公路橋梁板式橡膠支座設(shè)計選型及計算

1、第1頁共5頁公路橋梁板式橡膠支座設(shè)計選型及計算公路橋梁板式橡膠支座設(shè)計選型及計算張忠效張忠效鄭秀琦鄭秀琦(北京建達(dá)道橋咨詢有限公司駐贛辦，江西南昌330029)摘要：摘要：從工程設(shè)計出發(fā)，論述了公路橋梁板式橡膠支座材料、形狀、尺寸的選用及計算方法，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對支座選型時易范的錯誤和一些經(jīng)驗數(shù)值進(jìn)行了集中講解和列舉，還特別提出了支座橡膠層總厚度和四氟滑板支座選型的計算方法，可供設(shè)計參考。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：公路橋梁；板式橡膠支座；選

2、型；計算方法；實例分析中圖分類號：中圖分類號：U443.36文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ASpecificationChoicetheComputationalMethodofPlateTypeElastomericPadBearingfHighwayBridgesinDesignZHANGZhonghao，ZHENGXiuqi(Beijingjiaroadbridgeconsultingcompany’sOfficeinJiangXi，N

3、anchang330029，China)Abstract:Embarkingfromtheengineeringdesignthearticlediscusseshowtothematerialtheshapethesizeoftheplatetypeelastomericpadbearingcalculatethem.Italsointroducessomemistakeseasytocommitedsomeexperienceval

4、ueofingtheplatetypeelastomericpadbearingfromactualproject.Thearticleespeciallyelabatesthecomputationalmethodofthethicknessoflatexsplatetypeelastomericpadbearingthechoiceofpolytetrafluoethyleneslideplatetypepadbearing.Iti

5、shopedthatitcanprovidesomereferencesfthebridgedesign.Keywds:Highwaybridges；Platetypeelastomericpadbearings；Specificationchoice；Computationalmethod；Analyzethetypicalexample橋梁支座的主要功能是將上部結(jié)構(gòu)反力可靠地傳遞給墩臺，并同時完成梁體結(jié)構(gòu)受力所需的變形(水平位移及轉(zhuǎn)

6、角)。與其它類型的橋梁支座相比較，橡膠支座具有構(gòu)造簡單、加工容易、用鋼量少、造價低、安裝方便、吸震效果好、工作性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。我國自上世紀(jì)60年代開始研發(fā)橋梁板式橡膠支座并大力推廣使用至今，取得良好的實用效果。公路橋梁橋式橡膠支座按結(jié)構(gòu)型式分為普通板式橡膠支座和四氟滑板式橡膠支座(以下簡稱四氟滑板支座)。普通板式橡膠支座由多層橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成。四氟滑板支座是于普通板式橡膠支座上按照支座尺寸大小粘結(jié)一層厚24mm的聚四

7、氟乙烯板而成。其外觀形狀及結(jié)構(gòu)見下圖：普通板式橡膠支座(實物)四氟滑板式橡膠支座(實物)t0a0bt1thtft0板式橡膠支座結(jié)構(gòu)示意目前，橋梁板式橡膠支座制作材料不同、規(guī)格多樣、功能各異，給橋梁設(shè)計者選型帶來一定的難度。如果選型不當(dāng)，將會帶來諸多問題，如支座承載力不夠或富余太多、支座太厚或太薄導(dǎo)致變形量太大或不足、選材不當(dāng)引起橡膠過早老化等。這些問題將直接導(dǎo)致各種橋梁病害的發(fā)生，使支座過早破壞而不得不提前更換，其帶來的高額維修費(fèi)用和不

8、良社會影響不言而喻。所以，從數(shù)以千計的規(guī)格型號中選擇合適的橋梁板式橡膠支座是設(shè)計支座的關(guān)鍵。一、了解各種橡膠材料特性一、了解各種橡膠材料特性常用的橡膠材料有：天然橡膠(NR)、氯丁橡膠(CR)和三元乙丙橡膠。三種材料各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。天然橡膠天然橡膠：具有較高的拉伸強(qiáng)度、優(yōu)異的彈性、良好的耐磨耗性和耐低溫性等多項優(yōu)良性能，是綜合性能較好的膠種。但它的耐老化性能，特別是耐臭氧老化及抗紫外線老化性能較差。氯丁橡膠氯丁橡膠：具有優(yōu)良的耐天

9、候老化和良好的耐臭氧老化性(抗臭氧老化性能比天然橡膠高12倍以上)，拉伸強(qiáng)第3頁共5頁實例分析：實例分析：有座特大橋的引橋，上部結(jié)構(gòu)為430米先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力鋼筋砼小箱梁，采用薄壁墩，肋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，引橋自成一聯(lián)，橋型圖如圖所示。汽車荷載采用公路I級，按最大升溫25，最大降溫砼收縮及徐變合計40計算溫度力。一車道制動力Fk=165kn。采用彈性基礎(chǔ)m法求得墩臺及基礎(chǔ)的抗彎剛度后，按墩臺與支座組合剛度進(jìn)行水平力分配，結(jié)果如下表所示

10、：墩臺號3#4#5#6#7#支座型號(每墩臺單排16個)GYZF4φ25065GYZφ37566GYZφ37555GYZφ37566GYZF4φ25065全部支座剛度(knm)2094440011471244001120944墩臺抗推剛度(knm)1446511913814645148743000000支座與墩臺組合抗推剛度(knm)1829512946111731084320799最大支座摩阻力(kn)263.82576.92133.

11、92576.9263.8升溫度力(kn)279.8100.93.378.1305.9降溫度力(kn)447.7161.45.3125.0489.4二車道制動力0.0122.2105.5102.30.0需要說明的是，由于3#墩和7#臺承受的溫度力大于最大支座摩阻力，四氟滑板支座將發(fā)生滑動，故汽車制動力將進(jìn)行重分配，造成制動力全部由4、5、6#墩承擔(dān)，3#墩和7#臺分配到的制動力均為0。從計算結(jié)果可以看出，作為中間墩的5#墩，承受的溫度力幾

12、為0，如減薄5#墩上的支座厚度，可增大其組合剛度，從而分配到更多的制動力，為其它墩減負(fù)，使得各墩承擔(dān)的水平力更加均衡。故在任何橋長情況下，采用各墩臺支座不等厚設(shè)計均是經(jīng)濟(jì)、合理的作法。四、橡膠支座計算中應(yīng)注意的若干問題四、橡膠支座計算中應(yīng)注意的若干問題其實際最大支座變形也必將大大小于4#和6#墩，1支座有效承壓面積支座有效承壓面積Ae計算支座壓應(yīng)力時，應(yīng)采用支座有效承壓面積（即承壓加勁鋼板面積）。同樣，計算支座形狀系數(shù)時，亦應(yīng)采用加勁鋼

13、板尺寸進(jìn)行計算。老橋規(guī)是以支座外觀尺寸代入計算的，應(yīng)注意調(diào)整我們的計算習(xí)慣。2剪變模量剪變模量Ge常溫下橡膠支座的剪變模量Ge=1.0MPa。實際設(shè)計時，Ge值應(yīng)注意按橋位所在地區(qū)氣溫條件進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)累年最冷月平均溫度的平均值為0~10℃時，Ge值應(yīng)增大20%；當(dāng)?shù)陀?0℃時，Ge值應(yīng)增大50%；當(dāng)?shù)陀?5℃時，Ge值采用2.0MPa。3支座橡膠層總厚度支座橡膠層總厚度te進(jìn)行橡膠支座厚度計算時，容易將te誤認(rèn)為是支座的總厚度t，實際上

14、te應(yīng)為支座橡膠層總厚度，即te=tnt0。其中n為支座中加勁鋼板的層數(shù)；t0為每層加勁鋼板的厚度。在一些支座參考資料（特別是一些老的參考資料）中，并沒有直接列出每種規(guī)格支座的te值，設(shè)計選型時多有不便。這時就需要根據(jù)支座形狀系數(shù)S（資料中均會給出）的計算公式矩形支座：S=圓形支座：S=)(200100lltllbaba??td104__矩形支座加勁鋼板短邊尺寸la0__矩形支座加勁鋼板長邊尺寸lb0d0__圓形支座加勁鋼板直徑t1__

15、支座中間單層橡膠片厚度，常用的t1值有5、8、11和15mm四種。反算出t1。再根據(jù)公式t=tftent0=tf2th(n1)t1nt0tf__四氟滑板厚度，或≤500mm時，tf=2mm，否則tf=3mmlb0d0th__上、下保護(hù)膠層厚度，一般為2.5mmt0__每層加勁鋼板的厚度，或≤500mm時，t0=2mm，否則t0≥2.5mm，一般為3mmlb0d0試算出n及te(n≥2層，各型號支座tf、th及t0值可能會與以上列出的常用