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桥梁支座设计及选型计算过程案例综述
1.1桥梁支座形式确定
支座是桥梁的重要传力装置。支座布置如图3-1所示。
初步选用橡胶支座,在橡胶中附加薄钢片,因为薄钢片的约束作用,所以这种支座竖向刚度大,能够将上部结构所受的荷载可靠地传递给墩台;支座弹性好,可以满足梁端的转动;具有较好剪切变形能力,可以满足桥梁上部结构的水平位移。
图3-1简支梁支座布置图
1-桥台或桥墩;2-固定支座;3-单向活动支座
橡胶支座与其他支座相比,具有构造简单,加工方便等优点。橡胶支座的弹性能力也能减弱上下部结构所受的动力荷载,这种能力对桥梁结构的抗震性能的提高也十分有利。由于本桥的跨度较小,本设计选用矩形板式橡胶支座。
3.2支座平面尺寸选择
按《公预规》(JTG3362-2018)要求,支座平面尺寸需符合:
σj
初步拟定支座平面尺寸ab=20
则支座形状系数S计算为:
S=l
=
=13.33
S在5~12之间,满足《公预规》(JTG3362-2018)要求。
橡胶容许应力σj=10Mpa
所以:Ee
从表2-11中可知最大支座反力为:
N=N
σ
综上所述,初步选定的支座平面尺寸合理。
3.3支座厚度确定
对主梁进行计算时Δt=35℃,假设各支座均匀分摊桥梁上部构造由温度变化所引起的位移,则每个支座应承担的水平位移为:
ΔD=1
=0.
《公预规》(JTG3362-2018)规定一个车道上的制动力标准值Ht等于加载长度范围内总车道荷载的
H
因为《公预规》(JTG3362-2018)规定公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不小于160kN[17],所以取Ht
本桥梁设计每跨5个主梁共10个支座。
F
《公预规》(JTG3362-2018)规定,橡胶支座的橡胶层总厚度te
1)应满足剪切变形的要求,计算如下:
不计入汽车制动力:t
计入汽车制动力:t
2)应满足受压稳定的要求,计算如下:
从保证受压稳比考电,规形板式橡胶支座的橡胶深度te
t
te
∴te
选择加筋钢板,单层加筋钢板厚度应按下式计算:
ts
由于ts=0.48mm≤2mm,故
∴橡胶支座由4层0.2cm的薄钢片和5层上下0.25cm,中间0.5cm的薄橡胶片组成的夹层经高温硫化作用制成。
橡胶片厚度?=0.25×2+0.5×3=2.0cm≥2.0cm
支座总厚度?=2+0.2×4=2.8cm
图3-2简支梁橡胶支座尺寸图(单位:cm)
3.4支座验算
3.4.1支座偏转验算
支座平均压缩变形计算;
σ=Rct
=658.33×0.02
梁端转角计算:
f=5gl
=5×9.81×
θ=16f5l
=16×1.61×
σ=0.26c
所以,满足要求。
3.4.2支座稳定性验算
支座稳定性应符合下列条件:
计入制动力:μRck
不计制动力:μRGk
计入汽车制动力:
μ
满足要求。
不计汽车制动力:
μ
满足要求。
∴支座选用合理,不发生相对滑动。
3.5板式橡胶支座产品选配
橡胶支座产品早已形成系列,故对于一般情况下的普通桥梁来说,设计单位不必再自行设计支座,只需根据标准支座产品和支座计算结果,选用合适的橡胶支座。故此设计选用GJZ200×400×28(CR)橡胶支座。