20m简支T形梁桥支座设计

作者：张盛国

来源：《科学与财富》2014年第12期

        摘 要：道路桥梁交通运输业的高度发展对桥梁整体性能提出了很高要求，而影响桥梁整体质量的一个关键因素便是桥梁支座，因此加强桥梁支座的设计极为重要的意义。桥梁支座的设计是否满足要求是保证了桥梁的使用寿命，减少了桥梁的维修费用关键。

        关键词：桥梁;支座;设计;关键

        1 工程概况

        本桥桥梁结构形式为3×20m简支梁桥，桥梁起点桩号K0+656m， 终点桩号K0+756m，全长100m;桥梁平面位于直线段上，双向四车道，标准宽度32m，行车道宽24m，人行道宽4m双侧布置。

        2 主要设计规范

        （1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）（4）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）（5）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）（6）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）（7）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）（8）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

        3 支座计算

        3.1选定支座的平面尺寸

        采用板式橡胶支座，按《公预规》橡胶支座的平面尺寸由橡胶板的抗拉强度和梁端或墩台混凝土的局部承压强度来确定。对橡胶板应满足：δj=N/a·b≤﹝σj﹞若选定支座平面尺寸a×b=15×20=300cm，则支座形状系数S，loa=20-1=19 cm，lab=15-1=14 cm，S=8.62。在实际选型时会发现，同种平面尺寸的橡胶支座一般会有几种支座形状系数可供选择。这是因为同种平面尺寸支座一般会采用几种不同的中间单层橡胶片厚度t1来生产，实际上这是不同型号的支座，其加劲钢板的层数往往会相差1～3层。S值小则t1相对较厚，其允许转角正切值相应较大，比较适合大跨径桥梁或梁端挠曲变形较大的情形，设计时可根据实际情况选用。还有，新桥规规定支座形状系数应在5≤S≤12范围内取用，这就使得一些按老的《公路桥涵板式橡胶支座》规范制造的橡胶支座S值可能会超出这一范围。选用时应注意核实，避免选用到不合要求的支座型号，造成日后变更设计。及时更新手头的橡胶支座参考资料能有效避免上述情形发生。即5≤s≤12，满足规范要求。式中：t—中间橡胶片厚度，取t=0.5cm，橡胶板的平均容许压应力为﹝σj﹞=10MPa，橡胶支座的剪变模量Gg=1.0MPa（常温下），橡胶板支座的抗压弹性模量Ee=5.4GeS2=350.8KN， 计算时最大支座反力为NH=153.17 KN， ;NQ=269.422KN，∑N=422.592KN。

        0.6﹪

        3.2确定支座厚度

        主梁的计算温差取△T=35℃，温度变形由两端的支座均摊，则每一个支座承受的水平位移为：△l=0.5a△TL=0.344cm 计算汽车荷载制动引起的水平位移，首先须确定作用在每一个支座上的制动力HT，对于20米桥梁可布置一行车队，汽车荷载制动力按《公桥规》，为一车道总重的10%，一车道荷载总：10.5×19.5+238=442.75KN，442.75×0.1=44.275 KN，公路一级不得小于165KN，取165KN，8根梁共16个支座，每支座承受水平力为HT=165/16=10.31 KN，按<公预规>要求，橡胶层总厚度∑t应满足：（1）不记汽车制动力时∑te≥2△l=2×0.344=0.688cm（2）计汽车制动力∑te≥1.43 △l=0.490㎝， （3）∑te≥0.2a=0.2×20=4cm选用六层钢板.七层橡胶组成橡胶支座，上下层橡胶厚度为0.25 cm，中间层厚度为0.5cm，薄刚板厚度为0.2cm，则橡胶片的总厚度为∑t=5×0.5+2×0.25=3㎝，支座总厚度为H=∑t +6×0.2=4.2㎝ （符合规范要求）

        3.3验算支座的偏转

        支座的平均压缩变形为：

        按规范要求应满足： ; ; ; ; ; ; ; ;即

        （合格）

        设恒载时主梁处于水平状态，已知公路I级荷载作用下梁端转角 

        验算偏转情况：

        3.4验算支座的抗滑稳定性

        按<公预规>规定，支座的抗滑稳定性，计入汽车制动力时：

        不计入汽车制动力时：

        RGK——由结构自重引起支座反反力标准值，Gg——橡胶支座的剪切模量，取Gg=1.0MPa，Fbk——由汽车荷载引起制动力标准值，μ——橡胶支座与混凝土表面摩阻系数0.3，Rck——结构自重标准值和0.5倍的汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力，Ag——支座平面毛面积，Ag=20×15=300 ㎝2

        （1）计入汽车制动力时，Rck=153.17+（

        μ Rck=0.3×595.66=178.698 KN

        1.4GgeAg ; ; +Fbk=1.4×0.1×300×

        （2）不计入汽车制动力时， μ RGK=0.3×153.17=45.95KN

        1.4GeAg ; ; =1.4×0.1×300×

        均满足规范要求，支座不会发生相对滑动。

        综上，合理确定支座承载力取值，不图省事凭经验保守取值，不仅能节约支座购置费用，还能减小墩台水平力，节约下部结构建设成本，经济效益和社会效益较为可观。

        4 结论

        道路桥梁交通运输业的高度发展对桥梁整体性能提出了很高要求，而影响桥梁整体质量的一个关键因素便是桥梁支座，因此加强桥梁支座的设计极为重要的意义。桥梁支座的设计是否满足要求是保证了桥梁的使用寿命，减少了桥梁的维修费用关键。本桥梁支座设计与其它类型的桥梁支座相比较，橡胶支座具有构造简单、加工容易、用钢量少、造价低、安装方便、吸震效果好、工作性能可靠等诸多优点。