2 支座的设计2.1 板式橡胶支座的选用板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合压制而成。

有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，能将上部构造的反力可靠地传递给墩台；有良好的弹性，以适应梁端的转动；又有较大的剪切变形，以满足上部构造的水平位移。

板式橡胶支座与原用的钢支座相比，有构造简单，安装方便；节约钢材，价格低廉，养护简便，易于更换等优点；且建筑高度低，对桥梁设计与降低造价有益；有良好的隔震作用，可减少活载与地震力对建筑物的冲击作用。

因此本设计选用板式橡胶支座。

采用天然橡胶，适用温度为-40℃~60℃（环境温度-23℃~37.4℃），硬度取60。

2.2 计算支座反力根据上部结构计算结果，梁体自身构造产生的支座反力标准值为ck R ，599.607.65260.59229.1557.131154.12ck R kN =++++=，其结构自重引起的支座反力标准值为867.84Gk R kN =，公路－Ⅰ级荷载引起的支座反力标准值为229.15kN ，人群荷载标准值57.13kN,公路－Ⅰ级和人群荷载23.0/r q kN m =作用下产生的跨中挠度为9.8f mm =；根据当地的气象资料，主梁的计算温差57t C ∆=︒。

2.3 支座平面尺寸的确定所需支座面积：25221154.12115412 1.210[]10000/Rck kN A mm mm kN mσ====⨯ （2-1） 于主梁底板宽为1.6m ，故初步选定板式橡胶支座的平面尺寸为：a=600mm （顺桥向），b=700mm ，52524.210 1.210A mm mm =⨯>⨯，故采用中间层橡胶片厚度t=15mm 。

2.3.1 计算支座的平面形状系数S()()60070010.7782215600700a b S mm t a b ⋅⨯===>+⨯⨯+，并且12< (2-2)2.3.2 计算橡胶支座的抗压弹性模量225.4 5.4 1.010.77626.36e e E G S MPa ==⨯⨯= (2-3)式中：e G 为常温下支座抗剪弹性模量，取 1.0e G MPa =。

2.3.3 验算橡胶支座的承压强度[]1154.122748100.60.7ck c c R kPa MPa a b σσ===<=⨯⨯，满足规范要求。

(2-4) 式中：[]c σ为橡胶支座使用阶段的平均压应力限值。

2.4 确定支座的厚度1．假设支座水平放置，且不考虑混凝土收缩和徐变的影响。

主梁的计算温差为57t C ∆=︒，温度变形由主梁两端均摊，则每一支座的水平位移g∆为：5111.01057(340260)0.98722g t l cm α-'∆=⋅∆⋅=⨯⨯⨯⨯+= (2-5)式中：α为混凝土的线膨胀系数；l '为简支梁的计算跨径。

2．为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移p ∆，首先要确定作用在每一支座上的制动力T H ：对于34.02m 桥跨，一个设计车道上公路－Ⅰ级车道荷载总重为：296.0510.534.02653.26k k P q l kN +⋅=+⨯=，则其制动力标准值为653.2610%65.33kN ⨯=,但按《桥规》，不得小于90kN ，故取总制动力为90kN 参与计算，5片梁共10个支座，作用于一个支座上的制动力90910bk F kN ==。

3．确定需要的橡胶片总厚度e t ： 不计汽车制动力：220.987 1.974e g t cm ≥∆=⨯=(2-6)计入汽车制动力：0.9871.4190.70.72 1.060702ge bke a bt cm F G l l ∆≥==--⨯⨯⨯ (2-7)式中：e G 为支座剪变模量，常温下 1.0e G MPa =。

同时，考虑到橡胶支座的稳定性，《桥规》规定e t 应满足：0.20.26012e t a cm ≤=⨯=（a 为矩形支座短边尺寸）选用5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚8mm ，中间层厚15mm ，薄钢板厚5mm ，则橡胶片总厚度：2831561 6.1 1.974e t mm cm cm =⨯+⨯==>且小于9cm （合格）4．支座总厚：40.5 6.128.1e h t cm =+⨯=+=2.5 支座偏转情况的验算1．由下式计算支座的平均压缩变形：,1154.120.0611154.120.0610.2680.0840.3520.60.7626.360.60.72000ck e ck e c m e b R t R t cm a b E a b E δ⋅⋅⨯⨯=+=+=+=⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯(2-8)式中：为橡胶体积模量，2000b E MPa =。

按《桥规》规定，满足0.070.07 6.10.427e t cm δ≤=⨯=，即0.3520.427cm cm ≤，合格。

2．计算梁端转角θ：由关系式45384gl f EI=和324gl EI θ=可得：351616162455l gl fEI l l θ⎛⎫=⋅=⎪⎝⎭(2-9) 设结构自重作用下，主梁处于水平状态。

已知公路－Ⅰ级荷载作用下的跨中挠度0.98f cm =，代入上式得：160.980.0009253402rad θ⨯==⨯3．验算偏转情况：,600.000920.027622c m a cm θδ⨯≥== 即,0.3070.02760.2457c m cm cm δ=>=，验算合格，支座不会落空。

2.6 验算支座的抗滑稳定性1．计算温度变化引起的水平力：30.9870.60.7 1.01067.966.1g t e eH a b G kN t ∆=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯= (2-10) 2．为了保证橡胶支座与梁底或与墩底顶面间不发生相对滑动，则应满足以下条件1）0.31010.98303.29ck R kN μ=⨯=1.4 1.467.969104.144t bk H F kN +=⨯+=则303.29104.144kN kN >（合格）2）0.3867.84260.352 1.495.144GK t R kN H kN μ=⨯=>=（合格）结果表明，支座不会发生相对滑动。

由以上分析，本设计选用的支座型号为GJZ600×700×81。

3 桥墩构造设计3.1 桥墩类型和主要材料桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩。

主要材料：混凝土采用C35混凝土；主筋采用HRB400钢筋；钢筋混凝土容重取325kN m γ=。

强度标准值：轴心抗压：23.4ck f MPa =，轴心抗拉： 2.20tk f MPa = 强度设计值：轴心抗压：16.1cd f MPa =，轴心抗拉： 1.52td f MPa = 混凝土的弹性模量：43.2510c E MPa =⨯3.2 桥墩截面尺寸拟定根据沈阳至阜新公路桥的设计资料，参照《公路桥涵设计手册—墩台与基础》中的计算实例以及按照有关的规定，先初步拟定桥梁桥墩的尺寸，如图3-1所示，然后进行配筋设计和验算，如不符合要求，进行必要的修改。

图3-1 桥墩一般构造/ cm Fig 3-1 Pier general structure/ cm将墩柱的圆形截面换算为0.8倍的方形截面时，a=0.8d=0.8×150=120cm ，故()800 1.15954.5min 950950d a l cm ⎧-+⨯=⎡⎤⎪⎣⎦==⎨⎪⎩由于盖梁的跨高比950/ 5.95160l h ==>，故可按一般构件进行相关计算和验算；盖梁的悬臂端0.21501854022524016022x d a l h cm -⨯=++=+=>=，也属于一般的钢筋混凝土悬臂梁。

3.3 盖梁计算盖梁截面尺寸见图3-2。

图3-2 盖梁尺寸/ cmFig 3-2 The size of bent cap/ cm3.3.1 垂直荷载计算1）盖梁自重及内力计算（表3-1）2）活载计算(1)活载横向分配：荷载对称布置用杠杆法,非对称布置用铰接板法。

表3-1 盖梁自重及内力表Table 3-1 The dead-weight and internal force of bent cap 截面编号自重/KN 弯矩/KNm剪力/KN左右注：766.506kN q =∑，钢筋混凝土容重取325kNm γ=。

a.单列公路－I 级荷载对称布置：图3-3 单列公路－I 级荷载对称布置Fig 3-3 single row road - I level of load symmetrical arrangement12560mcq mcq mcq mcq ====12165651800.52310310mcq mcq +⎛⎫==⨯+= ⎪⎝⎭1-10.5×（0.7+1.0259）×1.05×2.4×25=54.366 -54.366×0.492=-26.748-54.366-54.3662-20.5×（1.0259+1.6）×1.85×2.4×25=1453.74-54.366×2.342-145.74×0.856=-252.079 -200.106 -200.1063-31.15×1.6×2.4×25=110.4-54.366×3.492-145.74×2.006-110.4×0.5×1.15=-545.681 -310.5064564-40.1×1.6×2.4×25=9.6-54.366×3.592-145.74×2.106-110.4×0.675+9.36×0.05=-576.251 446.4446.45-53.1×1.6×2.4×25=297.6-54.366×6.692-145.74×5.206-110.4×3.775+9.6⨯3.15+297.6×1.55=-1047.780 148.8148.86-61.55×1.6×2.4×25=148.8-54.366×8.242-145.74×6.756-110.4×5.325+9.6×4.7+297.6×3.1+148.8×0.775=-937.584b.双列公路－I级荷载对称布置：图3-4 双列公路－I级荷载对称布置Fig 3-4 two row road - I level of load symmetrical arrangement160mcq mcq==251900.355 2310mcq mcq ⎛⎫==⨯=⎪⎝⎭341220220900.855 2310310310mcq mcq ⎛⎫==⨯++=⎪⎝⎭c．三列公路－I级荷载对称布置：图3-5 三列公路－I级荷载对称布置Fig 3-5 three row road - I level of load symmetrical arrangement160mcq mcq==251652450.5 2310310mcq mcq ⎛⎫==+=⎪⎝⎭3416524521 2310310mcq mcq ⎛⎫==+⨯=⎪⎝⎭d．四列公路－I级荷载对称布置：图3-6 四列公路－I级荷载对称布置Fig 3-6 Four row road - I level of load asymmetrical arrangement161900.145 2310mcq mcq ⎛⎫===⎪⎝⎭25190901302200.855 2310310310mcq mcq+⎛⎫==++=⎪⎝⎭341909013021 2310310mcq mcq+⎛⎫==+⨯=⎪⎝⎭e．五列公路－I级荷载对称布置：图3-7 五列公路－I级荷载对称布置Fig 3-7 five row road - I level of load asymmetrical arrangement160.5mcq mcq==25165651801 2310310mcq mcq+⎛⎫==+=⎪⎝⎭341mcq mcq== f．公路－I级荷载非对称布置：图3-8 公路－I 级荷载非对称布置Fig 3-8 road - I level of load symmetrical arrangement①单列公路-Ⅰ级荷载非对称布置110.57220.28612cq m =⨯=210.48520.24262cq m =⨯=310.35450.17732cq m =⨯=()410.13150.11910.12532cq m =⨯+=()51=0.09870.08960.09422cq m ⨯+=()610.0850.07580.08052cq m =⨯+=②双列公路-Ⅰ级荷载非对称布置()110.57220.23000.18410.49322cq m =⨯++=()210.24270.24250.23450.20630.4632cq m =⨯+++=()310.16850.18600.19930.21970.38682cq m =⨯+++=()410.17310.14670.13150.11910.28522cq m =⨯+++=()51=0.12950.10990.09870.08960.21392cq m ⨯+++=()610.10910.09280.08510.07580.18412cq m =⨯+++=③三列公路-Ⅰ级荷载非对称布置()110.49320.15560.12650.63432cq m =+⨯+=()210.46300.18420.15010.63022cq m =+⨯+=()310.38680.22090.19290.59372cq m =+⨯+=()410.22090.19290.17310.14670.13150.11910.49212cq m =⨯+++++=()51=0.18420.15010.12950.10990.09870.08960.38102cq m ⨯+++++=()610.15560.12650.10910.09280.08510.07580.32252cq m =⨯+++++=④四列公路-Ⅰ级荷载非对称布置()110.63430.10910.09280.73532cq m =+⨯+=()210.63020.12950.10990.74992cq m =+⨯+=()310.59370.17310.14670.75362cq m =+⨯+=()410.19930.21970.49210.70162cq m =⨯++=()51=0.23450.20630.38100.60142cq m ⨯++=()610.23000.1840.32250.52962cq m =⨯++=⑤五列公路-Ⅰ级荷载非对称布置()110.73530.08510.07580.81582cq m =+⨯+=()210.74990.09870.08960.84412cq m =+⨯+=()310.75360.13150.11910.87892cq m =+⨯+=40.17140.18890.20270.22310.220910.87960.18830.17310.14230.13150.11702cq m ++++⎛⎫=⨯= ⎪+++++⎝⎭50.24270.24250.2350.2020.1841=0.83660.1440.1290.1070.0990.0882cq m +++++⎛⎫⨯= ⎪++++⎝⎭60.3090.2560.2300.170.15610.79930.1220.1090.090.08340.07322cq m +++++⎛⎫=⨯= ⎪++++⎝⎭(2)公路－I 级荷载顺桥行驶：296.05k P kN =；10.5/k q kN m = a.单孔单列公路－I 级荷载01=B ，()211.029296.0510.5350.49 1.029491.0672B kN =⨯+⨯-⨯⨯=12491.067B B B kN =+=图3-9 公路－I 级荷载单孔单列布置Fig 3-9 Road - I level of load single-hole and single row arrangementb ．双孔单列公路－I 级荷载图3-10 公路－I 级荷载双孔单列布置Fig 3-10 Road - I level of load two-hole and single row arrangement1110.534.02 1.0178.6052B kN =⨯⨯⨯=()2 1.029296.0510.53520.492 1.0291050.362B kN =⨯+⨯⨯-⨯⨯=1280.09361.86441.95B B B kN =+=+=(3)活载横向分配后各梁支点反力： 计算式为：i cqi R m B =⨯ 计算结果见表3-2。