板式橡胶支座的设计计算.pdf

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1、7.3板式橡胶支座的设计计算板式橡胶支座的设计计算包括确定支座尺寸，验算支座受压偏转角情况及验算支座的抗滑稳定性。1．确定支座的平面尺寸桥梁支座设计过程实际上是一个成品支座选配的过程，一般可根据主梁的实际情况，先假设板式橡胶支座的平面尺寸l×l或直径d，然后根据板式橡胶支座的构造规定（加劲板ab与支座边缘的最小距离不应小于5mm）确定加劲钢板尺寸l×l或直径d，从而计算出0a0b02加劲钢板的面积A=l×l或A=πd/4。然后根据橡胶支座的压应力不超过它们相e0a0be0应的压应力限值的要求来验算假设的平面尺寸是否满足设计要求。橡胶支座压应力按式（7.1）计算：Rckσ=≤σ（7.1）

2、cAe式中：A——支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）；eR——支座使用阶段的压力标准值，车道荷载应计入冲击系数；ckσ——支座使用阶段的平均压应力限值，σ=10.0Mpa。cc2．确定支座的厚度制动力梁的水平位移要通过全部橡胶片的剪切变形来实Δl现（见图7.8），因此要确定支座的厚度h，首先要知,uests道主梁由于温度变化、混凝土收缩、徐变及制动力产teαh,lest生的支座剪切变形值∆。显然，橡胶层的总厚度t与lale水平位移∆之间应满足下列关系：l∆图7.8支座厚度的计算图式ltgα=≤[tgα]te式中，[tgα]为橡胶片的容许剪切角正切值，对于硬度为55°～60°的氯丁橡胶

3、，规范规定，当不计汽车制动力作用时采用0.5，计及汽车制动力时可采用0.7。因此上式可写成:不计制动力时t≥2∆(7.2)el计入制动力时t≥1.43∆(7.3)el式中：te——支座橡胶层总厚度，te=tes,l+(n−1)tes+tes,u；t、t、t——分别为支座上、下层和中间层橡胶层厚度；es,ues,lesn——加劲钢板层数；∆——∆=∆(不计制动力时)或∆=∆+∆(计入制动力时)；llglgFbk∆——上部结构由温度、混凝土收缩和徐变等作用标准值引起的支座的水平位移；g∆——由车道荷载制动力引起的一个支座上的水平位移。Fbk当板式支座在横桥向平行于墩台帽横坡或盖梁横坡设置时

4、，计算支座橡胶层总厚度时，应计入支座压力值平行于横坡方向的分力产生的剪切变形；当支座直接设置于不大于1%纵坡的梁底面时，应计入在支座顶面由支座承压力标准值顺纵桥向分力产生的剪切变形。'设简支梁的计算跨径为l，支座顺桥向尺寸l，混凝土的线膨胀系数为α′，则温度引a起的支座的水平位移为：1'∆=α′∆t(l+l)（7.4）ga2式中：∆t为计算温差，对于砖、石、混凝土、钢筋混凝土结构，一般按当地最高、最低有效气温值确定。活载制动力引起的支座的水平位移∆，可按下式计算：FbkτFtbke∆=tr=t=（7.5）FbkeeG′2Glleeab其中：r、τ——分别为作用于一个支座上的制动力所引起

5、的剪切角和剪应力；G′——车道荷载作用时橡胶支座的动态剪变模量，可取G′=2G；eeeGe——支座剪变模量，常温下Ge=1.0MPa；F——作用于一个支座上的制动力。bk将式（7.5）代入式(7.3)，则可得式（7.3）的另一表达式：∆gt≥（7.6）eFbk0.7−2Glleab同时，考虑到橡胶支座的稳定性，《桥规》规定te应满足下列条件：llaa矩形支座≤t≤（l为矩形支座短边尺寸）ea105dd圆形支座≤t≤（d为圆形支座的直径）e105确定橡胶支座的平面尺寸以后，尚应确定支座钢板的厚度，一般按下式确定：KR(t+t)pckes,ues,lt=（7.7）sAσes式中：t——支座

6、加劲钢板厚度，不得小于2mm；sKp——应力校正系数，取1.3；t，t——块加劲钢板上、下橡胶层厚度；es,ues,lσ——加劲钢板轴向拉应力限值，可取钢材屈服强度0.65倍。s确定了橡胶支座总厚度和单层钢板厚以后，按有关构造要求，确定钢板层数，计算钢板总厚度，橡胶支座总厚度和钢板总厚度之和即为橡胶支座的总高度。3．验算支座的偏转情况主梁受荷载以后发生挠曲变形，梁端将产生转角Rckθ，见图7-9。此时支座伴随出现的压缩变形，在外侧δc,1为δ，内侧为δ,则其平均压缩变形（忽略钢板变θδc,2c,1c,2δcmh形）为：l'a/2la1RckteRckteδ=(δ+δ)=+（7.8）c,

7、mc,1c,22AEAEeeeb式中：A、R、t——意义同前；图7.9支座偏转图示eckeEb——橡胶弹性体体积模量，取2000Mpa；Ee——支座抗压弹性模量(MPa)。Ee与支座形状系数s有关，按下列公式计算：2Ee=5.4GeS(7.9)ll0a0b矩形支座s=(7.10)2t(l+l)es0a0bd0圆形支座s=(7.11)4tes式中：l——矩形支座加劲钢板短边尺寸；0al——矩形支座加劲钢板长边尺寸；0bd0——圆形支座钢板直径；t