球型支座理论和设计
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GQZ系列球型支座GQZ系列支座的主要技术性能1、支座竖向承载力分为30级,GQZ1000DX、GQZ1500DX、GQZ2000DX、GQZ2500DX、GQZ3000DX、GQZ3500DX、GQZ4000DX、GQZ4500DX、GQZ5000DX、GQZ6000DX、GQZ7000DX、GQZ8000DX、GQZ9000DX、GQZ10000DX、GQZ12500DX、GQZ15000DX、GQZ17500DX、GQZ2000 0DX、GQZ22500DX、GQZ25000DX、GQZ27500DX、GQZ30000DX、GQ Z32500DX、GQZ35000DX、GQZ37500DX、GQZ40000DX、GQZ45000D X、GQZ50000DX、GQZ55000DX、GQZ60000DX。
2、支座设计转角θ分为0.02、0.03、0.04、0.05、0.06rad五级。
3、支座设计位移量:纵向位移:1000~4500kN,E1=±50、E2 =±100、E3 =±150mm;5000~17500kN, E1 =±100、E2 =±150、E3 =±200mm;20000~37500kN,E1 =±150、E2 =±200、E3 =±250mm;40000~60000kN,E1 =±200、E2 =±250、E3 =±300mm。
横向位移:SX(双向活动支座),1000~9000kN,e=±20mm,10000~60000kN,e=±40mmDX(单向活动支座)e=±3mm。
支座纵向、横向位移量还可根据实际需要进行调整。
4、支座可承受的水平力:单向活动支座(DX)及固定支座(GD)在非滑移方向的水平力均不小于支座设计承载力的10%。
LQZ系列球型桥梁支座LQZ系列高承载全封闭球型支座是一种新型支座,因其承载能力高、转角大、转动灵活、转动力矩与转角无关等优点,可广泛用于各种跨度、各种类型的桥梁,特别适用于大跨度桥梁及宽桥、曲线桥、坡道桥等构造复杂的桥梁。
一、球型支座的工作原理和构造球型支座的结构如图1所示,它主要由下座板、球面四氟板、密封裙、中座板、平面四氟板、上滑板和上座板组成。
球型支座的水平位移是由上(支座)滑板与中座板上的平面四氟板之间的滑动来实现的。
另外,通过在上座板上设置导向板(槽)或导向环来约束支座的单向或多向位移,可以制成单向活动球型支座和固定球型支座。
球型支座的转角是由中座板的凸球面与下座板上的球面四氟板之间的滑动来实现的。
通常由于支座的转动中心与上部结构的转动中心不重合,而在中座板和下座板之间形成第二滑动面。
根据上部结构与支座转动中心的相对位置,球面转动方向可以与平滑动方向一致或相反。
如果两个转动中心重合,则无平面滑动。
二、LQZ球型支座的特点LQZ系列球型桥梁支座除具有一般球型支座转角大、转动灵活、转动力矩与转角无关、转动性能各个方向一致等优点外,还具有以下几大特点;(1)承载吨位大—最大支反力可超过100000KN;(2)转角大(最大转角0.06弧度);(3)耐腐蚀能力大大增强,可在海洋大气及飞溅区等恶劣环境下使用(4)平面滑动和转动摩擦阻力小;(5)防尘防水性能好,可保证摩擦副无腐蚀、无污染;(6)设计寿命长(按100年设计);(7)支座小巧轻便,较同样支反力的盆式橡胶支座重量减轻40—50%,较同样支反力的其它系列球型支座重量减轻20—25%。
三、LQZ系列球型支座的设计参数1、支座反力a、支座垂直支反力从1500-100000KN,分30级。
也可根据用户要求进行特殊规格的设计、制造。
b、支座可承受的水平力:固定支座和纵向活动支座在非滑移方向的水平支反力不小于垂直支反力的10%o2、支座设计转角分0.02和0.05弧度两种。
TCYB球冠形支座2008/05/15 17:31球形支座通过球面传力、不出现力的缩颈现象,作用在混凝土上的反力比较均匀。
球形支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程,转动力矩小,而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关,与支座转角大小无关。
因此特别适用于大转角的要求,设计转角可达0.06rad以上。
支座各向转动性能一致,适用于宽桥、曲线桥等。
支座不用橡胶承压、不存在橡胶老化对支座转动性能的影响,特别适用于低温地区。
类别:球冠式橡胶支座| 评论(0) | 浏览(21)QZ系列球型橡胶支座2008/05/15 17:31QZ 球型钢氟支座由上座板、下座板、凸球型中间板和两块不同形状的聚四氟乙烯板组成。
它既具备了盆式橡胶支座承载能力大和位移大等特点 , 而且更能适应支座大转角的需要。
它具有下列新特点:通过球面传力,无力的缩颈现象通过球面四氟板的滑动来转动,转动力矩小,而转动力矩与支座转角无关,特别适用于大转角设计要求(设计转角可达 0.05rad )各向转动性能一致,适用于宽桥、曲线桥、斜桥及大跨径桥梁不采用橡胶承压,特别适用于低温地区类别:球冠式橡胶支座| 评论(0) | 浏览(15)球型支座2008/05/15 17:30球冠圆板式橡胶支座在传力均匀上,特别在有一定纵横坡下明显优于普通平面圆式橡胶支座,它能有效可靠地将上部结构的荷载传递给下部结构,且极大地改善在安装过程中产生的偏压脱空等不良现象,用途广泛,不但适用于一般桥梁,更适用于各种布置复杂,纵坡较大的立交桥及高架桥。
铸钢桥梁支座2008/05/15 17:41铸钢支座适用于钢筋混凝土和预应力混凝土梁,使用跨度为10米- 40米。
支座分为:弧形支座、摇轴支座两种形式。
本铸钢支座适用于七度地震区及非地震区,也可用于八度地震区,此时摇轴支座中间应多加四个螺栓及螺栓孔。
埋入墩台中的锚栓(包括弧形支座及摇轴支座)可采用带弯钩16Mn钢。
试议建筑结构球形支座设计摘要:随着我国建筑水平的不断发展,建筑结构球形支座设计水平也在不断提高。
由于建筑结构中球形支座与公路桥梁中的球形支座受力形态存在显著差异,往往需要承受很大的水平荷载。
本文主要介绍了建筑结构球形支座设计,并针对球形支座在水平力作用下转动灵活性减弱的缺点,对传统球形支座形式提出了改进方法;对各种复杂应力状态下的球形支座进行了设计。
旨在为相关从业者提供经验和帮助。
关键词:球形支座;设计;复杂应力状态0引言近几年来,随着我国建筑技术的不断发展,球形支座技术在大跨度建筑结构中,支座得到广泛应用。
支座形式主要包括板式支座、销轴支座、橡胶垫支座、轴承支座和球形支座等,近年来又出现了铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等新型耗能支座。
球形支座近年来在国内外公路桥梁、大跨度结构中得到广泛应用。
其具有如下特点:支座受力情况与力学计算假定一致,支座通过球面传力,作用反力分布均匀,传力可靠;通过聚四氟乙烯(PT-FE)板的滑动实现支座的转动,支座可以大转角万向转动;可以实现支座的水平滑动,允许位移值大,能够有效释放结构地震作用变形与温度应力;支座刚度大,变形小,承载能力高,抗震性能好;无老化问题,耐久性好;适用温度范围大。
在大跨度建筑结构中,除重力荷载、温度作用外,风荷载与水平地震作用往往起控制作用,支座处于复杂受力状态,在地震与温度作用下可能承受很大的水平力,在风荷载作用下也可能出现较大的风吸力。
1球形支座构造设计通常情况下,传统的球形支座在水平力作用下,支座转动能力较差而且设计上以传递竖向荷载为主。
以某工程球形钢支座设计为背景,针对3类球形支座(固定支座、单向滑动支座、双向滑动支座)进行设计。
球形支座水平力和上拔力由上支座板、底座(含箱体)共同承受;转动通过上支座板与球芯、底座的相对移动实现;水平移动通过底座相对于箱体的滑动实现。
在设计中提出了一种对传统球形支座的改进措施:将上支座板的圆筒内壁加工成球面内壁,底座上凸缘外侧也加工成球面,使底座上凸缘外侧球面与上支座板圆筒内壁球面光滑接触,可以在水平力作用下实现支座转动。
LQZ高承载全封闭球型支座是一种新型支座,因其承载能力高、转角大、转动灵活、转动力矩与转角无关等优点,可广泛应用于各种跨度、各种类型的桥梁,特别适用于大跨度桥梁及宽桥、曲线桥、坡道桥等构造复杂的桥梁。
LQZ球型支座工作原理和构造球型支座由下座板、球面四氟板、密封裙、中间座板、平面四氟板、上滑板和上座板组成。
球型支座的水平位移是由上(支座)滑板与中座板上的平面四氟板之间的滑动来实现的。
另外,通过在上座板上设置导向板(槽)或导向环来约束支座的单向或多向位移,可以制成单向活动球型支座和固定球型支座。
球型支座的转角是由中座板的凸球面与下座板上的球面四氟板之间的滑动来实现的。
通常由于支座的转动中心与上部结构的转动中心不复合,而在中座板和下座板之间形成第二滑动面。
根据上部结构与支座转动中心的相对位置,球面转动方向可以与平滑动方向一致或相反。
如果两个转动中心复合,则无平面滑动。
LQZ球型支座的特点LQZ球型支座险具有一般球型转角大、转动灵活、转动力矩与转角无关、转动性能各个方向一致等优点外,还有以下几大特点:1、承载吨位大-最大支反力可超过100000KN;2、转角大(最大转角0.06)3、耐腐蚀能力大大增强,可在海洋大气及飞溅区等恶劣环境下使用。
4、平面滑动和转动磨擦阻力小。
5、防尘防水性能好,可保证磨擦副无腐蚀无污染。
6、设计寿命长(按100年设计)7、支座小巧轻便,较同样支反力的盆式橡胶支座重量减轻40-50%,较同样支反力的其它球座重量减轻20~25%。
LQZ球型支座的技术性能1、支座竖向承载力分34 级:1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、 7000、8000、9000、10000、12500、15000、17500、20000、22500、25000、27500、30000、 32500、35000、37500、40000、45000、50000、60000、70000、80000、90000、100000kN;也可根据用户要求进行特殊规格的设计、制造。
球型钢支座刚度计算
球型钢支座的刚度计算涉及到结构工程中的力学和材料力学知识。
在进行计算时,需要考虑支座的几何形状、材料特性以及受力
情况等因素。
以下是一些可能涉及到的计算步骤和考虑因素:
1. 几何形状,球型钢支座通常由球形底座和上部承载结构组成。
在计算刚度时,需要考虑球形底座的直径、高度以及上部承载结构
的形状和尺寸。
2. 材料特性,钢材的弹性模量和泊松比是计算支座刚度的重要
参数。
这些参数可以通过材料试验或者材料规范中的数据获取。
3. 受力情况,在计算刚度时,需要考虑支座在实际工程中所受
到的荷载情况,包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
这些荷载将会
影响支座的变形和受力情况,进而影响支座的刚度。
4. 弹性支座的计算,对于球型钢支座来说,通常会考虑其为弹
性支座的情况。
在计算刚度时,需要考虑支座的弹性变形,以及荷
载对支座产生的变形和应力情况。
5. 计算方法,在进行刚度计算时,可以采用有限元分析、解析计算或者经验公式等不同的方法。
根据具体情况选择合适的计算方法进行刚度计算。
在实际工程中,支座的刚度计算是结构设计中重要的一部分,需要综合考虑上述因素,并且需要符合相关的设计规范和标准。
希望以上信息能够对你有所帮助。
球形支座技术条件
球形支座是一种常用的结构支座形式,主要用于支撑球形结构或具有球面接触的结构。
以下是球形支座的技术条件:
1. 承载能力:球形支座必须能够承受所支撑结构的荷载,并能够在荷载下提供稳定的支撑。
2. 稳定性:球形支座必须具有足够的稳定性,以保证支撑结构在各种工况下不会发生失稳或倾覆。
3. 耐久性:球形支座必须具有足够的耐久性,能够经受长期使用和环境变化的影响,不会出现过度磨损或损坏。
4. 摩擦力:球形支座通常利用摩擦力来提供支撑和转动的功能,因此球形支座的摩擦系数必须满足设计要求,并能够保持稳定的摩擦性能。
5. 转动能力:球形支座必须能够实现结构的旋转或转动,以应对结构变形或温度变化等因素引起的位移。
6. 刚度:球形支座的刚度要能够满足结构的设计要求,以保证在荷载作用下结构的变形控制在允许范围内。
7. 防水性能:球形支座通常需要具有良好的密封性能,以防止水分、灰尘等外界环境进入支撑结构的内部。
需要注意的是,球形支座的技术条件可能因具体应用和设计要
求而有所不同,上述条件仅为一般性描述。
具体的球形支座设计应根据具体要求进行。
球型支座的工作原理1. 引言球型支座是一种常用于桥梁和建筑物的结构支撑装置。
它具有能够承受垂直荷载和允许水平位移的特性,能够在地震等外部作用下保护结构物的安全。
本文将详细介绍球型支座的工作原理。
2. 球型支座的构造球型支座由上下两个零件组成,上部为球面形状,下部为平面形状。
上下两零件之间通过弹簧连接,并填充有防水、防腐材料以保护弹簧。
球型支座通常由高强度钢材制成,以确保其承载能力和耐久性。
3. 工作原理当外部荷载作用于球型支座时,它会产生以下两个基本反应:3.1 垂直荷载承载当有垂直荷载施加在球型支座上时,它会通过球面与平面之间的接触点传递到下部平面。
这时,由于接触点是一个点而不是一个线或面,所以只需考虑该点处的受力情况。
根据力学原理,该点处的受力可以分解为垂直和水平方向的两个分量。
•垂直方向:由于球面与平面之间的接触点是一个点,所以垂直荷载会被支座均匀地承受。
通过合适的设计和材料选择,球型支座可以承受大量的垂直荷载。
•水平方向:由于球面和平面之间存在摩擦力,水平方向上的荷载会导致接触点产生一个反作用力,从而提供了水平抵抗力。
这种摩擦力使得球型支座能够在水平方向上具有一定的位移能力。
3.2 水平位移球型支座不仅可以承受垂直荷载,还可以允许结构在水平方向上发生位移。
这种位移是通过球面与平面之间的滑动实现的。
当结构物发生变形或地震等外部作用时,会产生水平位移。
这时,由于阻尼效应和摩擦力,在球型支座内部会产生相对滑动。
这种滑动允许结构物在水平方向上发生相对运动,并减小了外部作用对结构的影响。
4. 球型支座的应用球型支座广泛应用于桥梁和建筑物等结构中,以提供以下几个关键功能:4.1 承受荷载球型支座能够承受来自结构物的垂直荷载,并通过合适的设计和材料选择提供足够的承载能力。
这种特性使得球型支座成为大跨度桥梁等重要结构中的关键支撑装置。
4.2 减震和隔震球型支座的水平位移特性使其成为减震和隔震技术中重要的组成部分。
球形钢支座参数
球形钢支座是一种常用的结构支撑组件,具有承受重量大、施工方便等特点。
其参数包括以下几个方面:
1. 尺寸:球形钢支座的尺寸通常由直径和高度两个方面来描述,直径一般在50mm-200mm之间,高度则根据实际需要可在20mm-100mm 之间选择。
2. 材质:球形钢支座的制造材料一般为碳素钢,也有一些特殊场合需要使用不锈钢等耐腐蚀材料。
3. 承载力:球形钢支座的承载力是其最重要的参数之一,通常由直径、高度、材质等因素综合考虑而来,一般在100KN-1000KN之间。
4. 防腐处理:球形钢支座通常需要进行防腐处理以延长其使用寿命,主要包括喷漆、热镀锌等处理方式。
5. 安装方式:球形钢支座的安装方式一般有螺栓连接、焊接两种,具体选择应根据实际情况而定。
6. 适用范围:球形钢支座适用于各种建筑结构、桥梁、水利工程等领域的支撑,具有广泛的应用前景。
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球型支座和减隔震球型支座
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(High Load Bearings)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-Rainforced Elastomeric Bearings)、盆式橡胶支座(Pot Bearings)和球型支座(Spherical PTFE Bearings),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
二、球型支座
2.1 球型支座的分类
球型支座,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
u u (14.6.3.1-1)
其中H u 为水平荷载设计值,P
u 为竖向荷载设计值,μ为摩擦系数。
公式的编号采用规范中的编号,下同。
弯距设计值Mu 是由于沿着PTFE 曲板的摩擦力(其方向与曲面相切)对曲面球心的积分产生。
AASHTO 规定Mu 取值为:(1)当支座没有水平滑动构件组时
u u M P R μ= (14.6.3.2-1)
(2)当支座采用水平滑动构件组时
2u u M P R μ= (14.6.3.2-2)
其中R 是球形滑移面的半径。
但是EN 规程中弯距是通过竖向荷载的偏心矩来体现,并详细规定了各种情况下偏心矩的取值方法,其值如表1所示
e 取值根据产生的原因不同,为各e i 值之和。
可以看出,EN 规程规定的弯距M u 除了包含AASHTO 规程中(14.6.3.2-1)所显示的弯距外(体现为e 1),还考虑到其他因素的影响。
sd d r N f A ≤⋅ (2)
其中N sd 为竖向承载力设计值,f d 为PTFE 板的抗压强度,A r 为滑移曲面的等效接触面积,其值为:
r A A λ=
其中,λ为经验的折算系数,根据偏心率(e/L )和转角θ不同而定,在0.5~1.0之间,A 为滑移曲面的水平投影面积。
AASHTO 规范中关于水平承载力设计值的规定如下:
22sin ()sin u u ss H R πσψβθβ=-- (14.7.3-2)
其中,H u 为水平承载力设计值,ψ为曲面对应的圆心角的一半,β为竖向荷载和水平荷载的夹角,θu 为设计转动角度(位移)值。
角度的计算公式如下:
arctan(
)u D H P β=,sin()2L rc R
ψα= 其余符号可参见以上各式,并在图3、图4中有所表示。
2.2.3PTFE
聚四氟乙烯(即PTFE )板是球型支座中相当关键的部件。
由于PTFE 板和不锈钢板之
间的摩擦系数相当小,球型支座才能够发生水平位移和转动。
对于PTFE的受力特性,以及其摩擦系数的研究是球型支座研究的重点,本文只提供了规范中的一些结论。
2.2.
3.1摩擦系数
PTFE板和镜面不锈钢板之间的摩擦系数同PTFE板的成分、是否使用硅脂作为润滑层、温度、以及平均压应力值有关。
静摩擦系数,动摩擦系数,以及在地震作用下的摩擦系数的取值也不同。
表2表明了一些常见情况下的动摩擦系数值。
常温下,有润滑层的静摩擦系数常取0.05,动摩擦系数常取0.03。
AASHTO指出,在考虑地震荷载作用是,摩擦系数可以为表2数值的0.1。
2.2.
3.2 承载力设计值
PTFE板在过大的压应力情况下,会发生较大的永久性变形,因此必须控制板的应力值。
AASHTO中规定了平均应力和集中应力下PTFE抗压承载力设计值,表3中为常用情况下的抗压承载力设计值。
《球型支座技术条件》中规定PTFE板成型时,模压成型压力不得小于30Mpa。
三、减隔震球型支座
3.1基本原理
隔震是将上部结构和下部结构隔离开,使得在地面和下部结构的运动量(位移、速度、加速度)幅值较大的情况下,传递到上部结构的运动幅值比较小。
隔震系统应该具有一定的
2
0.052d eff eff W
k S ξπ∆=
+ (b )
而后求初始弹性刚度k u 和屈服后刚度k d ,具体参见范立础《桥梁减隔震设计》。
四、结论
根据以上的分析过程,在本文的结尾简要地给出球型支座的设计要点,以及主要注意点。
在现阶段,球型支座尤其是大吨位球型支座是根据每个特定的工程进行设计并施工的,因此把握好所使用桥梁的特性是支座设计重要方面。
支座设计过程主要包括: 4.1支座的选用
支座的选用主要考虑以下因素:
(1) 最大以及最小竖向使用荷载和水平向使用荷载以及其施加的顺序; (2) 结构和建筑所需要的最大和最小转角,水平位移量的控制; (3) 支座允许的布置位置;
(4) 支架、活动支撑、临时装置的限制。
4.2支座的设计
在确定支座的荷载情况和尺寸限制情况后,支座的设计主要考虑以下因素:
(1) 根据支座的荷载情况和PTFE 板的强度确定PTFE 球面凸板的水平投影半径以及
曲面的曲率半径;
(2)根据规范的要求确定不锈钢板的厚度和粗糙度;
(3)根据规范的限制确定球冠衬板和下支座板的尺寸;
(4)如果有必要,进行阻尼器的设计。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准:球型支座技术条件,GB/T 17955-2000
[2] AASHTO :LRFD Bridge Design Specifications,1994
[3] SCEF Standard 106: High Load Multi-Rotational Bearings, Standard 106, 2000
[4]CEN: Structural bearings-Part 7: Spherical and cylindrical PTFE bearings, EN 1337-7, 2000
[5]庄军生:桥梁支座,中国铁道出版社,1994
[6]范立础:桥梁减隔震设计,人民交通出版社,2001
On Spherical Bearings
He bin, Wang liang-wei
(Research Institute of Structural Engineering and Disaster Reduction,
Tongji University)
Abstract: A Specification about spherical bearings, new kinds of high load bearings for bridge, has been carried out by China Academy of Railway Science (CARS). In this paper, an expatiation on PTFE curved sliding surfaces, which play important roles in the bearings, has been launched. Composed spherical bearings with the capacity of seismic isolation and energy dissipation, are also been introduced. Keywords: Spherical PTFE bearings, specification, seismic isolation and energy dissipation.。