19. 6
49
16. 5
23. 1
193
56
19. 0
26. 6
27
9. 5
13. 3
37
13. 5
18. 9
47
17. 5
24. 5
④G —支座抗剪弹性模量 ,查《板式橡胶支座设 计参数表》, 得支座容许抗剪弹性模量 [ G] = 1. 0
Mpa G = [ G] + [ G] ×15 % = 1. 0 + 1. 0 ×15 %
(2) 温度变化 : - 25 ℃～ + 35 ℃(使用地区的最
低和最高温度)
(3) 混凝土徐变系数 <t :
由于2μAh
=
2 ×6274 483. 4
=
26.
0cm
式中 :Ah —构件混凝土截面面积为 6274cm2 ;
μ—与大气接触的截面周边长度 483. 4cm.
且相对湿度为 75 % , 受荷时混凝土龄期 7 ～
=
15. 33 2
+
0.
74
=
8.
41mm
(6) 支座选用 GJ Z —200 ×250 ×49mm
①支座承载力 Nmax = 347. 5kN < 支座允许承
载力 500kN ;
②支座形状系数 S = 11. 11 ,满足 5 ≤S ≤12 要
求;
③支座转角正切值 tg< = 0. 0041 < 允许转角
200 ×250
500
11. 11
0. 0053
0. 0061 130
0. 0070
0. 0071 0. 0098
6. 94
0. 0125
(2) 桥面纵坡影响产生的水平位移量 :
Δli
=
N ma x
×sin< ×(Σδ1 G ×A
+
5)
式中 : ①最大支点反力 Nmax = 347. 5kN
②< —主梁纵向倾角
板式橡胶支座通常由若干层橡胶片与钢板 (以 钢板作为刚性加劲物) 组合而成 。各层橡胶与其上 下钢板经加压硫化牢固粘接成为一体 。
这种支座在竖向荷载作用下 ,嵌入橡胶片之间 的钢板将限制橡胶的侧向变形 ,垂直变形则相应减 少 ,从而可以大大提高支座的竖向刚度 (抗压刚度) 。 此时 ,支座的竖向总变形即为各层橡胶片变形的总 和 。橡胶片之间嵌入的钢板在阻止胶层侧向膨胀的 同时 ,对支座的抗剪刚度几乎没有什么影响 。支座 在水平力作用下 ,加劲橡胶支座所产生的水平位移 取决于橡胶片的净厚 。为了防止加劲钢板的锈蚀 , 板式橡胶支座上下面及四周均有橡胶保护 。 3 板式橡胶支座应满足如下条件 3. 1 支座橡胶层总厚度σ1
18. 18mm
满足规范要求 。
⑧支座平均压应力验算 :
σ=
N ma x A
=
347. 5kN 200 ×250mm
=
6.
95Mpa
查《板式橡胶支座设计参数表》得 :矩形支座容
许平均压应力[σ] = 10. 0 Mpa ,即σ< [σ] ,满足平均
压应力要求 。
⑨支座抗滑稳定性验算 :
μ×Rmin
≥1 .
列支座主要规格参数表》,选用平面尺寸为 la ×lb =
200 ×250mm ,支座形状系数 S = 11. 11 。
根据
S=2
la ×lb ×(la + lb)
×δ1
得 δ: 1
=
2
la ×(la
×lb + lb)
×S
=
2
200 ×250 ×(200 + 250) ×11.
11
= 5mm
表 1 GJ Z —矩形板式系列橡胶支座主要规格参数表
的位移量合计 :
Δl =Δlt +Δla +Δlc
= 8. 75 + 2. 5 + 4. 08
= 15. 33mm 4. 3 橡胶支座尺寸选择 :以 GJ Z —矩形板式橡胶支
座为例
(1) 计算支座中单层橡胶片厚度δ1及支座平面 尺寸选择 :
由不 计 汽 车 制 动 力 时 的 最 大 位 移 Δl = 15. 33mm ,最大支点反力 Nmax = 347. 5kN ,查《 GJ Z 系
第 4 期 辽 宁 交 通 科 技
47
桥梁板式橡胶支座的设计计算
黄秀金
(辽宁省交通勘测设计院 ,沈阳 110005)
摘 要 介绍桥梁板式橡胶支座的特性及设计 、施工要点 。 关键词 板式橡胶支座 支座橡胶层 总厚度
1 板式橡胶支座工作原理 桥梁板式橡胶支座的主要作用是将桥跨结构上
正切值 0. 0061 ;
④支座最小支点反力 Nmin = 162. 5kN > 支座
与混凝土接触的抗滑最小承载力 130kN ;
⑤不计汽车制动力时的最大位移量
Δl = 8. 41 mm < 允许值 16. 5 mm ⑥计入汽车制动力时的最大位移量
ΔL = 12. 71 mm < 允许值 23. 1 mm ⑦支座橡胶层总厚度Σσ1 : 支座总厚度为 49mm ;钢板 6 片 ,每片 2mm 厚 , 则Σσ1 = 49 - 6 ×2 = 37mm 满足 (la/ 10) ≤σ1 ≤(la/ 5) , 即 20 ≤σ1 ≤40 要求 。同时 不计制动力时σ1 ≥2ΔL = 2 ×8. 41 = 16. 82mm 计入制动力时σ1 ≥1. 43ΔL = 1. 43 ×12. 71 =
Σt —支座橡胶层总厚度 。Σt = 37mm
那么 μ, Rmin = 0. 3 ×162. 5kN = 48. 75kN
1.
4
GA
ΔD Σt
+
T
= 1. 4 ×1. 15 ×103 KN/ m2 ×0. 2 ×0. 25 m ×
9. 49mm 337. 15kN 即μRmin > 1. 4 GAΔΣDt + T ,满足抗滑要求 。 因此 ,所选支座各项指标均满足要求 。 5 采用板式橡胶支座应注意下列问题 (1) 板式橡胶支座主要规格参数表中所列出支 座承载力的变化范围为 ±10 % ; (2) 支座抗滑最小承载力一栏中 ,其值用于不 计汽车制动力时的情况 ,当计入汽车制动力时 ,应自 行计算 。当使用温度低于 - 30 ℃时 ,计算最小抗滑 承载力时应考虑抗剪弹性模量增大值 。
(1) 从满足剪切变形考虑 ,应符合下列条件 : 不计制动力时 σ1 ≥2ΔL 计入制动力时 σ1 ≥1. 43ΔL
ΔL —由上部结构温度变化 、混凝土收缩和徐 变 、桥面纵坡及制动力产生的最大位移量 ;
(2) 从保证受压稳定考虑 ,应符合下列条件 : ①矩形支座 : (la/ 10) ≤σ1 ≤(la/ 5) ②圆形支座 : (d/ 10) ≤σ1 ≤(d/ 5) 式中 :la —矩形支座短边尺寸 ; d —圆形支座直径 。 3. 2 支座形状系数 S :5 ≤S ≤12 4 板式橡胶支座的设计计算及选定方法 4. 1 设计条件 (1) 结构型式 :25m 装配式预应力混凝土简支空 心板
的恒载与活载反力传递到桥梁的墩台上 ,同时保证 桥跨结构所要求的位移与转动 ,以便使结构的实际 受力情况与计算的理论图式相符合 。根据以上要 求 ,板式橡胶支座应设计成在垂直方向具有足够的 刚度 ,从而保证在最大竖向荷载作用下 ,支座产生较 小的变形 ;在水平方向则应具有一定的柔性 ,以适应 梁体由于制动力 、温度 、混凝土的收缩 、徐变及其它 荷载作用引起的水平位移 ;同时 ,橡胶支座还应适应 梁端的转动 。在进行桥梁支座受力分析时 ,首先必 须计算每个支座上所承受的竖向力和水平力 ,根据 这些外力来选定支座的尺寸并进行强度和稳定性验 算。 2 板式橡胶支座构造特点
(3) 支座安装时 ,应尽量选择年平均气温时进 行 ,同时必须按照设计图纸标明的支座中心位置正 确就位 ,并保证支座与上 、下部结构之间紧密接触 , 不得出现空隙 。支座应尽量水平安装 ,当必须倾斜 安装时 ,最大纵坡不能超过 2 % ,且在选择支座时 , 要考虑因倾斜安装所需要增加的剪切变形影响 ,当 纵坡大于 2 %时 ,要采取措施使支座平置 。
由 tg< = 0. 41 % = 0. 0041
得 sin< = 0. 0041 ③Σδ1 —支座中间橡胶层总厚度 。 由Δl = 15. 33 mm ,取用支座总厚度δ= 49 mm , 则中间橡胶取 5 层 ,即 Σδ1 = 5 ×5mm = 25mm
28
9. 0
35
11. 5
16. 1
42
14. 0
49
(3) 汽车制动力产生的水平位移量 :
ΛLi =
T ×(Σδ1 + 5) G ×A
式中 : 汽车制 动 力
T=
16. 5kN
=
16. 1. 15
5 ×103N ×(25 ×106N/ m2 ×5
+ 5) ×10 ×104 ×10
3m - 6 m2
= 8. 61 ×10 - 3 m
= 8. 61mm
钢束总压力 :
Py = 17 ×(140 ×10 - 6 m2) ×(1395 ×106N/ m2)
= 3320100 N
= 3320. 1kN (7) 跨中截面面积 :Ah = 6274cm2
48
辽 宁 交 通 科 技 2005
(8) 主梁最大支点反力 :Nmax = 347. 5 kN (9) 主梁恒载支点反力 :Nmin = 162. 5 kN
(4) 计入汽车制动力时最大位移量ΔL :
主梁两端采用等厚度橡胶支座 ,按桥规规定制
动力产生的位移可以两端分担 ,则所选支座承担的