《桥梁的支座讲座》课件

桥梁的支座桥梁支座是承载整个桥梁结构的基础,在桥梁设计中扮演着关键角色。支座的适当选择和设计对于确保桥梁的稳定性和长期使用寿命至关重要。引言什么是桥梁支座？桥梁支座是桥梁结构中承担荷载传递、变形调节等功能的重要部件。它连接上部结构和下部结构,是桥梁结构安全可靠运行的关键。支座的重要性合理选择和设计桥梁支座对确保桥梁结构的稳定性和使用寿命至关重要。支座的性能直接影响桥梁的整体性能。支座的定义承载结构支座是连接上部结构和下部结构的关键部件,用于承载桥梁的全部自重和交通荷载。传力机构支座通过自身的变形特性,将上部结构的荷载安全地传递至下部结构,起到承力传力的作用。位移引导支座允许桥梁结构在温度变化、荷载变化等作用下发生一定的位移,防止结构损坏。支座的功能载荷承载支座承担桥梁上部结构的重量及外荷载,将其安全传递到下部结构。变形适应支座允许桥梁上部结构在荷载作用下发生一定程度的变形和位移。振动隔离支座能够隔离并吸收来自上部结构的振动和冲击,保护下部结构。支座的分类结构分类根据支座的结构形式分为固定支座、活动支座和铰支座等。材料分类按材料可分为钢质支座、橡胶支座、滚动支座和组合支座等。功能分类依据支座的承载和传力功能可分为承重支座和导向支座。支座的结构组成桥梁支座的结构主要包括：上部构件、下部构件和中间件。上部构件负责与上层结构相连，传递荷载；下部构件负责与下部基础相连，承载上层结构的荷载；中间件则用于连接上下部构件。支座的具体组成包括节点块、承台、挡块、导向装置、衬垫等。这些构件共同组成了稳定可靠的承载机构。支座的载荷分析5荷载种类包括永久荷载、活荷载和环境荷载等20%活荷载差异导致局部支座承受更大压力2.5荷载放大系数考虑动力效应带来的影响支座承受来自桥梁结构自重、车辆荷载、温度变化等多种复杂荷载作用。需要全面分析荷载种类、大小及作用规律,并采用恰当的荷载组合方式,确保支座设计可靠。支座的设计依据1力学分析对支座所承受的各种作用力进行深入的力学分析,明确荷载作用条件与作用规律。2材料性能充分考虑支座材料的力学特性、环境适应性等,确保材料选择合理可靠。3结构特点根据支座的结构类型和构造特点,分析其受力机理,优化设计参数。4规范要求严格遵守相关规范及标准,确保设计满足使用要求和安全性。橡胶支座的特点高弹性橡胶支座具有优异的抗压、抗拉、抗剪切的弹性变形能力。可以吸收和减小载荷作用引起的应力和变形。良好的阻尼性橡胶支座自身具有一定的阻尼特性,能有效吸收地震、风荷载等动态荷载的影响,提高桥梁的抗震性能。温度适应性强橡胶材料在普通温度范围内性能稳定,可广泛应用于不同气候条件下的桥梁项目。使用寿命长橡胶支座可以承受长期荷载作用而不会发生明显退化,保证桥梁结构的安全性和使用寿命。橡胶支座的构造橡胶支座由钢板、橡胶层和锚固件等部件组成。钢板提供承载能力,橡胶层赋予支座可变形性和减震性能,锚固件将支座固定在构件上。橡胶和钢材的复合设计,使橡胶支座具有优良的刚度、耐久性和稳定性。橡胶支座的类型普通橡胶支座由多层钢板和橡胶板层叠而成,可承受垂直荷载和水平力。适用于一般桥梁。高阻尼橡胶支座内含阻尼装置,能有效消能地震力,提高桥梁抗震性能。适用于高震区。可调式橡胶支座支座形式可调节,在施工及使用过程中可进行高度调整,提高施工精度。隔震橡胶支座以高隔震性能最大程度减小地震力传递,提高上部桥梁结构的抗震性。橡胶支座的设计原则稳定性橡胶支座必须具有足够的承载能力和变形能力,能够稳定地支撑上部结构,承受各种荷载作用下的变形,确保上部结构的安全性。耐久性橡胶支座应具有良好的耐老化性能,既能承受长期静态荷载,又能抵抗环境因素的影响,确保使用寿命。可靠性橡胶支座的设计应考虑各种可能出现的失效模式,采取有效的防护措施,确保其在各种工况下都能可靠工作。经济性在满足技术要求的前提下,还要兼顾材料消耗、制造工艺等因素,达到最佳的经济效益。滑动支座的特点可移动性强滑动支座允许桥梁上部结构在水平方向上自由滑动,能够吸收温度变化和地震作用引起的位移。承载能力高滑动支座通过滑块与支撑体之间的摩擦力来传递垂直荷载,可承受较大的水平力和垂直力。维护简单滑动支座结构简单,维护保养相对容易,能够确保长期稳定可靠地工作。滑动支座的构造滑动支座主要由滑块、导向装置和固定装置三部分组成。滑块用于提供水平位移的功能,通常采用钢制或青铜制作。导向装置可以是滚动轴承或滑块,确保滑块沿导轨平稳移动。固定装置将整个支座系统固定在桥墩或桥台上。滑动支座可以是单向滑动或双向滑动,通过调整结构设计来实现不同的滑动特性。合理的滑动支座设计可以有效减小桥梁上部结构的温度应力和地震作用力。滑动支座的设计计算1计算条件考虑荷载、温度等因素2确定支座位移根据桥梁结构变形预测支座位移3选择支座类型根据计算条件和允许位移选用合适的支座4设计支座尺寸根据承载能力、位移能力等确定支座尺寸滑动支座的设计计算主要包括确定计算条件、预测支座位移、选择支座类型、确定支座尺寸等步骤。在计算过程中需要综合考虑荷载、温度变化等因素对支座的影响，确保支座在使用过程中能够满足位移和承载能力的要求。固定支座的特点无移动性固定支座完全约束了桥面的水平位移,提供了稳定的受力传递。承受大载荷固定支座能承受桥梁上下部结构传递的各种大载荷,如竖向载荷、水平载荷等。应用广泛固定支座广泛应用于多种不同结构形式的桥梁,适用范围广泛。固定支座的构造固定支座是桥梁结构中的一种常用支座类型。它主要由支座座板、支座滚动轴、支撑块等组成。支座座板通过螺栓固定在桥台或桥墩上,以承受上部结构的垂向荷载。支撑块则用于限制支座的水平位移,确保整体结构的稳定性。固定支座的设计计算1力学特征固定支座承受竖向荷载，不允许水平移动和转动。其主要设计考虑竖向承载能力、稳定性和抗震性能。2荷载计算根据桥梁类型和跨径长度，确定垂直荷载、水平荷载和温度变形等作用于支座的各类荷载。3结构分析利用有限元方法对支座结构进行应力分析，确保各部件受力满足承载能力和变形控制要求。铰支座的特点可转动铰支座可在一个方向上自由转动,以适应桥梁上部结构和下部结构的相对转动。承载力强铰支座可承受大的竖向荷载,同时也可转动以吸收热胀冷缩等引起的水平变形。维护简单铰支座结构简单,易于安装和检修。可根据桥梁的使用情况定期进行养护维修。铰支座的构造铰链支座结构铰支座由上下两板、中间的铰链以及上下支承面等部分组成。铰链可以使上下部件产生相对旋转，从而满足桥梁结构位移和倾斜的需求。工作原理当桥梁上部结构发生位移或角度变化时，铰支座能够绕铰链旋转,释放结构变形,保护上部构件。同时,铰支座还能传递垂直荷载。材料选择铰支座通常采用不锈钢或合金钢材料制造,以提高耐腐蚀性和承载能力。铰链部件需要使用高强度、高精度的金属材料。铰支座的设计计算确定作用力根据桥梁的荷载组合,计算作用在铰支座上的各种外力,包括竖向力、水平力和转矩。选择合适材质结合承受的荷载和环境条件,选择合适的钢材或铸铁作为铰支座的材料。计算几何尺寸根据承受的外力和材料的强度特性,确定铰支座的厚度、直径及其他几何尺寸。检查安全性对铰支座的应力水平、变形和稳定性进行验算,确保其在使用过程中的安全性。支座选型的原则功能需求根据桥梁的承载要求和变形特性,选择最合适的支座类型和尺寸。环境条件考虑支座所处环境的温度、湿度、化学腐蚀等因素,选用适合的支座材料。经济性在满足技术要求的前提下,选择性价比较高的支座产品。可维护性选择结构简单、便于检查和维修的支座,确保长期良好运行。支座安装的要求位置准确支座必须按设计要求的位置准确安装,确保承载力和性能。任何偏差都可能造成结构损坏。水平垂直支座安装必须保证水平和垂直,否则会影响承载能力和使用寿命。使用测量仪器严格校正。牢固可靠通过焊接、螺栓等方式牢固连接,确保与上部结构和下部结构可靠传力。任何松动都可能造成严重后果。防护完善应对支座采取防潮、防腐蚀、防磨损等防护措施,确保长期稳定可靠地工作。支座检测的重要性1确保桥梁安全定期检测支座状况有助于及时发现问题,采取针对性维修,确保桥梁长期安全可靠。2延长使用寿命及时发现支座问题并及时修缮,能够有效延长支座和整个桥梁的使用寿命。3保障行车安全支座质量直接关系到行车安全,检测可及时发现隐患,避免严重事故发生。4维护管理效率定期检测可以及时发现问题,提高维修效率,减少不必要的维修费用。支座的维护与保养定期检查定期检查支座状态,及时发现并处理问题。包括目测检查、测量位移以及润滑等。清洁保养定期清洁支座表面,去除锈蚀和污垢。根据材质合理选择保养方法,如上润滑油。措施预防采取防雨、防积水、防污染等措施,降低支座受环境因素的损坏风险。专业维修对于严重损坏的支座,应由专业人员进行拆解检查、维修或更换。切勿自行操作。支座损坏的常见类型材料老化橡胶支座由于长期受到环境侵蚀,容易出现裂纹和老化。变形损坏支座过度承载或设计不当,易发生永久变形或塑性破坏。腐蚀损坏钢制支座容易受到环境腐蚀,导致支承力下降和失效。位移错位支座安装不当或受到外力作用导致位移,影响桥梁运营。支座损坏的预防措施定期检查维护定期对支座进行人工检查和监测,及时发现并修理任何问题,确保支座始终处于良好状态。防护措施采取有效的防雨、防尘等保护措施,避免环境因素加速支座的损坏和老化。荷载控制合理控制支座所受的荷载,避免过度超载导致支座过早损坏。典型支座损坏案例分析桥梁支座的损坏是常见的工程问题,可能由多种因素导致。本节将分析几个典型的损坏案例,探讨其发生原因及可能的预防措施,为工程师提供参考。案例一:某跨河大桥橡胶支座在使用20年后出现严重磨损和开裂,导致桥梁安全隐患。分析发现是由于支座设计不合理,加之维护不当,长期风化和疲劳使其性能下降。案例二:一座城市立交桥的固定支座因地基下沉和结构变形,出现大量裂缝和变形。原因是勘察不全面,基础设计存在问题,未能预防地基沉降。支座设计常见问题及解决方案1荷载预估不准确在设计支座时,准确估算荷载是关键,应根据实际使用情况并采用合理的安全系数。2支承面积不足支座受力面积不足会造成局部压力过大,应根据实际承载需求合理设计尺寸