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二、支座設(shè)計基本原理
1、 上部結(jié)構(gòu)受力后的運動——平面運動。
其運動方程取決于荷載方程： 。 剪力方程 
彎矩方程  ； 轉(zhuǎn)角方程
上部結(jié)構(gòu)的變形直接與荷載q(x)有關(guān),也就是說與上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力有關(guān)。要求得變形計算公式，須綜合考慮幾何、物理和靜力學(xué)三個方面來解決。
①、 幾何方面：（各變形之間的關(guān)系）中性層纖維與轉(zhuǎn)角的關(guān)系為： 
dθ=dx/ρ; 可見曲率半徑ρ和轉(zhuǎn)角θ有關(guān)，即和荷載方程q(x)有關(guān)。且隨荷載q(x)改變而改變，因此上部結(jié)構(gòu)在靜荷載作用下的變形運動為平面運動。
公式中：E-材料彈性模量；  -曲率半徑；A-截面積；I-截面慣性矩。
②物理方面：（本構(gòu)關(guān)系）荷載產(chǎn)生的應(yīng)力與變形（應(yīng)變）的關(guān)系， 
③靜力學(xué)方面： ;  ;
  (xz平面內(nèi)的外力矩)
  和  自動滿足，因為截面只要有一個對稱軸即可，其力矩必為零。中性層的曲率半徑為： .。至于支座的設(shè)計應(yīng)該滿足上、下部結(jié)構(gòu)之間相對轉(zhuǎn)動的要求。支座的設(shè)計計算應(yīng)和結(jié)構(gòu)計算模型相一致。否則轉(zhuǎn)動不靈活，或根本轉(zhuǎn)不動。如硬要轉(zhuǎn)動勢必磨損嚴(yán)重。造成研軸、切軸現(xiàn)象。這就是許多支座產(chǎn)生的問題。但經(jīng)常是上部結(jié)構(gòu)出問題。因為支座的安全度大，而上部結(jié)構(gòu)安全度較低，是根據(jù)規(guī)范一點一點摳出來，將規(guī)范政策用足，支座設(shè)計又沒考慮結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析模型。故實際上理論計算結(jié)果與實際不符。首先上部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，殊不知是支座設(shè)計不合理造成的。望設(shè)計單位充分注意這點。
二、已開發(fā)的系列化支座各種類型簡介
另外本所還開發(fā)了，高精度、高度可調(diào)支座；水下支座；耐侯支座、標(biāo)高自動升降支座；雙向大位移支座，以上各種支座都具有以下四個種類型供挑選：①普通型；②標(biāo)準(zhǔn)型；③精品型；④超級精品型。以訂貨為準(zhǔn)。
三、設(shè)計難點和問題：
1、 上部結(jié)構(gòu)和制作轉(zhuǎn)動中心難以重合。如何使其重合？或者使其協(xié)調(diào)起來？保證能自由轉(zhuǎn)動。
2、 支座具體構(gòu)造應(yīng)和結(jié)構(gòu)理論分析一致。
3、 如兩個轉(zhuǎn)動中心不一致會導(dǎo)致：
①不能轉(zhuǎn)動
②難以轉(zhuǎn)動
③磨損嚴(yán)重，加大水平剪力數(shù)值。
④如橡膠支座，鋼板外竄，提前老化。
⑤上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)與實際不符，使其破壞，后果嚴(yán)重。
四、各類支座對比以及國內(nèi)、外支座支座比較
1、橡膠支座與鋼支座性能對比表
| 性能 |
萬向承載、萬向轉(zhuǎn)動、抗震、減震雙曲形鋼支座 |
板式或盆式橡膠支座 |
備注 |
| 1承載力 |
大(目前已做到壓力達(dá)130000kN)，無限制，可按工程要求設(shè)計。密封狀態(tài)，最大壓強(qiáng)為50MPa |
小，最大壓強(qiáng)為25MPa（鋼板限制橡膠的橫向變形，提高豎向壓力） |
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| 2釋放彎矩 |
可靈活轉(zhuǎn)動，并可完全釋放彎矩。是理想鉸。變形前后支座反力永遠(yuǎn)通過球心�？梢葬尫艔澗�。 |
可轉(zhuǎn)動，但不釋放彎矩。支座反力分布變形前后不同，合力中心移位。故無法釋放彎矩，不能完成支座的功能。 |
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| 3抗拔力 |
可抗任意數(shù)值的拔力(目前最大已達(dá)22000kN。 |
不能抗拔，曲線橋上、大地震時不宜使用。（地震時可能產(chǎn)生拋擲力） |
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| 4抗剪力 |
大（最大已做到15000kN），可按工程需要設(shè)計。 |
小，最大是豎向承載力的20%，在大坡道橋上不宜使用。 |
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| 5剛度 |
豎向和水平剛度都大。(目前已可設(shè)計為任意數(shù)值)。 鋼的受壓彈性模量E=206X103MPa ;剪切彈性模量G=79X103 MPa。因郵局斯佛乙烯板，支座受壓整體剛度略低。受壓約為（100-190）X103 MPa.，取決于構(gòu)造。受剪則與鋼相同。 |
豎向剛度中等，水平剛度很小。 橡膠支座的受壓剛度（200-1900）MPa；剪切剛度1.1 MPa。 |
兩種支座的E差千 倍 |
| 5轉(zhuǎn)動靈活性 |
靈活,人力即可轉(zhuǎn)動。 |
不靈活。 |
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| 6耐久性、 |
壽命與結(jié)構(gòu)相同， 不小于鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)的壽命。 |
易老化、最長為20 年。北京西直門立交橋制作使用17年后改造，拆下，已老化、龜裂嚴(yán)重。 |
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| 7檢修 |
受力構(gòu)件一般不需維修。但研制方為負(fù)責(zé)任，將定期檢查、調(diào)整，或必要時更換密封裝置。 |
需檢修但難以檢測和維修。更換所需人力、物力、財力極大。因無法操作而放棄檢修。 |
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| 8支座性能、參數(shù)穩(wěn)定性 |
參數(shù)在服務(wù)期穩(wěn)定，不變化。支座構(gòu)造不會因受力改變 |
隨時間而力學(xué)性能迅速改變。且內(nèi)部鋼板因受力而隔一段時間會由支座內(nèi)竄出。 |
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| 9出售價格 |
較橡膠支座稍高，但橡膠支座若考慮其相應(yīng)附件，如墊石、周邊鋼棒、零配件、限位器、技術(shù)服務(wù)等與橡膠支座的價格基本持平，如考慮橋梁設(shè)計服務(wù)期（使用年限）規(guī)范規(guī)定為100年，橡膠支座很快老化，一般為20年左右。橡膠研究所的說法是10年，總之，考慮到服務(wù)期、保修期后的維修費，鋼支座一般為100年以上，鋼支座的價格低于橡膠支座。鋼支座的性價比高于橡膠支座。 |
橡膠支座本身價格較低，性能較差，但加上相關(guān)附件、墊石、鋼棒限位裝置、抗拔力支座等，性價比、絕對價格高于鋼支座。如考慮養(yǎng)護(hù)、維修、更換，服務(wù)器內(nèi)更換支座，則比鋼支座高許多。更換時其復(fù)雜、麻煩程度大、人力、物力、財力消耗極大。（詳見南京大橋更換支座報道）。且有安全隱患。 |
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| 10位移量 |
可按工程需要大小設(shè)計，無限制。（目前已做到1300mm） |
只是支座高度h的0.7h。如外尺寸為800X800X100橡膠支座，水平最大位移應(yīng)為0.7X100=70mm。 |
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| 11抗震性能 |
可抵御11度以上的地震 |
可抵御8度地震 |
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| 12支座動力“跟隨”問題 |
通過合理設(shè)計，可解決 |
以崗地太低，無法解決。 |
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| 13減震 |
可減震，設(shè)計時可準(zhǔn)確計算出減震效果。 |
可略微減震，無法計算減震效果。 |
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| 14落梁或落架 |
大震時不會發(fā)生落梁落架，可避免次生災(zāi)害。 |
可能發(fā)生落梁落架，引起次生災(zāi)害 |
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| 15售后服務(wù) |
定期檢查，終身保修。可稱為“免維修支座“。 |
使用中須考慮制作的檢修、更換。 |
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| 16復(fù)位 |
荷載去除后支座自動復(fù)位，無安全隱患。 |
無法自動復(fù)位，存在安全隱患。 |
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| 17內(nèi)部構(gòu)造 |
不會改變。 |
內(nèi)部鋼板使用一段時間會竄出支座外。 |
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| 18誤差調(diào)節(jié) |
支座很重要的一個功能就是調(diào)節(jié)建筑工程的誤差，鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)械制造規(guī)范中的誤差允許值相差數(shù)千倍，而又體現(xiàn)在一個結(jié)構(gòu)中，分別驗收。只有靠支座來吸收、補(bǔ)償如此巨大的誤差。鋼支座具有此功能。 |
橡膠支座難以完成此功能。 |
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五、支座的受力分析：
a) 解析解 
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| 2、數(shù)值解：支座各部件內(nèi)力（主應(yīng)力、正應(yīng)力、剪力）圖 |
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| 支座及其支承下部結(jié)構(gòu)（柱、墩）的內(nèi)力、變形分析 |
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3、制造、安裝、試驗、工程實踐：（廣州九運會體育館工程） 支座及其上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和支座構(gòu)造
支座及其其使用材料實驗（F4和支座本體實驗），全國九運會廣州體育館支座的應(yīng)用�！▏O(shè)計。 |
| 4、支座彈簧內(nèi)力分析、應(yīng)力集中分析：彈簧上打孔、鍆包。此處易發(fā)生應(yīng)力集中和斷裂。為控制其應(yīng)力，經(jīng)計算結(jié)果如下： |
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