球型支座理论和设计.doc

摘要:球型支座由于优点较多而得以在我国进行推广,并由铁研院编制了相关的技术条件规程。本文试图通过对支座受力情况以及支座的核心构件进行阐述,使得读者对球型支座及其设计方法有一定的了解。为了适应桥梁减隔震设计理念的推广,本文还对减隔震球型支座加以阐述。关键词:球型支座,规程,PTFE,减震和隔震一、绪论大吨位支座(HighLoadBearings)的发明和使用是随着桥梁的跨度和承重量的增长而产生的。大吨位支座根据其组成构件的不同而分为板式橡胶支座(Stell-RainforcedElastomericBearings)、盆式橡胶支座(PotBearings)和球型支座(SphericalPTFEBearings),以及利用各类型支座的优点组合而成的各类支座。参见图1可知,板式橡胶支座依靠钢板之间的橡胶竖向和水平变形,支座产生转动和水平位移。盆式橡胶支座依靠钢盆内的橡胶板竖向变形,支座产生转动,依靠聚四氟乙烯板(简称PTFE板)和中间衬板的水平滑移,支座产生水平位移。球型支座则是利用曲面PTFE板和不锈钢板之间的滑动,支座产生转动,利用平面PTFE板和不锈钢板之间的水平滑动,支座产生水平位移。(a)板式橡胶支座(b)球型支座(c)盆式橡胶支座图1大吨位支座示意图与其他大吨位支座比较,球型支座不仅具有承载力大的优点,而且由于是通过球面四氟板的滑动来实现支座的转动过程,具有转角大、不存在橡胶老化等优点,自1970年代发明,以及1980年代末引入我国后,得到了广泛的应用。铁道部科学研究院于2000年编制了球型支座的国家标准:GB/T17955-2000《球型支座技术条件》,就该类型支座的技术要求和生产使用等方面做出规范,为在我国推广使用球型支座提供了条件。由于《球型支座技术条件》并未对该类支座受力性能作详细说明,故希望通过本文介绍各国规程关于球型支座的规定,描述该支座的工作原理、受力状况、细部要求,并简单阐述该支座的设计方法而使得读者对球型支座有所了解。本文中采用的规程包括美国AASHTO的’LRFDBridgeDesignSpecifications,1994’(以下简称AASHTO规程),美国SCEF的’Standard106:HighLoadMulti-RotationalBearings’(以下简称SCEF规程),英国EN1337-7:2000的’Structuralbearings-Part7:SphericalandcylindricalPTFEbearings’(以下简称EN规程)。由于减隔震设计方法在桥梁领域中逐步得到采用,本文还介绍了几种减隔震的复合球型支座。二、,或者称为球型PTFE支座,其核心部分是由一个具有外凸球面的支座板以及一个具有内凹球面的支座板,以及两者之间的PTFE球面凸板和与之接触的金属板球面凹板(通常是不锈钢板)所形成的滑移曲面组成。球型支座还采用由PTFE平板和不锈钢板构成的水平滑移构件组,利用两块板之间的水平滑移来实现支座的水平位移,并且利用不同方向的限制位移装置来控制水平位移。根据水平位移能力的不同,球型支座可以分为双向活动支座、单向活动支座和固定支座。图2是各种球型支座的示意图。双向活动支座(b)单向活动支座(c)