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规划设计
公路桥梁板式橡胶支座设计及计算
潘文涛
(武汉山海桥梁设计咨询有限公司,河北武汉430077)
摘要:在公路桥梁项目中,支座的设计是否合理,直接关系到公路桥梁的质量和性能,近些年来桥梁板式橡胶支座的应用日益
广泛,对此本文探讨公路桥梁板式橡胶支座设计及计算方法。
关键词:公路桥梁;板式橡胶支座;设计;计算
中图分类号:U443.361文献标识码:A文章编号:1674-3024(2016)07ー140-02
前
向力主要包括活载支点反力以及结构自身重力的反作用力等
等,本次项目中设计人员在计算活载支点反力时,尽可能选择
公路桥梁板式橡胶支座公路桥梁中应用的较为广泛,尤其
最不利的位置进行加载和计算,并且计入冲击效应
是在一些中小跨径的公路桥梁项目中,此类支座的应用十分普
板式橡胶支座受到的水平方向的力包括横向水平力和纵向
遍,基于上述形势,如何做好桥梁板式橡胶支座的设计和计算
水平力,上部混凝土结构收缩和温度変化引起的支座变形、汽
工作,成为了备受关注的热点问题,为了促进公路桥梁的质量
车牽引力、风力等因素,都会产生水平力,本项目设计人员在
和性能,保障桥梁的使用寿命,有必要深入研究公路桥梁板式
公路桥梁板式橡胶支座的设计和计算过程中,认真分析支座所
橡胶支座设计及计算方法。
承受的各种竖向力和水平力,力争为后续的设计和计算工作提
1工程实例
供有力依据。
某公路桥梁项目,桥长19.8m,采用预应力混凝土五片式
4公路桥梁板式橡胶支座的设计计算
形梁,梁两端设厚度相等的板式橡胶支座,计算跨径し为9534.1确定支座的平面尺寸
已知支座设计和计算的相关参数如表1所示。
在确定板式橡胶支座的平面尺寸时,设计人员应该充分考
表1:支座设计和计算相关参数
虑到墩台顶以及梁部混凝土的局部承压强度、橡胶板自身抗压
项目
参数
强度等各方面因素,一般情况下,公路桥梁板式橡胶支座应该
支座压力标准值(KN)
354.12
符合表2的要求。
结构自重引起的反力标准值(KN)
162,7
表2:板式橡胶支座平面尺寸的要求
公路级荷载和人群荷载作用下产生的跨中挠度
1.82
极限抗压强度抗压弹性模量E「常温下剪变模量G
人群荷载引起的支座反力标准值(KN
7.47
(Mpa)
(Mpa)
公路‖级荷载引起的支座反力标准值(KN)
70
5.4GS2
1.0
依据当地气象条件确定的主梁计算温差(C
其中S为形状系数,可以通过下式进行计算:
下面本文以该项目为例,分析公路桥梁板式橡胶支座设计
及计算方法
2(a+b)8
2公路桥梁板式橡胶支座的设计理念
式中a和b分别为支座短边尺寸(顺桥向)、支座长边尺寸
(横桥向);δ为中间层橡胶片厚度。经过计算该项目中支座平
首先,在公路桥梁板式橡胶支座的设计过程中,一定要做
面尺寸为18×20=360cm。
好各项验算工作,包括剪切变形验算、强度验算等等。其次,
4.2确定支座的形状
设计人员一定要对局部总应変进行严格校核,防止板式橡胶支
通常情况下,公路桥梁板式橡胶支座应该具备2层以上的
座在投入使用之后由于局部应变过大而导致断裂问题。再次
加劲钢板,并且所有钢板都应该包在橡胶弹性材料之内,在满
整个设计过程一定要严格遵守相关规定,依据相关规范,本次
足上述要求的基础上,设计人员在板式橡胶支座的设计过程中
公路桥梁工程中板式橡胶支座设计工作坚持以下几点思路
(1)设计方案中所用的橡胶材料一定要严格筛选,橡胶材
可以根据工程项目的实际情况来确定支座的形状,可以圆形支
座、矩形板式支座等等。
料的扯断伸长率等参数必须要符合标准。
4.3确定支座厚度
2)合理控制局部总应变设计上限值,保证一定的强度储
在公路桥梁板式橡胶支座的使用过程中,主要是通过全部
备
(3)在设计初期,应认真计算橡胶支座无剪切压缩条件下
橡胶片的剪切变形来实现梁的水平位移,橡胶片厚度t和梁体
水平位移Δ之间具备以下关系:
的应力,同时对其他工作状态下的应力进行计算,并绘制应力
应变曲线图。
tanγ=≤ tan y
(4)确保橡胶支座的局部总应変小于设计上限值
3公路桥梁板式橡胶支座的受力分析
式中[tany]为櫲胶片容许剪切角正切值,依据相关规范标
准,若计入汽车荷载制动力,那么[any]可以取0.7,若不计入
在公路桥梁板式橡胶支座的实际使用过程中,所承受的竖汽车荷載制动力,则tany]可取05。
由此可以得出下式:
140建筑建材装饰
规划设计
t≥1.43(?g+△p)
上部结构在恒载作用下,受到温度变化等因素的影响,会
u RGEL 4GA
产生作用于支座上的水平位移,即为△g;汽车荷载制动力也会
引起作用于支座上的水平位移,即为△p,?p可以通过下式选
而在计入汽车制动力时支座的抗滑稳定性要符合下式要
行计算
Ht
R。=1.4GA+F
2gab
式中H为作用支座上的汽车荷载制动力。
式中μ为摩擦系数,橡胶和钢板之间的摩擦系数一般取
为了确保板式橡胶支座的稳定性,相关规范标注中明确指
0.3,而橡胶与砼之间的摩擦系数一般为0.3;R。是结构自重引
出,支座厚度不能超过支座顺桥向边长的0.2倍。
起的支座反力标准值;A是支座平面毛面积;Rc是结构自重标
结合上述内容,在公路桥梁板式橡胶支座的设计和计算过
准值和0.5倍汽车荷载标准值引起的支座反力;F是汽车荷载引
程中,设计人员首先需要明确橡胶片总厚度,之后要确定金属
起的制动力标准值
加劲薄板的总厚度,这样就能够确定支座的总厚度。经过计算,5总结
本次项目中支座总厚度为2.8cm。
4.4验算支座的偏转状况
桥梁支座对整座桥梁的性能和质量具有重要影响,只有做
当主梁在荷载作用下出现挠曲变形现象时,梁端会产生转好支座设计和计算工作,才能保证结构受力合理,保障公路桥
角θ,与此同时支座也会产生线性压缩変形,为了避免发生局梁的使用寿命,如今大型运输工具的应用越来越广泛,对公路
部承压问题,就要防止支座偏转时橡胶与梁底发生脱空,因此桥梁的性能提出了更高的要求,同时也给公路桥梁项目的设计
支座偏转状况应该满足下式
和施工带来了更加严峻的挑战。本文分析了板式橡胶支座的应
Rtr
用日益广泛,对此本文旨在为相关工作者开辟思路
≥
参考文献
式中δc为支座平均压缩变形;R为支座压力标准;E。和
郝生.公路桥梁板式橡胶支座设计理念与局部总应变验
E5分别是支座抗压弹性模量、橡胶弹性体体积模量,E一般取
算[.交通世界(建养.机械),2013(Z1):218-219.
2000mpa
]汤虎,李建中.地震动特性对公路桥梁板式橡胶支座滑动
在满足上述条件的同时,支座偏转状况还应该符合相关规反应影响.工程力学,2013(10):154-161,170.
范标准,依据相关规定,橡胶支座的竖向平均压缩变形不能够
3]马少卿浅析公