在實際的橋梁上使用的固定鉸支座和活動鉸支座也限制梁沿銷釘軸線方向的移動，所以會產(chǎn)生沿銷釘軸線方向的約束力，也就是說在此情況下固定鉸支座可以產(chǎn)生三個相互垂直的約束力，活動鉸支座可以產(chǎn)生兩個相互垂直的約束力。因此為反映支座對梁的約束，固定鉸支座有時如圖1-25a中A1或A2處所示，用三根相互垂直的鏈桿表示，活動鉸支座如圖1-25a中B1或B2處所示，用兩根相互垂直的鏈桿表示。值得注意的是實際橋梁由于寬度較大，梁的每端沿橫向設置有兩個甚至兩個以上鉸支座（圖1-25a），因而固定鉸支座所在的截面處（圖1-25a中的A1- A2處）梁是不能繞豎直軸（圖中的y軸）轉(zhuǎn)動的。在力學計算中當作用在梁上的力位于其縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)（xy平面內(nèi)）而可以簡化成平面問題時，這種梁才可以按圖1-25b所示圖式表示。

有的結構其一端用固定鉸支座約束，另一端用活動鉸支座約束。這樣的支承方式稱為簡支。簡支的結構因溫度變化而引起伸長或縮短時，支座的間距可相應地隨之變化，從而可避免產(chǎn)生溫度應力。

1工程概況北京奧運會老山自行車館屋蓋采用雙層球面網(wǎng)殼結構。網(wǎng)殼通過環(huán)形桁架支承于傾斜人字形鋼柱上,環(huán)形桁架由4根環(huán)梁通過腹桿連接而成。該館屋蓋雙層球面網(wǎng)殼以四角錐網(wǎng)格為主,徑向網(wǎng)格32個,外圈環(huán)向網(wǎng)格96個,向內(nèi)經(jīng)多次收格使網(wǎng)格大小均勻。網(wǎng)殼桿件采用圓鋼管截面,節(jié)點為焊接空心球節(jié)點。4根環(huán)梁采用圓鋼管截面。人字形鋼柱下部設置鑄鋼球鉸支座。該節(jié)點確保了人字形柱在柱腳的轉(zhuǎn)動能力,從而使該節(jié)點處僅傳遞軸向力,優(yōu)化了混凝土承臺的受力情況。網(wǎng)殼矢跨比較小,在豎向荷載作用下將產(chǎn)生較大的水平推力。該水平推力主要由截面較大的環(huán)梁承受,通過人字形柱腳處設置鑄鋼球鉸支座使人字形鋼柱僅承受軸向力,從而改善了柱腳處混凝土基礎的受力情況。分析表明鉸接連接保證結構可以自由的變形,溫度變化時結構可以發(fā)生較大的溫度變形,而產(chǎn)生很小的溫度應力。2鑄鋼球鉸支座節(jié)點有限元分析2.1節(jié)點構造及控制工況鑄鋼球鉸支座的支承墊(鑄鋼件3)基本形狀為一圓錐臺,其上挖出兩個球窩,球窩半徑比凸球半徑大5 mm,以滿足安裝偏差要求。外蓋(鑄鋼件1、鑄鋼件2)與鑄鋼件3之間通過螺釘連接,外蓋承受支座拉力并將反力傳給支承墊。

鑄鋼支座是一類特殊的節(jié)點形式,將上部荷載傳遞給下部結構,作為重要傳力構件,其設計是否合理關系到整個結構的安全。而鑄鋼支座應用在大跨屋蓋或橋梁與下部結構的結合處,通常構造形式差別較大,很難一概而論,需視具體的結構要求進行設計。鑄鋼球鉸支座在我國應用廣泛,設計方法亦相對成熟,但球鉸支座上蓋板與其懸挑部分的連接,可以通過螺栓、焊縫或加強掛鉤等方式實現(xiàn),而通常在進行支座設計時,忽略該連接方式對支座極限承載力的影響,假設連接安全可靠,因此,與之相關的研究資料較少。為探討常用連接方式能否有效保證支座抗拉極限承載力,文中依托某實際鑄鋼球鉸支座設計背景,通過有限元分析,總結不同上蓋板連接方式時球鉸支座應力分布規(guī)律和極限抗拉承載力的差異,為該類節(jié)點的設計提供理論依據(jù)。

結構力學上主要有3種自由度：水平線位移、豎向線位移、轉(zhuǎn)角位移。支座就是用來對付他們的，有的支座只能對付一個，有的支座能同時對付好幾個。鏈桿支座，只能限制沿桿方向的位移，控制一個自由度。鉸支座，可以限制水平和豎向位移，控制兩個自由度。滑動支座，可以控制一個水平線位移和轉(zhuǎn)角位移，固定支座可以控制水平豎直兩個方向線位移和轉(zhuǎn)角位移。