求。这种支座制造方便，而且不需要做防锈处理，也很少需要养护，在特定条件下不失为一种较好的支座，如图7.25所示。混凝土铰的颈缩部分要设置钢筋，以防止该部分混凝土在高应力下剥裂。图7.25 混凝土铰支座构造桥梁工程系桥梁工程系7.2

35、 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 混凝土铰支座利用颈缩混凝土的双向或三向应力状态使其承压能力提高，铰的颈缩比越大，它的容许压力或容许压应力就越大。当转角较小时，通过铰部位的混凝土变形就可以转动；而当转角较大时，铰的颈缩部位混凝土就会开裂，此时混凝土的压应力急剧增大。在混凝土破裂前，铰颈缩部位的边缘应力可达约8倍的混凝土棱柱体抗压强度。在持续荷载的作用下，裂缝可能由于混凝土的徐变变形部分闭合，使荷载偏心距离和转动反力矩减小。因此在确定容许转角和转动反力矩时，应根据恒载及活载情况区别对待。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 混凝土铰是一种最简单、最廉价的

36、中心可转动的支座。混凝土铰曾在桥梁中有所应用，支承反力可达10000kN。具有支座高度小，用钢量少等优点；缺点是不能调整高度，转动量少，不便于更换和维修。桥梁工程系桥梁工程系7.2.5 特殊用途支座特殊用途支座 除上述支座形式外，还有一些划分为特殊用途的支座，诸如拉力支座、减震支座和水平限位支座。1.拉压支座 拉压支座是既能承受压力又能承受拉力的支座，适用于有可能出现负反力的位置，如连续梁的边支点，斜交梁的锐角部位等。拉力支座在国内已走过二十多个年头了。1987年在上海苏州河闸桥首次使用；1997年在哈大线（哈尔滨大连）鞍山一座斜交桥中使用了100t的拉压支座，最大拉力20多吨；2001年为宜

37、昌市的一座大跨度渡槽设计的拉压兼测力支座，反力可达300t。拉压支座的主要特征为在普通支座的基础上在支座的内部或外部位置承受拉力的部件，支座除可正常转动和滑动外，使之可传递垂直方向的压力和拉力。7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 对于固定盆式橡胶支座，可以在盆式橡胶支座中心穿一根预应力钢筋，钢筋则套在喇叭状的套管内，并可作微小的位移，预应力钢筋应按照1.2倍的上拨力进行预加应力，以使支座不会因锚杆伸长而脱开；也可在靠近盆式支座的两侧（与跨长方垂直）布置预应力钢筋，已构成能使支座转动的软垫缓冲层，使支座能承受拉力，

38、如图7.26所示。对盆式橡胶支座的活动支座，预应力拉杆只能设在支座两侧的转动轴上 桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造图7.26 拉压支座桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 2.减震支座 减震支座是一种应用在地震多发区的新型桥梁支座。它是利用阻尼和摩擦耗能，使桥梁阻尼增大，消减最大地震力峰值，减缓强烈地震力的动力反应和冲击作用。常用的减震支座有盆式橡胶支座和辊轴减震支座等。3.限位支座 当斜拉桥或者悬索桥在跨径很大时，为减轻结构自重，其主梁常常设计成相当纤细的结构，尤其当采用悬浮体系时，其主梁便具有自振周期长、隔振性能好的力学特

39、性。为了保持这种优良动力特性，对于承受横向荷载（风力，地震作用）的主梁，不仅要求能限制主梁横向位移的约束而且还要求这种约束具有一定的弹性，此时需要设置限位支座。桥梁工程系桥梁工程系7.2 桥梁支座的类型和构造桥梁支座的类型和构造 通常限位支座由固定在塔身上的限位块、和芯部具有高阻尼粘弹性的橡胶块以及靠在主梁侧壁的钢板构成（图7.27）。这种限位支座装置不仅能限制主梁的横向位移，同时对悬浮的主梁也能起到在纵方向上的“迟滞”的阻力作用。图7.27 限位支座构造图桥梁工程系桥梁工程系 在具体进行一座桥梁的设计时，首先要分析支座所受的竖向力和水平力以及所需适应的位移和转角。然后由此来确定支座相关尺寸，

40、进行强度、位移（广义位移）和稳定性验算。钢支座的设计主要包括支座的平面尺寸，支座上、下板的厚度和圆弧面（弧形、摇轴及辊轴）的曲面半径的设计，固定支座还要验算销钉及锚栓等受剪材料的抗剪强度。橡胶支座的设计主要包括支座的平面尺寸、支座厚度、支座偏转量和抗滑稳定性等。铁路桥梁钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座的设计主要按现行铁路桥梁钢支座（TBT1853-2006）、铁路桥梁板式橡胶支座（TBT1893-1987）和铁路桥梁盆式橡胶支座（TBT2331-2004）进行设计。7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算桥梁工程系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算 公路桥梁制

41、作设计应遵循公路桥梁板式橡胶支座（JT391-2004）和公路桥梁盆式橡胶支座（JT391-1999）。工程上的一般中小桥梁直接通常初算预估支座最大反力，从桥梁支座厂选配使用。7.3.1 设计内容 1.作用与梁端变形种类 制作设计考虑的作用包括 恒载反力：梁体自重、人行道及桥面铺装等重量。活载反力：按公路、铁路车辆活载计算，有冲击力时要计入活载冲击系数。桥梁工程系桥梁工程系 横向离心力：在支座的设计中计算离心力时应考虑由于离心力的作用点移至支座顶面时所产生的影响。风荷载：梁体上的风力作用点假设在梁半高度线上。验算支座时，纵向风力不予计算，只计横向风荷载，同时计入横向风荷载作用点移至支座顶时所产

42、生的的影响。制动力或牵引力：根据规定，制动力或牵引力作用点在轨顶以上2m（铁路）或桥面以上1.8m（公路，无牵引力），但不计作用点所产生的竖向力或力矩。铁路制动力或牵引力不考虑特种荷载。7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算桥梁工程系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算 温度影响 设计支座时应计入梁部结构受温度变化引起的梁体纵向变形（即活动支点的纵向水平位移）或由此引起的影响力。钢筋混凝土线膨胀系数为0.000010，钢的线膨胀系数为0.0000118。混凝土的收缩影响 按桥规规定，梁体混凝土收缩的影响按假定用降低温度的方法来计算。对于整体灌注的混凝土相当于降低

43、温度20；对于整体灌注的钢筋混凝土结构相当于降低15；分段灌注的按10计算；装配式钢筋混凝土结构适当降低510。列车横向摇摆力：作用于轨顶面，其值为5.5kN/，横向摇摆力不与离心力、风力同时计算。一般不考虑空车时的横向摇摆力。桥梁工程系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算 其它情况：预应力混凝土梁的徐变变形，活载引起的梁端位移，地震区还应考虑地震作用，再就是应考虑梁体的斜置的影响。支座在水平方向上的位移包括纵向位移和横向位移。支座纵向位移有温度伸缩位移、混凝土收缩徐变位移、活载作用下的梁体翼缘纵向伸长、下部结构位移以及一些诸如在地震等作用下的特殊位移；支座横向位移有温度

44、变位、混凝土收缩徐变位移、活载作用下的梁体翼缘横向伸长、斜交桥和弯梁桥荷载引起的横向变位。、桥梁工程系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算（2）荷载组合进行作用组合计算时，需要根据具体规范规定，选取同方向作用按最不利状态进行组合。竖向作用：恒载支反力（计入梁自重，人行道及轨道等重）；活载支反力（计入冲击力）；离心力所产生的竖向力 ；风力所引起的竖向力纵向水平作用：制动力或牵引力；风力；支座摩擦力或温度变化；支座变形所引起的水平力；水平地震力（只计恒载），地震力不与制动力或牵引力组合。横向水平作用：离心力；风力；列车摇摆力;水平地震力。桥梁工程系桥梁工程系（3）验算内容支座

45、设计验算内容包括控制截面的压应力、弯曲应力和剪应力；弧面与平面的接触应力；上下锚栓及销钉的剪应力；抗倾覆和滑移稳定性；梁底与支座接触处及墩台支承垫石的压应力（计入活动支座移动后的偏移情况）；焊接应力；7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算桥梁工程系桥梁工程系 其它计算情况应满足相应规范的要求。例如，客运专线、城际高速、城市轨道交通、高架桥等都有各自的特殊要求，计算时要符合特殊要求。支座还有在上述相应荷载作用下沿纵、横向的转角。将以上各种支座反力和变位计算结果按桥规的规定组合，进行支座设计。下面主要以弧形钢板支座、板式橡胶支座和盆式橡胶支座的设计计算为例来介绍。7.3 桥梁支座的设计和

46、计算桥梁支座的设计和计算桥梁工程系桥梁工程系 7.3.2 弧形支座的设计与计算 弧形钢板的设计计算主要包括确定平面尺寸a和b，支座垫板的厚度h，弧形钢板的弧面半径r，固定支座还要验算销钉（齿板）及锚栓等的抗剪强度计算简图如图7.28所示。（1）钢板平面尺寸的确定。平面尺寸a和b的确定应根据梁底和墩台顶面混凝土的局部承压强度要求而定。主梁的荷载和活载（包括冲击力）反力N通过支座上垫板与梁底的接触面以及下垫板与墩台顶的接触面由上向下传递，考虑到接触面间的传递压力时属于对混凝土和圬工的局部承压情况，所以对钢板的平面尺寸必须做局部承压强度的验算。7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算桥梁工程

47、系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算图7.28 弧形钢板计算示意桥梁工程系桥梁工程系7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算 当按极限状态设计时，由下式确定计算反力；式中：荷载引起的支座反力；荷载安全系数，对于结构自重，当其产生的效应与汽车产生的效应同号时取为1.2；异号时取为0.9；其它荷载情况取为1.4；结构重要性系数，当计算跨径小于50m时，取为1.0；在50m100m时，取为1.03；大于100m时取为1.05；荷载组合系数，对于荷载组合为基本可变荷载的一种或几种与永久荷载的一种或几种相组合取为1.00；对于结构自重、预应力、土重及土侧压力中的一种或几种

48、与地震力相组合取为0.77；其它荷载组合取为0.80 issNN10cj cjN1s0s桥梁工程系桥梁工程系 局部承压强度条件为：（7-4）式中：a、b支座垫板的平面尺寸，a为顺桥向边长，b为横桥向边长；构件受压安全系数，按混凝土或圬工材料由桥规查得；混凝土或圬工的抗压标准强度；局部承压时标准强度的提高系数，按下式设计计算：（7-5）其中：局部承压时按规定取用的计算面积；局部承压面积。7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算cjNmbaRabmbaRdAcAcdAA桥梁工程系桥梁工程系 通常实际中设计钢板尺寸时，横桥向边长取等于或略小于支承处的梁肋宽度，边长比约为0.61.0。下钢垫板

49、要比上垫板小2mm，是由于预留齿槽板的焊接需要。（2）支承垫板厚度h的确定。把垫板作为承受均布荷载的悬臂梁，由梁的最大弯矩按容许应力法确定h。7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算22N75.0167.0N125.0bhabhaawh得：143bNawNw1b由下式确定：（7-6）式中：桥上全部恒载与活载（包括冲击力）所产生的支承反力；铸钢材料的容许弯曲应力；下垫板宽度；桥梁工程系桥梁工程系对于支座要考虑由于温度变化等因素，上垫板有一个允许的最大水平位移，此时由力平衡条件知垫板上作用着线性分布荷载。理论分析表明这种情况下最不利截面的弯矩值要比无位移时的小，因此不需要验算上垫板偏移后的

50、受力情况。而计入由此引起的附加弯矩，于是公式变为7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算h abNaw2143 （7-7）桥梁工程系桥梁工程系（3）下垫板弧面半径r的确定。两块钢板接触传力时，弧面半径由接触应力的强度条件来确定。很明显，弧面半径越小时接触面上的应力越集中，那么接触应力也越大，根据赫尔茨公式进行计算：（7-8）式中 铸钢弹性模量；上下垫板之间的线接触长度；铸钢自由接触时的容许局部承压应力。因此7.3 桥梁支座的设计和计算桥梁支座的设计和计算rbNE1max423.0cE1bc210.179(79)cNErb桥梁工程系桥梁工程系（4）齿板（或销钉）的抗剪强度计算。仍按容许应