球型钢支座刚度计算
球形支座计算书
WJKGZ-1250GD球型支座设计计算书编制:审核:批准:设计单位:丰泽工程橡胶科技开发股份有限公司WJKGZ-1250GD球型支座计算书1.设计依据建筑抗震设计规范GB50011-2001;钢结构设计规范GB50017-2003;铸钢节点应用技术规程CECS 235:2008;球型支座技术条件GB/T17955-2000。
2.设计数据输入支座的性能参数:竖向压力P=1250000N水平剪力H=1310000N竖向拉力F=600000N转角θ=0.02rad3.材料选择支座受力件选用铸钢ZG275-485H和ZG270-500;摩擦件选用聚四氟乙烯(PTFE);密封材料选用天然橡胶(NR)4.材料强度设计值铸钢ZG275-485H的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=215N/mm2, 铸钢ZG270-500的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=210N/mm2, 焊缝强度设计值f f w=160N/mm2,聚四氟乙烯(PTFE)的强度设计值f s=30 N/mm2。
5.支座的传力路径外力——上座板——不锈钢板——平面四氟板——球芯——球面四氟板——底座。
6.水平剪力传力路径:外力——上座板——底座。
7.设计计算(附计算书图)计算思路:设计计算首先对支座在给定的单一力学状态(即压、剪)下分别进行强度计算;然后对支座进行折算应力强度计算。
从剪力传力路径可以看出,水平力在支座内是支座上支座板与支座底座相互作用,计算受剪时作用面压应力和上支座板外圆筒臂折算应力,同时计算下座板弯曲应力和焊缝。
7强度计算7.1 支座承受压力时压应力计算从压力传力路径可以看出,支座承受压力时整个传力链上最薄弱的件是聚四氟乙烯板,因此、只对聚四氟乙烯板计算。
四氟板在水平面投影直径:D1=260mm受压面积:S=πD12/4=3.14*2602/4=53066 mm2压应力:σ=P/S=1250000/53066=23.6N/ mm2σ=23.6 N/ mm2<f s=30 N/ mm2。
弹性球型钢支座力学性能有限元分析方法
第33卷第5期 2017年10月结构工程师Structural EngineersVol. 33 , No. 5Oct. 2017弹性球型钢支座力学性能有限元分析方法于敬海1!3张中宇2赵腾4(1.天津大学建筑设计研究院，天津300073 $2.天津大学建筑工程学院，天津300072 $3.天津房屋建筑钢结构技术工程中心，天津300072$4.华夏幸福基业股份有限公司，北京100027)摘要大跨空间结构中，支座起着连接上部屋盖结构与下部主体结构的重要作用，研究支座在外部荷载下的实际受力性能对空间结构的设计有重要意义。
利用ABAQUS软件，对大跨度空间结构中的典型支座---弹性球型钢支座做有限元分析。
将有限元分析计算的支座刚度值与定型产品支座设计刚度值做比较，验证有限元模型合理可靠。
深入分析弹性球型钢支座在外部荷载下的应力分布状态，探讨了支座的受力性能，为空间大跨度屋顶结构整体计算分析的支座简化提供参考。
关键词大跨空间结构，弹性球型钢支座，支座刚度，有限元分析Finite Element Analysis Metliod for MechanicalProperties of Elastic Steel Ball BearingsYUJinghai1，3ZHANGZhongyu2ZHAOTeng4(1. Architectural Design andResearch Institute of Tianjin University，Tianjin 300073, China $2. School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072, China $3. Tianjin Steel Building Structure Engineering Center，Tianjin 300072，China $4. China happiness foundation Limited by Share L td.，Beijing 10027，China)Abstract In long-sj^an spatial structures，bearings play a n important role as a connection between the upperand lower parts of tlie main structure.It is of great importance to studymechanical performance actual external loads.Based on ABAQUS，finite element analysis ofelastic steel bai bearings in a typical large-span spatial structure was paring bearing stiffness obtained from the finite element analysiswitlithe norminal value，rationality o f tliefinite element model was verified.The in-depth finite element analysisresults show the stress state of elastic steel baibearing，whichprovides a reference of simplified analysis of such bearings in large-span roof structures.Keywords long-span spatial structure，elastic steel ball bearing，bearing stiffness，finite element analysis〇引言大跨度空间屋面结构通过支座节点支承于下部主体结构，设计中常采用理想刚接、铰接或弹性连接模拟支座，对上部结构进行分析，而较少分析支座的实际受力性能。
支座计算
支座计算原桥台支座型号：GYZF 4 d250×65 现选用GYZF 4 d400×65 原桥墩支座型号：GYZ d350×66 现选用GYZ d500×70一、 桥台支座1、确定支座的平面尺寸现选用GYZF 4 d400×65mm ，上下层橡胶片单层厚2.5mm ，中间层橡胶片单层厚t es =9.5mm ，加劲钢板单层厚t 0=4mm ，四氟滑板厚t f =2mm 。
支座反力R ck =964KN R Gk =626.18KN①、计算支座的平面形状系数S ：圆形支座S=est d 40d 0=d-5×2=400-10=390mmS=5.94390⨯=10.26S=10.26符合规范规定的“5≤S ≤12”②计算橡胶支座的弹性模量：抗压弹性模量Ee=5.4G e S 2 Ee=5.4×1.0×10.262=568.45Mpa③验算支座的承压强度δcδc =eck A R A e =42d πδc =23)10390(14.34964-⨯⨯⨯ =8073.8Kpaδc =8073.8Kpa ＜[]c δ=10000Kpa 符合规范要求2、 确定支座的厚度①、 主梁的计算温差本桥地处寒冷地区，公路桥梁结构的最高有效温度标准值为34℃ 最低有效温度标准值为-10℃。
主梁的计算温差为Δt=34-(-10)=44℃。
温差变形由两端桥台的支座均摊，则每个支座承受的水平位移Δg=0.5αc •Δt •LΔg=0.5×10-5×44×(2500×3+18)=1.65cm②、 汽车荷载制动力引起的水平位移Δp一个设计车道上公路—Ⅰ级车道荷载总重为：（260+10.5×75）×10％=104.75KN 。
根据《桥规》，公路—Ⅰ级汽车荷载制动力标准值不得小于165KN 。
经比较，汽车荷载制动力取165KN 参与计算。
(整理)QZ型球形钢支座.
QZ型球形钢支座QZ型球形钢支座特点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，与盆式支座相比具有下列优点：1、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；2、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.3、支座各向转动性能一致，适用于宽桥、曲线桥；4、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。
QZ型球形钢支座示意图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QZ型球形钢支座主要技术性能1、支座反力（坚向承载力）分为16级：1000，1500，2000，2500，3000，4000，5000，6000，7000，8000，9000，10000，12500，15000，17500，20000kN，大于20000kN时单独设计加工。
2、支座设计转角分为0.01 0.015和0.02rad。
3、支座设计位移量：顺桥向：1000～2500KN，e=±50mm;3000～1000kN;e=±50mm, ±100mm和±150mm。
横桥向：采用DX多向活动支座，e=±20mm。
设计位移量根据工程需要可进行变更。
4、支座设计摩擦系数在聚四氟乙烯板有硅脂润滑条件下，应力为30Mpa左右时，取值如下：常温（-25℃～+60℃）0.03；低温（-40℃～+40℃）0.055、支座可承受的水平力：纵向活动支座（ZX）横桥向水平力为支座反力的10%；固定支座（GD）承受水平力为支座反力的10%。
KQGZ抗震型球形钢支座KQGZ抗震型球形钢支座特点1、KQGZ抗震球钢支座可万向转动，万向承载，能很好地满足上部结构各种荷载（如恒载、活载、风、地震力等）所产生的反力的传迅、转动、移动要求，保证反力合力集中、明确、可靠。
球型支座理论和设计
球型支座和减隔震球型支座摘要：球型支座由于优点较多而得以在我国进行推广，并由铁研院编制了相关的技术条件规程。
本文试图通过对支座受力情况以及支座的核心构件进行阐述，使得读者对球型支座及其设计方法有一定的了解。
为了适应桥梁减隔震设计理念的推广，本文还对减隔震球型支座加以阐述。
关键词：球型支座，规程，PTFE，减震和隔震一、绪论大吨位支座（High Load Bearings）的发明和使用是随着桥梁的跨度和承重量的增长而产生的。
大吨位支座根据其组成构件的不同而分为板式橡胶支座（Stell-Rainforced Elastomeric Bearings）、盆式橡胶支座(Pot Bearings)和球型支座(Spherical PTFE Bearings)，以及利用各类型支座的优点组合而成的各类支座。
参见图1可知，板式橡胶支座依靠钢板之间的橡胶竖向和水平变形，支座产生转动和水平位移。
盆式橡胶支座依靠钢盆内的橡胶板竖向变形，支座产生转动，依靠聚四氟乙烯板（简称PTFE板）和中间衬板的水平滑移，支座产生水平位移。
球型支座则是利用曲面PTFE板和不锈钢板之间的滑动，支座产生转动，利用平面PTFE板二、球型支座2.1 球型支座的分类球型支座，或者称为球型PTFE支座，其核心部分是由一个具有外凸球面的支座板以及一个具有内凹球面的支座板，以及两者之间的PTFE球面凸板和与之接触的金属板球面凹板（通常是不锈钢板）所形成的滑移曲面组成。
球型支座还采用由PTFE平板和不锈钢板构成u u （14.6.3.1-1）其中H u 为水平荷载设计值，Pu 为竖向荷载设计值，μ为摩擦系数。
公式的编号采用规范中的编号，下同。
弯距设计值Mu 是由于沿着PTFE 曲板的摩擦力（其方向与曲面相切）对曲面球心的积分产生。
AASHTO 规定Mu 取值为：（1）当支座没有水平滑动构件组时u u M P R μ= （14.6.3.2-1）（2）当支座采用水平滑动构件组时2u u M P R μ= （14.6.3.2-2）其中R 是球形滑移面的半径。
刚度的公式
刚度的公式刚度是一个在物理学和工程学中经常会碰到的概念。
那刚度的公式到底是啥呢？咱今天就来好好说道说道。
先来说说啥是刚度哈。
比如说你有一根弹簧，你使劲去拉它或者压它，它抵抗你这种拉扯或者挤压的能力，就叫刚度。
刚度越大，就越难让它变形；刚度越小，稍微使点劲它就变形得厉害。
刚度的公式呢，通常用 K 来表示刚度，它等于力 F 除以产生的位移x ，也就是 K = F / x 。
这个公式看起来简单，但是里面的学问可大着呢！给您讲个我之前碰到的事儿。
有一次，我在一个工厂里参观，看到工人们正在测试一批新生产的弹簧。
他们把不同大小的力作用在弹簧上，然后测量弹簧的伸长量。
这时候我就发现，那些看起来比较粗、材质比较好的弹簧，在同样大小的力作用下，伸长的长度就比较小，算出来的刚度就大。
而那些细细的、材质一般的弹簧，稍微一用力就伸得老长，刚度就小得多。
这就好比咱们生活中的一些例子。
比如说建房子，房子的柱子就像弹簧，刚度大的柱子能更好地承受上面的重量，房子就更稳固。
要是柱子刚度小，稍微有点风吹草动，可能房子就摇摇欲坠啦。
再比如说汽车的悬挂系统。
好的悬挂系统刚度适中，在过坑洼路面的时候，既能保证车身的平稳，又不会让乘客觉得颠得难受。
如果悬挂刚度太大，就会感觉硬邦邦的，一点小颠簸都能传到车里；要是刚度太小，车就像坐船一样晃悠，也不安全。
在实际的工程应用中，计算刚度可不能马虎。
要考虑材料的特性、结构的形状和尺寸等等因素。
比如说同样是一根钢梁，如果它的横截面越大，刚度就越大；如果材料的强度越高，刚度也会相应提高。
回到我们最开始的那个公式 K = F / x ，这里面的力 F 可不是随便加的，得根据实际情况来分析。
位移 x 也得精确测量，一点点的误差都可能导致刚度计算的不准确。
总之，刚度的公式虽然简单，但是要真正理解和运用好它，还需要我们结合实际情况，仔细分析各种因素。
就像我们解决生活中的问题一样，不能只看表面，得深入思考，才能找到最合适的解决办法。
圆形支撑刚度计算方法
圆形支撑刚度计算方法
圆形支撑的刚度可以通过多种方法进行计算。
其中一种常用的
方法是使用弹性力学的理论来计算圆形支撑的刚度。
在这种方法中，可以使用以下公式来计算圆形支撑的刚度：
K = (E A) / L.
其中，K代表支撑的刚度，E代表弹性模量，A代表支撑的横截
面积，L代表支撑的长度。
这个公式适用于简单的圆形支撑，比如
弹簧或者柱状支撑。
另一种常用的方法是有限元分析。
有限元分析是一种工程计算
方法，通过将结构分割成许多小的有限元素，然后对每个元素进行
力学分析，最后将它们组合起来得到整个结构的行为。
通过有限元
分析可以更精确地计算圆形支撑的刚度，考虑到了材料的非线性和
几何形状的复杂性。
除了这两种方法，还有其他一些方法可以用来计算圆形支撑的
刚度，比如试验测定法、理论推导法等。
不同的方法适用于不同的
情况，选择合适的方法需要考虑到支撑的具体形状、材料特性、工
程要求等因素。
总的来说，计算圆形支撑的刚度需要考虑到多个因素，包括支撑的形状、材料特性、工程要求等，可以根据具体情况选择合适的计算方法来进行计算。
抗震组建模参考(精)
抗震组建模参考(精)抗震组建模参考（一）（仅供参考）轴承的模拟方法：sap模型中支座的模拟方法：一、注意事项：1．非线性模型的屈服前刚度和屈服后刚度注意填写在“非线性分析工况使用的属性”当中。
非线性直接积分分析过程中，“线性分析工况使用的属性”，这些属性不起作用，因而建议不填写。
在非线性模态叠加积分分析过程中，“线性分析条件中使用的属性”起作用（用于计算非线性结构等效弹性系统的模态）。
对于减震器，无需填充。
对于非线性支承，取初始弹性刚度的1/10作为等效弹性刚度。
2．剪切中心的位置：无论怎样建立模型，剪切中心应当填写link单元的距离j点的绝对距离。
一般取在支座高度的中心点处（或真实的接触面或摩擦面处）3.因为我们使用瑞利阻尼，所以我们没有使用集中阻尼，并且没有填写轴承的阻尼选项。
二、性能目标：支座的性能目标通常是：在P1概率下，支座不会发生剪切破坏。
在P2概率下，支座可能发生剪切破坏。
剪切破坏的判断方法是：支座承载方向上的剪切需求不小于设计承载力的20%，主要通过设计剪切销来实现。
三、具体模拟方法：连续梁桥的实际承载形式包括：1）板式橡胶支座：2）盆式支座：3）球钢支座：4）双曲面球面减振隔震轴承：1.在弹性模型中的模拟方法：（反应谱分析或线性时程计算）。
1）板式橡胶支座：假设支座没有失稳或其他剪切破坏，在SAP中使用弹性连杆单元进行模拟橡胶支座竖向刚度的计算公式：轴向－抗压弹性模量e＝66s-162，s为形状系数橡胶支座水平刚度计算公式：剪力-GA/∑ T、 G橡胶支座的剪切模量，∑T支座中的橡胶面积和橡胶层总厚度。
2）盆式固定支座：假定支座不发生剪切破坏，可以采用body直接固定，有时为了提取支座的竖向受力（恒载作用下）或剪力方便，可采用弹性link单元模拟。
盆式固定支座竖向刚度计算公式：假定轴向设计承载力压缩小于2%，KH=恒载竖向力/（0.02*支承高度）盆式固定支座水平剪切刚度的计算公式：设计承载力×（10～20）％/0.005（屈服位移5mm），盆式活动轴承：假设轴承完全剪切并沿滑动方向滑动，则可使用主体释放改变方向的自由度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
球型钢支座刚度计算
球型钢支座的刚度计算涉及到结构工程中的力学和材料力学知识。
在进行计算时，需要考虑支座的几何形状、材料特性以及受力
情况等因素。
以下是一些可能涉及到的计算步骤和考虑因素：
1. 几何形状，球型钢支座通常由球形底座和上部承载结构组成。
在计算刚度时，需要考虑球形底座的直径、高度以及上部承载结构
的形状和尺寸。
2. 材料特性，钢材的弹性模量和泊松比是计算支座刚度的重要
参数。
这些参数可以通过材料试验或者材料规范中的数据获取。
3. 受力情况，在计算刚度时，需要考虑支座在实际工程中所受
到的荷载情况，包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
这些荷载将会
影响支座的变形和受力情况，进而影响支座的刚度。
4. 弹性支座的计算，对于球型钢支座来说，通常会考虑其为弹
性支座的情况。
在计算刚度时，需要考虑支座的弹性变形，以及荷
载对支座产生的变形和应力情况。
5. 计算方法，在进行刚度计算时，可以采用有限元分析、解析计算或者经验公式等不同的方法。
根据具体情况选择合适的计算方法进行刚度计算。
在实际工程中，支座的刚度计算是结构设计中重要的一部分，需要综合考虑上述因素，并且需要符合相关的设计规范和标准。
希望以上信息能够对你有所帮助。