公路橋梁板式橡膠支座設計選型及計算

1、第1頁共5頁公路橋梁板式橡膠支座設計選型及計算公路橋梁板式橡膠支座設計選型及計算張忠效張忠效鄭秀琦鄭秀琦(北京建達道橋咨詢有限公司駐贛辦，江西南昌330029)摘要：摘要：從工程設計出發(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，可供設計參考。關鍵詞：關鍵詞：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文獻標識碼：文獻標識碼：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構反力可靠地傳遞給墩臺，并同時完成梁體結構受力所需的變形(水平位移及轉

6、角)。與其它類型的橋梁支座相比較，橡膠支座具有構造簡單、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。我國自上世紀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構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一層厚24mm的聚四

7、氟乙烯板而成。其外觀形狀及結構見下圖：普通板式橡膠支座(實物)四氟滑板式橡膠支座(實物)t0a0bt1thtft0板式橡膠支座結構示意目前，橋梁板式橡膠支座制作材料不同、規(guī)格多樣、功能各異，給橋梁設計者選型帶來一定的難度。如果選型不當，將會帶來諸多問題，如支座承載力不夠或富余太多、支座太厚或太薄導致變形量太大或不足、選材不當引起橡膠過早老化等。這些問題將直接導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計支座的關鍵。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)缺點和適用范圍。天然橡膠天然橡膠：具有較高的拉伸強度、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，上部結構為430米先簡支后連續(xù)預應力鋼筋砼小箱梁，采用薄壁墩，肋臺，鉆孔灌注樁基礎，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m法求得墩臺及基礎的抗彎剛度后，按墩臺與支座組合剛度進行水平力分配，結果如下表所示

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，故汽車制動力將進行重分配，造成制動力全部由4、5、6#墩承擔，3#墩和7#臺分配到的制動力均為0。從計算結果可以看出，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，使得各墩承擔的水平力更加均衡。故在任何橋長情況下，采用各墩臺支座不等厚設計均是經(jīng)濟、合理的作法。四、橡膠支座計算中應注意的若干問題四、橡膠支座計算中應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計算支座壓應力時，應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，亦應采用加勁鋼

13、板尺寸進行計算。老橋規(guī)是以支座外觀尺寸代入計算的，應注意調(diào)整我們的計算習慣。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。實際設計時，Ge值應注意按橋位所在地區(qū)氣溫條件進行調(diào)整。當累年最冷月平均溫度的平均值為0~10℃時，Ge值應增大20%；當?shù)陀?0℃時，Ge值應增大50%；當?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進行橡膠支座厚度計算時，容易將te誤認為是支座的總厚度t，實際上

14、te應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