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二、支座设计基本原理
1、 上部结构受力后的运动——平面运动。
其运动方程取决于荷载方程： 。 剪力方程 
弯矩方程  ； 转角方程
上部结构的变形直接与荷载q(x)有关,也就是说与上部结构的内力有关。要求得变形计算公式，须综合考虑几何、物理和静力学三个方面来解决。
①、 几何方面：（各变形之间的关系）中性层纤维与转角的关系为： 
dθ=dx/ρ; 可见曲率半径ρ和转角θ有关，即和荷载方程q(x)有关。且随荷载q(x)改变而改变，因此上部结构在静荷载作用下的变形运动为平面运动。
公式中：E-材料弹性模量；  -曲率半径；A-截面积；I-截面惯性矩。
②物理方面：（本构关系）荷载产生的应力与变形（应变）的关系， 
③静力学方面： ;  ;
  (xz平面内的外力矩)
  和  自动满足，因为截面只要有一个对称轴即可，其力矩必为零。中性层的曲率半径为： .。至于支座的设计应该满足上、下部结构之间相对转动的要求。支座的设计计算应和结构计算模型相一致。否则转动不灵活，或根本转不动。如硬要转动势必磨损严重。造成研轴、切轴现象。这就是许多支座产生的问题。但经常是上部结构出问题。因为支座的安全度大，而上部结构安全度较低，是根据规范一点一点抠出来，将规范政策用足，支座设计又没考虑结构的力学分析模型。故实际上理论计算结果与实际不符。首先上部结构发生破坏，殊不知是支座设计不合理造成的。望设计单位充分注意这点。
二、已开发的系列化支座各种类型简介
另外本所还开发了，高精度、高度可调支座；水下支座；耐侯支座、标高自动升降支座；双向大位移支座，以上各种支座都具有以下四个种类型供挑选：①普通型；②标准型；③精品型；④超级精品型。以订货为准。
三、设计难点和问题：
1、 上部结构和制作转动中心难以重合。如何使其重合？或者使其协调起来？保证能自由转动。
2、 支座具体构造应和结构理论分析一致。
3、 如两个转动中心不一致会导致：
①不能转动
②难以转动
③磨损严重，加大水平剪力数值。
④如橡胶支座，钢板外窜，提前老化。
⑤上部结构计算结构与实际不符，使其破坏，后果严重。
四、各类支座对比以及国内、外支座支座比较
1、橡胶支座与钢支座性能对比表
| 性能 |
万向承载、万向转动、抗震、减震双曲形钢支座 |
板式或盆式橡胶支座 |
备注 |
| 1承载力 |
大(目前已做到压力达130000kN)，无限制，可按工程要求设计。密封状态，最大压强为50MPa |
小，最大压强为25MPa（钢板限制橡胶的横向变形，提高竖向压力） |
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| 2释放弯矩 |
可灵活转动，并可完全释放弯矩。是理想铰。变形前后支座反力永远通过球心。可以释放弯矩。 |
可转动，但不释放弯矩。支座反力分布变形前后不同，合力中心移位。故无法释放弯矩，不能完成支座的功能。 |
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| 3抗拔力 |
可抗任意数值的拔力(目前最大已达22000kN。 |
不能抗拔，曲线桥上、大地震时不宜使用。（地震时可能产生抛掷力） |
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| 4抗剪力 |
大（最大已做到15000kN），可按工程需要设计。 |
小，最大是竖向承载力的20%，在大坡道桥上不宜使用。 |
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| 5刚度 |
竖向和水平刚度都大。(目前已可设计为任意数值)。 钢的受压弹性模量E=206X103MPa ;剪切弹性模量G=79X103 MPa。因邮局斯佛乙烯板，支座受压整体刚度略低。受压约为（100-190）X103 MPa.，取决于构造。受剪则与钢相同。 |
竖向刚度中等，水平刚度很小。 橡胶支座的受压刚度（200-1900）MPa；剪切刚度1.1 MPa。 |
两种支座的E差千 倍 |
| 5转动灵活性 |
灵活,人力即可转动。 |
不灵活。 |
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| 6耐久性、 |
寿命与结构相同， 不小于钢结构、钢筋混凝土结构、砖石结构的寿命。 |
易老化、最长为20 年。北京西直门立交桥制作使用17年后改造，拆下，已老化、龟裂严重。 |
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| 7检修 |
受力构件一般不需维修。但研制方为负责任，将定期检查、调整，或必要时更换密封装置。 |
需检修但难以检测和维修。更换所需人力、物力、财力极大。因无法操作而放弃检修。 |
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| 8支座性能、参数稳定性 |
参数在服务期稳定，不变化。支座构造不会因受力改变 |
随时间而力学性能迅速改变。且内部钢板因受力而隔一段时间会由支座内窜出。 |
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| 9出售价格 |
较橡胶支座稍高，但橡胶支座若考虑其相应附件，如垫石、周边钢棒、零配件、限位器、技术服务等与橡胶支座的价格基本持平，如考虑桥梁设计服务期（使用年限）规范规定为100年，橡胶支座很快老化，一般为20年左右。橡胶研究所的说法是10年，总之，考虑到服务期、保修期后的维修费，钢支座一般为100年以上，钢支座的价格低于橡胶支座。钢支座的性价比高于橡胶支座。 |
橡胶支座本身价格较低，性能较差，但加上相关附件、垫石、钢棒限位装置、抗拔力支座等，性价比、绝对价格高于钢支座。如考虑养护、维修、更换，服务器内更换支座，则比钢支座高许多。更换时其复杂、麻烦程度大、人力、物力、财力消耗极大。（详见南京大桥更换支座报道）。且有安全隐患。 |
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| 10位移量 |
可按工程需要大小设计，无限制。（目前已做到1300mm） |
只是支座高度h的0.7h。如外尺寸为800X800X100橡胶支座，水平最大位移应为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支座动力“跟随”问题 |
通过合理设计，可解决 |
以岗地太低，无法解决。 |
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| 13减震 |
可减震，设计时可准确计算出减震效果。 |
可略微减震，无法计算减震效果。 |
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| 14落梁或落架 |
大震时不会发生落梁落架，可避免次生灾害。 |
可能发生落梁落架，引起次生灾害 |
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| 15售后服务 |
定期检查，终身保修。可称为“免维修支座“。 |
使用中须考虑制作的检修、更换。 |
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| 16复位 |
荷载去除后支座自动复位，无安全隐患。 |
无法自动复位，存在安全隐患。 |
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| 17内部构造 |
不会改变。 |
内部钢板使用一段时间会窜出支座外。 |
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| 18误差调节 |
支座很重要的一个功能就是调节建筑工程的误差，钢筋混凝土、钢结构、机械制造规范中的误差允许值相差数千倍，而又体现在一个结构中，分别验收。只有靠支座来吸收、补偿如此巨大的误差。钢支座具有此功能。 |
橡胶支座难以完成此功能。 |
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五、支座的受力分析：
a) 解析解 
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| 2、数值解：支座各部件内力（主应力、正应力、剪力）图 |
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| 支座及其支承下部结构（柱、墩）的内力、变形分析 |
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3、制造、安装、试验、工程实践：（广州九运会体育馆工程） 支座及其上部结构内力分析和支座构造
支座及其其使用材料实验（F4和支座本体实验），全国九运会广州体育馆支座的应用。——法国设计。 |
| 4、支座弹簧内力分析、应力集中分析：弹簧上打孔、钔包。此处易发生应力集中和断裂。为控制其应力，经计算结果如下： |
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