支座的设计与计算
带刚性环耳式支座的设计和计算
圆筒壳体的外径D04240圆筒壳体壁厚扣除壁厚附加量后的厚度δ018.5圆筒体上有效加强宽度Ls308.0785614垫板圆筒的外径D014270垫板厚度扣除壁厚附加量后的厚度δ0120垫板圆筒上有效加强宽度Lsi321.4560623刚性环的宽度B200刚性环的厚度T20垫板的厚度δ120圆筒壳体的壁厚δ20组合截面的惯性轴X-X的位置a190.9068503惯性轴直径Ds4298.186299刚性环对于惯性轴X-X的惯性矩I146389555.04垫板对于惯性轴X-X的惯性矩I22558029.689壳体有效加强段对于惯性轴X-X的惯性矩I39621957.004组合截面对于惯性轴X-X的惯性矩I58569541.74计算支座处作用于刚性环上的力外载荷作用在容器上的力矩 (取操作重量时,M32164911外力矩即为M；取试验重量时，取风弯矩的30%，不计地震弯矩）支座与基础接触面中心的直径。
（当缺少此数D b4720据时，可按地脚螺栓中心圆直径来计算）设备重量，可分别考虑操作重量和试验重量W225000耳试支座的数目n6作用于一个支座上的支座反力F b42043.06653反力Fb至壳体的力臂。
（设有垫板时，至圆筒b245壳体的外表面；不设垫板时，至圆筒壳体壁截面的中心）耳式支座的高度h550刚性环上的作用力F18728.27509计算刚性环组合截面上的内力和应力θ0.523598776惯性轴的半径Rs2149.09315支座处内力矩Mr34856400.5周向力Tr16219.162应力σ114.5917037刚性环材料的许用应力［σ］170两支座中间处组合截面的面积A16590.69247内力矩Mr3628055.012周向力Tr18728.27509应力σ7.041647248。
板式橡胶支座的设计计算
7.3 板式橡胶支座的设计计算板式橡胶支座的设计计算包括确定支座尺寸，验算支座受压偏转角情况及验算支座的抗滑稳定性。
1．确定支座的平面尺寸桥梁支座设计过程实际上是一个成品支座选配的过程，一般可根据主梁的实际情况，先假设板式橡胶支座的平面尺寸或直径d ，然后根据板式橡胶支座的构造规定（加劲板与支座边缘的最小距离不应小于5mm ）确定加劲钢板尺寸b a l l ×b a l l 00×或直径，从而计算出加劲钢板的面积0d b a e l l A 00×=或。
然后根据橡胶支座的压应力不超过它们相应的压应力限值的要求来验算假设的平面尺寸是否满足设计要求。
橡胶支座压应力按式（7.1）计算：4/20d A e π= c eckA R σσ≤=（7.1） 式中：——支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）；e A ck R ——支座使用阶段的压力标准值，车道荷载应计入冲击系数；c σ2．确定支座的厚度现（见图7.8），因此要确定支座的厚度h 生的支座剪切变形值。
显然，水平位移之间应满足下列关系：l ∆l ∆][ααtg t tg el ≤∆=式中，[]αtg 为橡胶片的容许剪切角正切值，对于硬度为55°～60°的氯丁橡胶，规范规定，当不计汽车制动力作用时采用0.5，计及汽车制动力时可采用0.7。
因此上式可写成:不计制动力时 t l e ∆≥2 (7.2)计入制动力时 l e t ∆≥43.1 (7.3) 式中：t e ——支座橡胶层总厚度，u es es l es e t t n t t ,,)1(+−+=；u es t ,、、——分别为支座上、下层和中间层橡胶层厚度；l es t ,es t n ——加劲钢板层数；l ∆——g l ∆=∆(不计制动力时)或bk F g l ∆+∆=∆(计入制动力时)；g ∆——上部结构由温度、混凝土收缩和徐变等作用标准值引起的支座的水平位移； Fbk ∆——由车道荷载制动力引起的一个支座上的水平位移。
支座的设计
3.1 桥墩类型和主要材料
1、 上部构造为装配式预应力混凝土空心板； 2、 预制板全长：（伸缩缝宽4cm）； 3、 桥墩型式：圆端型实体重力式桥墩； 4、 桥墩材料：墩帽用C25钢筋混凝土，墩身和基础用20号片
石混凝土； 5、 地基：岩石地基，地基容许承载力。
3.2 桥墩截面尺寸拟定
2.3 支座平面尺寸的确定
橡胶支座的平面尺寸。a×b要由橡胶板本身的抗压强度、梁 部或墩台顶混凝土的局部承压强度等三方面因素全面考虑后来 确定。在一般情况下，尺寸a×b多由橡胶支座的强度来控制。
对于橡胶板 式中：—支座压力标准值，汽车荷载应计入冲击系数；
—橡胶支座使用阶段的平均压应力限值，；S应 在范围内取用。
3.6m，对于实体桥墩，不考虑活载冲击力。
单孔单列 双孔双列
3、纵向力计算
1 汽车制动力
制动力按布置载荷载长度内的一行汽车车道荷载的10%计算,且制动 力不得小于90KN，本桥为双向两车道，采用一个车道的汽车重力。
Fb不应小于90KN，取90KN。 ②制动力对墩身各截面产生的弯矩
1——1截面 5——5截面 基底截面
1、偏心距计算
1——1截面 组合II
式中y——截面重心至偏心方向截面边缘的距离。 满足规范要求。
5——5截面 组合II
满足规范要求。
2、强度计算
按《桥规》（JTG D2004）中第3.0.2条的规定，对1——1、5——5 截面强度进行验算。
1——1截面 组合I
m--截面形状系数,对箱形或矩形截面取8； ；
15.46
515.9
1.488
15.46
17.51
725.4
1.648
17.51
桥梁支座的设计计算与实践案例
桥梁支座的设计计算与实践案例桥梁是人类在交通与运输领域中的重要基础设施，而桥梁的支座则是连接桥梁与地基之间的关键组成部分。
支座的设计计算与实践是确保桥梁结构安全可靠的重要一环。
作为建筑工程行业的教授和专家，我希望通过本文详细分析桥梁支座的设计计算与实践，展示我的经验和专业知识。
首先，桥梁支座设计的基本原则是确保桥梁结构的传力合理、变形控制良好、耐久性能优良。
在进行支座设计时，我们必须考虑到桥梁的结构形式、纵向及横向力的传递原理、使用环境等因素。
同时，我们也需要遵循国家相关标准和规范，如《公路桥梁设计规范》、《铁路桥涵设计细则》等。
支座设计的计算过程需要详细测量桥梁的几何尺寸和荷载情况。
首先，我们要了解桥梁的荷载特点，包括静荷载、动荷载、温度变化等因素。
通过现场实测和荷载计算，我们可以获得桥梁各个部位的荷载大小和分布。
然后，结合桥梁的结构形式和材料特性，进行力学分析和计算，确定支座所承受的压力、剪力和弯矩等力的大小。
最后，根据设计原则和要求，选择合适的支座类型和参数进行设计。
在桥梁施工过程中，支座的安装和调整也是十分重要的环节。
在实际操作中，我们通常采用组合式支座，并通过调整螺栓和垫块等方法，使支座保持平稳并确保桥梁的水平度。
此外，在桥梁的运营和维护过程中，我们还需定期检查支座的状态，确保其正常工作，及时修复或更换不良或老化的支座。
下面，我将通过一个实际的桥梁支座设计与实践案例，进一步说明上述原理和方法的应用。
案例：某铁路桥梁的支座设计与实践该桥梁位于某铁路干线上，全长100米，包含5个主梁，横跨一条大江。
为确保桥梁的稳定和安全，我们进行以下设计计算与实践：1. 桥梁荷载与力学分析：通过实测和计算，该桥梁的荷载特点为静荷载为2000 kN，动荷载为2500 kN。
结合主梁形式和材料特性，进行力学分析，得出主梁在不同主跨段的受力情况。
2. 支座种类和参数选择：考虑到桥梁的结构形式和荷载特点，我们选择了球式气压支座作为支座类型，并根据支座压力和桥梁变形控制要求，确定了支座参数。
容器支座计算
1、计算条件容器设计压力p=0.6MPa 容器壳设计温度t=50℃设计温度下材质许用应σ]=容器筒体内直径Di=2800mm 容器总高度Ho= 容器筒体名义厚度δn=12mm 支撑高度/支座底板离地面 厚度附加量C=C1+C2=1mm 支座底板到壳体质心 壳体保温层厚度δt=0mm 偏心载荷Ge= 操作状态下设备总质量mo=35000kg 偏心距Se=2、水平风载荷实取风载作用外直径D0=2824mm考虑到公式计算值可能不全面 风载作用外 设置地区10m高度处的基本风压qo=550N/m2 查GB50009 壳体质心距地面高度H t=附录E中表E.5风载荷Pw=12114.96N 风压高度变化3、水平地震力 重力加速度g=9.81m/s2 地震载荷Pe= 地震影响系数a=0.24按表20选取水平载荷P=4、支座承受载荷 选用支座型号:A1JB/T4712.3表3～表5支座数量n= 支座的筋板和底板材料:Q235A 支座本体允许载荷[Q]=250KN不均匀系数k= b2=280mm计算支座安装尺寸D = l2=300mm 查JB/T4712.3表3～表5s1=130mm实际支座安装尺寸D =δ3=14mm 支座实际承受=5、支座处圆筒所受支座弯矩校核(带垫板支座)支座载荷校 设计温度下筒体材料许用应力[σ]=113mm支座处圆筒所受的支座 筒体有效厚度δe=11mm 由此查找[ML]设计压力p=0.6MPa 壳体许用弯矩[ML]=支座处圆筒所受的支座弯矩校支座尺寸容器壳体材质:Q235B许用应力[σ]=113MPa 查许用应力表容器总高度Ho=6500mm离地面高度H=5000mm体质心距离h=1500mm偏心载荷Ge=10000N偏心距Se=2000mm作用外直径D0=2824mm体质心距地面高度H t=6500mm 按此值及地面类别选取系数fi 度变化系数fi=1按Ht及地面类别查表22地震载荷Pe=82404N水平载荷P=85432.74N支座数量n=4一般为4个,承受静力载荷,直径≤700mm的容器可以采用2个不均匀系数k=0.83支座安装尺寸D=3178.222mm支座安装尺寸D=3178mm际承受载荷Q=153.0478KN载荷校核结论:合格!的支座弯矩ML=26.01813KN.m用弯矩[ML]=37.34KN.m 以[σ]、δe、p查JB/T4712.3附录B中表B.1～B.4并采用内插法弯矩校核结论:合格!内插法公式：X1=0.8 Y1=0.026968X=0.866667 Y=0.032675X2=0.9 Y2=0.035529。
支座预偏量的计算与设置
支座预偏量的计算与设置1.结构变形的考虑：结构在荷载作用下可能发生较大的变形，例如温度变化、载荷变动等。
为了保证结构的稳定性，需要在支座设计过程中考虑这些变形，并合理地设置预偏量。
通常情况下，支座预偏量一般与结构变形有关。
2.支座预偏量的计算方法：支座预偏量的计算方法通常需要考虑结构的受力情况和变形特性。
常用的计算方法包括经验法、试验法和数值模拟法。
其中，经验法是基于过往工程经验和实测数据进行计算，有一定的参考意义；试验法是通过实际试验进行测定，可以获得较为准确的结果；数值模拟法是利用计算机模拟软件进行支座预偏量的计算和分析，可以考虑更多的因素和复杂的结构情况。
3.支座预偏量的设置原则：支座预偏量的设置需要考虑以下原则：（1）保证结构在正常使用和工作状态下具有合理的受力和位移特性，以确保结构的安全性和稳定性；（2）考虑结构变形的影响，合理地设置预偏量，使结构变形能够在一定的范围内进行调整和补偿，同时避免结构超调；（3）根据实际情况和工程要求，进行定量计算和调整，避免过度设置预偏量，从而导致不必要的成本和资源浪费。
4.支座预偏量的施工管理：支座预偏量的施工管理是保证设置效果的关键环节。
在施工过程中，需要进行精确的测量和调整，确保支座预偏量的准确性和有效性。
同时，需要留有一定的余量和调整空间，以便在需要的时候进行进一步的调整和修正。
总之，支座预偏量的计算与设置是结构设计和施工过程中的重要环节，需要综合考虑结构的受力情况、变形特性和实际要求，在保证结构安全和稳定的前提下，进行合理的计算和调整。
通过科学的计算和精确的施工管理，可以确保结构在使用过程中的稳定性和安全性。
板式橡胶支座的设计与计算
矩形支座：S =
l0al0b
2tes (l0a + l0b )
圆形支座：
S=
d0
4tes
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第七章 梁式桥支座
4. 验算支座的抗滑移稳定性：
——保证支座与砼间有足够的摩擦力来抵抗水平力 板式橡胶支座: （1）不计制动力时：
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第七章 梁式桥支座
1、确定支座的平面尺寸
——由橡胶板的抗压强度和梁部或墩台顶砼的局 部承压强度确定
对橡胶板：
σ
=
Rck Ae
≤σc
（7.1）
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第七章 梁式桥支座
对混凝土: Ncj ≤ lalb βRab /γm
⎧ ⎪
µRGk
≥ 1.4Ge
⋅ Ag
⋅ ∆l te
⎨ ⎪⎩
µRck
≥
1.4Ge
⋅
Ag
⋅
∆l te
+ Fbk
思考题
1、桥梁支座的功能是什么？公路桥支座有哪些 类型？
2、详述板式橡胶支座和盆是橡胶支座的构造？ 板式橡胶支座和盆式橡胶支座的活动机理分 别是什么？后者有哪些优点？
3、桥梁支座布置时应依据什么原则？ 4、如何设计板式橡胶支座？
36℃，安全设计等级取二级。边主梁人群最大支点反力 17.7KN，车道集中荷载最大支点反力110.70KN，车道均 布 荷 载 最 大 支 点 反 力 44.5KN ， 恒 载 支 点 反 力 标 准 值 =157.00KN。假设梁的抗弯刚度B=0.19877×107KN/m2， 确定：支座的型号和规格。
支座的设计与计算
B、盆式橡胶支座吨位大主要用于超静定结构， 如连续梁桥、刚构桥、大跨度拱桥等。
钢构件 与橡胶 组合而 成
盆式橡胶支座的一般构造图
球型钢支座的一般构造图
抗震型支座：球型钢支座、铅芯橡胶支座等
规范规定： 1、弯、坡、斜、宽桥梁宜选用圆形板式橡胶 支座； 2、安装支座时，必须保证上下表面、梁底面 及墩台支承面的水平； 3、墩台构造应满足更换支座的要求。
概述
作用： 1、传递上部结构恒载和活载引起的竖向力、水 平力到下部墩台； 2、保证结构在各种荷载下自由变形，以符合计 算力学模型。
竖向力： 结构自重反力、活载最大反力；应计入
汽车冲击影响；支座应考虑是否上拔，计算 最大上拔力。
水平力： 直线桥计算纵向水平力，斜弯桥考虑离
心力、风力等；纵向水平力考虑汽车的制动 力、摩阻力、风力、温度力等；
板式橡胶支座的设计与计算
板式橡胶支座的计算内容：
1、确定支座平面尺寸axb（d）及h； 2、验算支座受压偏转，当梁端发生转动后， 支座不致于与梁底脱空形成局部承压； 3、验算支座的抗滑性能。
板式橡胶支座的基本设计参数：
1、支座使用阶段的平均压应力限值 c 10.0MPa 2、橡胶支座剪变模量 Ge
结构自重的支座 反力标准值
支座平面毛面积
不计制动力
RGk
1.4Ge Ag
l te
计制动力
Rck
1.4Ge Ag
l te
Fbk
（结构自重＋0.5 倍汽车荷载）的
汽车荷载引起的 制动力标准值
支座反力标准值
聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力计算：
结构自重的支座 反力标准值
支座平面毛面积
不计制动力 f RGk Ge Ag tan
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概述
作用： 1、传递上部结构恒载和活载引起的竖向力、水 平力到下部墩台； 2、保证结构在各种荷载下自由变形，以符合计 算力学模型。
竖向力： 结构自重反力、活载最大反力；应计入
汽车冲击影响；支座力： 直线桥计算纵向水平力，斜弯桥考虑离
心力、风力等；纵向水平力考虑汽车的制动 力、摩阻力、风力、温度力等；
板式橡胶支座的设计与计算
板式橡胶支座的计算内容：
1、确定支座平面尺寸axb（d）及h； 2、验算支座受压偏转，当梁端发生转动后， 支座不致于与梁底脱空形成局部承压； 3、验算支座的抗滑性能。
板式橡胶支座的基本设计参数：
1、支座使用阶段的平均压应力限值 c 10.0MPa 2、橡胶支座剪变模量 Ge
A Rck e c
支座压力标准值
2、板式橡胶支座橡胶层总厚度：
1）满足剪切变形要求
不计制动力 te 2 2l 2t 计入制动力 te 1.43 2l 2t
l
由上部结构温度变化、砼收缩和徐变等作用标准值引 起的剪切变形和纵向力标准值产生的支座剪切变形。
t 在横桥向平行于不大于2％的墩台横坡上设置，由支 座承压标准值平行于横坡方向分力产生的剪切变形。
选定支座尺寸，确定支座厚度，进行偏转、抗滑验算。
B、盆式橡胶支座吨位大主要用于超静定结构， 如连续梁桥、刚构桥、大跨度拱桥等。
钢构件 与橡胶 组合而 成
盆式橡胶支座的一般构造图
球型钢支座的一般构造图
抗震型支座：球型钢支座、铅芯橡胶支座等
规范规定： 1、弯、坡、斜、宽桥梁宜选用圆形板式橡胶 支座； 2、安装支座时，必须保证上下表面、梁底面 及墩台支承面的水平； 3、墩台构造应满足更换支座的要求。
连续梁桥的支座设置
支座的类型和构造
支座的选用与桥梁跨径、支座反力、梁体水平 变位等有关；
1、简易垫层支座——沥青油毛毡 2、橡胶支座：板式、盆式橡胶支座 3、钢支座：球型 4、抗震型支座：铅芯橡胶支座
A、（矩形、圆形）板式橡胶支座吨位、变形 不大，大量用于简支（板梁、T梁）梁桥
由多层橡 胶与薄钢 板镶嵌、 粘合、硫 化而成
计制动力 f Rck Ge Ag tan
（结构自重＋汽车 荷载）的支座反力 标准值
支座作业
简支梁跨径 l=19.5m, R恒=164.68KN, R汽=166.65KN, R 人=4.49KN,汽车冲击系数u＝0.23. 建议支座尺寸选用 axb=20x18cm,中间橡胶层t=0.5cm,温差△T=35℃.；上 下层橡胶片厚度定为0.25cm,中间层0.5cm,每片薄钢板 0.2cm。活载跨中挠度f=1.28cm.
固定支座：可传递竖向、 水平力，保证支承处转 动；
活动支座（单向、双 向）：只传递竖向压力， 保证支承处主梁转动、 水平移动。
设置支座的一般原则
有利于结构受力，有效释放附加内力，尤其利于 墩台传递纵向、横向水平力。 1、简支梁：一端固定、一端活动； 2、多跨连续梁：一个桥墩设置固定支座，一般 位于中间桥墩，其余墩台设活动支座； 3、悬臂梁：锚固跨一侧设固定，另一侧活动； 4、T构桥挂孔：按简支梁处理； 5、尽可能避免拉力支座； 6、固定支座的布置应利于桥墩的受力。
板式橡胶支座的计算：
4、板式橡胶支座加劲钢板，且最小厚度不小于2mm
应力校正系数1.3
一块加劲钢板上、下橡胶层厚度
ts
K p Rc（k tes,u
Ae s
tes
）
,l
加劲钢板轴向拉应力限值，取钢 材屈服强度0.65倍
加劲钢板与支座边缘最小距离不应小于5mm，上下 保护层厚度不应小于2.5mm。
板式橡胶支座的抗滑稳定性计算：
结构自重的支座 反力标准值
支座平面毛面积
不计制动力
RGk
1.4Ge Ag
l te
计制动力
Rck
1.4Ge Ag
l te
Fbk
（结构自重＋0.5 倍汽车荷载）的
汽车荷载引起的 制动力标准值
支座反力标准值
聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力计算：
结构自重的支座 反力标准值
支座平面毛面积
不计制动力 f RGk Ge Ag tan
3、橡胶弹性体体积模量 Eb 2000MPa
板式橡胶支座的基本设计参数：
4、支座与不同接触面的摩擦系数 支座与混凝土接触 0.3 支座与钢板接触 0.2 聚四氟乙烯板与不锈钢板接触 f
板式橡胶支座的基本设计参数：
5、橡胶支座剪切角 正切值限值： 不计制动力 tan 0.5 计入制动力 tan 0.7
6、橡胶支座抗压弹性模量和支座形状系数的公式：
Ee 5.4GeS 2 （5 S 12）
矩形支座
S
l0al0b
2tes (l0a l0b )
圆形支座 S d0 l0a、l0b、d0 －钢4板tes尺寸；
tes －支座中间层单层橡胶厚度。
板式橡胶支座的计算：
1、板式橡胶支座有效承压（加劲钢板）面积：
板式橡胶支座的计算：
2）保证受压稳定要求
支座直径
矩形支座
la 10
te
la 5
圆形支座
d 10
te
d 5
支座短边长度
3、板式橡胶支座竖向平均压缩变形
c,m
Rck te Ae Ee
Rck te Ae Eb
la 2
c,m
0.07te
由上部结构挠曲在支座顶面引起的倾角，及支座 直接设置于不大于1％纵坡的梁底下，在支座顶面 产生的纵坡坡角（rad）。