《桥梁支座类型》课件

桥梁支座类型桥梁支座是连接桥梁主体结构和地基的关键构件,其类型决定了桥梁的承重能力和变形特性。了解不同种类的支座,有助于选择适合特定工程项目的支座类型。课程大纲桥梁支座类型介绍本课程将详细介绍桥梁支座的不同类型,包括简支支座、固定支座、导向支座和滑动支座。每种支座的定义、特点、主要类型和材质选择将一一讲解。支座受力分析课程将分析桥梁支座的垂向力、水平力和扭矩受力特性,并讨论支座应具备的承载能力、抗疲劳性和耐腐蚀性等材料性能要求。支座选型与设计课程还将介绍支座选型的原则,包括根据结构类型、荷载条件、环境因素和经济因素进行选择。支座设计计算的要点也将一一详细阐述。支座病害分析与维护最后,本课程将分析支座常见的病害,如位置偏移、材料老化和锈蚀损坏,并介绍支座的定期检查和维护措施。支座的定义和作用定义支座是桥梁结构中的重要组成部分，其主要作用是承受上部结构的荷载并将其传递至下部结构。作用支座能够吸收上部结构的垂向荷载和水平荷载，同时也能够允许适度的变形以适应结构的变形。重要性支座的设计直接影响到桥梁的安全性和使用寿命，因此其选型和安装是桥梁工程中的关键环节。支座的分类固定支座固定支座能够限制桥梁在水平和垂直方向的移动,用于承担荷载和传递力至基础。通过合理设计可以最大限度地减少结构内力。滑动支座滑动支座允许桥梁在水平方向上的相对移动,同时能够承受垂向荷载。适用于需要吸收结构变形的场合,如温度变化引起的伸缩。导向支座导向支座可以控制桥梁在水平方向的移动,但允许在垂直方向自由移动。常用于承担温度变化或支座沉降引起的结构变形。简支支座简支支座是桥梁支座中最常见和基本的类型之一。它能自由承受桥面板的垂直载荷,但不能承受水平方向的荷载。这种支座适用于跨度较小,砼或金属材质的桥梁结构。简支支座定义简支支座是最基本的一种桥梁支座类型。它直接承受上部结构的竖向荷载,并允许上部结构的水平位移和旋转。特点结构简单,便于制造和安装。能够根据不同荷载条件和约束条件灵活选择。适用于中小跨度桥梁。适用范围简支支座广泛应用于现代桥梁工程,尤其适用于小跨径的公路桥和人行桥。主要类型弹性橡胶支座采用柔性材料制成,能够吸收箱梁的伸缩变形,并有一定的水平向移动能力。广泛应用于大跨径梁桥。盆式支座由下座、上座、滚动轴承和密封圈等部件组成,可自由转动和滑动,适用于大跨径、大装载的桥梁。摇动支座由上下两片钢板通过铰链相连,能在竖直平面内摇摆,适用于大跨径梁桥的支撑。材质选择1钢制支座具有优秀的承载能力和变形特性，但存在耐腐蚀性差的问题。需要定期检查并涂刷防腐涂层。2橡胶支座柔软性强、吸震性好,适用于需要承担大变形的桥梁支承。但耐老化性能较差,使用寿命较短。3复合材料支座抗侵蚀性强,耐腐蚀,使用寿命长。但生产成本较高,需要严格的质量控制。4铸铁支座制造工艺简单,成本较低,抗压强度高。但抗震性能较差,不适用于高震动区域。安装要点合理定位确保支座水平和垂直位置精准,确保荷载均匀受力。可靠固定利用螺栓、抱箍等方式可靠固定支座,防止支座位移。良好润滑为活动支座提供优质润滑剂,减小摩擦阻力,提高使用寿命。固定支座固定支座是最常见的一种支座类型,它能可靠地承受纵向、横向和垂向荷载,并将之传递给桥墩或桥台。其结构设计简单,便于制造和安装,广泛应用于各类桥梁工程。固定支座定义及特点固定支座是桥梁常用的一种支座类型,其特点是完全禁止水平位移,同时也不允许旋转。这种支座能够有效传递上部结构的水平力和扭矩,提高桥梁的整体稳定性。适用场景固定支座适用于桥台和桥墩上,能够承担上部结构的全部荷载,常见于简支梁、连续梁等桥型。它们为桥梁提供可靠的支撑和限制水平位移。工作特性固定支座在承受垂向力、水平力和扭矩等复合作用时,内部会产生较大的应力。设计时需要综合考虑各种荷载组合对支座的影响。支座的主要类型简支支座简支支座是最常见的支座类型,其特点是承受纵向荷载,仅允许转动,不能承受水平力。主要包括滚动支座、钢弹性支座和橡胶支座等。固定支座固定支座能够承受纵向荷载和水平力,不允许转动。通常采用锚固于构件上的钢制或钢筋混凝土支座。导向支座导向支座允许在一个特定方向上产生位移,以吸收温度变化引起的变形。典型的有钢板支座和导向滚动支座。滑动支座滑动支座允许自由滑动,可以满足结构的需要。通常使用金属或聚四氟乙烯滑板等材料制成,可以承受水平力。材质选择钢质支座坚固耐用,承载能力强,抗腐蚀性好,适用于大跨径桥梁。但重量较大,安装复杂,需要防锈处理。橡胶支座减震性能优秀,能够适应一定的变形,结构简单。但耐候性和耐久性较差,需要定期检查维护。聚氨酯支座耐磨性好,变形能力强,重量轻,安装简便。但价格较高,对环境温度和湿度敏感。高分子支座可以根据工程需求定制,抗老化性强,寿命长。但制造工艺相对复杂,成本较高。固定支座的安装要点基础处理确保基础平整牢固,符合设计标准,为支座安装奠定坚实基础。位置校正仔细测量和调整支座的位置和高度,确保符合设计要求和施工图纸。锚固措施采用可靠的锚固措施,如螺栓或焊接,确保支座与基础牢固连接。密封处理在支座与基础之间采取密封措施,防止水分、灰尘等进入影响使用。导向支座导向支座是一种特殊的桥梁支座类型,可以沿特定方向移动以满足桥梁结构的变形需求。其定义、特点以及主要类型、材质选择和安装要点将在下文详细介绍。导向支座定义及特点导向支座能够承受垂向力和水平力,但可以使桥梁在水平方向上移动,起到导向作用。通常用于有温度变化或沉降变形的桥梁上。主要作用允许结构物在水平方向上的自由位移,同时能承受垂向荷载和水平荷载。设计要点需要选择可靠耐用的导向机构,确保支座能够平稳滑动,同时还要防止支座脱离导向轨道。导向支座的主要类型单向导向支座仅允许在一个水平方向上受力传递,另一个水平方向可自由移动。广泛应用于斜拉桥和悬索桥等大跨径桥梁。多向导向支座允许在两个或多个水平方向上受力传递,可实现多自由度运动。适用于中小跨径的连续梁桥。弹性导向支座采用弹性橡胶材料,能够在水平方向上提供适度的导向约束力,同时也能吸收一定的水平位移。固定导向支座通过简单的结构实现水平方向的导向约束,广泛应用于一般梁式桥梁。材质选择钢制支座钢制支座具有承载能力强、抗腐蚀性好等优点,广泛应用于各类桥梁结构。合理选用钢材型号及焊接工艺非常重要。橡胶支座橡胶支座具有良好的弹性变形特性,可以有效吸收温度变形和地震荷载。需根据应用条件选用合适的橡胶材料。青铜支座青铜支座材质坚硬耐磨,适用于高承载和高摩擦力的场合,如滑动支座。但成本较高,使用时需谨慎。支座的安装要点1安装前准备仔细检查支座的外观质量、尺寸是否符合设计要求。确保安装基面平整、牢固。2就位精度支座必须准确定位,与构件接口位置吻合,确保力的传递通畅。3固定方式采用化学锚栓或机械膨胀螺栓可靠地固定支座。固定点应均匀布置。4密封防护支座与接触面之间需采用密封垫以防渗水,预防锈蚀损坏。滑动支座滑动支座是一种特殊的桥梁支座类型,能够承担横向位移。它具有独特的结构特点,并在选材和安装方面都有特殊要求。滑动支座1定义滑动支座允许桥梁或建筑物在水平方向上自由滑动,以吸收温度引起的伸缩变形。2特点具有良好的水平移动性,能够确保结构的稳定性和整体性,同时也能降低温度变化导致的应力。3适用范围常用于大跨度桥梁、高层建筑等需要承受大变形的结构。主要支座类型钢支座采用钢材制造的通用支座类型。具有强度高、耐腐蚀等优点。可根据承载需求选择不同型号。橡胶支座由橡胶和钢板复合制成。可提供良好的隔震和减振效果,广泛应用于桥梁和建筑工程。拱形支座采用曲面设计,可承受较大的垂直荷载和水平力。适用于跨径较大的桥梁结构。球形支座采用球面结构,能够提供充分的转动自由度。适用于需要承受较大偏转角的场合。材质选择钢制支座钢制支座具有优良的承载能力和耐久性,适用于承受大荷载的桥梁结构。合理选择材质和表面处理,可提高抗腐蚀性能。橡胶支座橡胶支座能提供一定的弹性变形,减小冲击力。选用高性能橡胶,可确保良好的抗老化和耐磨性。复合材料支座新型复合材料支座具有优异的抗腐蚀、耐候性能,在特殊环境下表现突出。其轻量化设计也有利于安装。球铁支座球铁支座结构简单,可承受较大的倾斜变形。通过表面防腐处理,可大幅延长使用寿命。滑动支座定义及特点滑动支座允许支座在横向或纵向发生受限移动,用于吸收桥梁的热胀冷缩变形,防止结构产生不利应力。主要类型钢制滑动支座青铜滑动支座聚四氟乙烯(PTFE)滑动支座材质选择结合桥梁荷载、环境等因素,选用耐磨、耐腐蚀、低摩擦系数的材料,如钢、青铜、PTFE等。安装要点确保支座表面平整,不得有障碍物。滑动面间隙控制在0.5-2mm,并涂抹润滑脂。预留足够的移动空间,防止限制桥梁的伸缩变形。支座受力特性分析支座在桥梁结构中承担着重要作用,对于理解其工作特性至关重要。我们将从垂向力、水平力和扭矩等方面分析支座的受力状态。垂向力垂向载荷桥梁支座需要承受主梁自重和等效活荷载等垂向荷载。正确计算和评估垂向载荷对于选择合适的支座类型和承载能力非常重要。压缩作用垂向载荷会对支座产生压缩应力,支座材料需要具有足够的抗压强度以承受这些压力。变形控制支座在承受垂向荷载时会发生一定的压缩变形,需要控制在允许范围内,避免对上部结构产生不利影响。水平力作用原因桥梁支座在承受垂向荷载的同时，还承受各种水平力作用。这些水平力主要来源于桥梁的温度变化、制动力、地震等因素。力的类型水平力包括水平正向力、水平反向力和扭矩。这些力作用会导致支座在水平方向发生位移和扭转变形。扭矩扭矩作用当外力作用在支座上时,会产生扭矩,导致支座发生旋转变形。这种变形会影响支座的承载能力和使用寿命。扭矩评估在支座设计中,需要对可能产生的扭矩进行仔细评估,并采取相应的措施来抑制扭矩变形。抗扭设计支座的形状和材料选择都需要考虑抗扭性能,以确保在各种工况下都能承受外加的扭矩作用。支座材料性能要求对于桥梁支座来说,其材料性能是确保安全使用的关键。支座材料需要满足承载能力、抗疲劳性、抗老化性和耐腐蚀性等多方面的要求。承载能力1足够的强度支座必须具有足够的抗压、抗拉和抗剪强度，以承受桥梁上传递的各种荷载。2长期稳定性支座材料要有良好的耐久性，能够在使用过程中保持原有的承载能力。3适应性设计支座的设计要考虑不同荷载组合作用下的受力特点，并提供充足的安全余量。支座的抗疲劳性疲劳性能测试通过定期疲劳性能测试,可以评估支座结构在长期反复荷载下的承载能力和使用寿命。这有助于及时发现潜在问题并采取相应措施。疲劳裂纹预防合理的设计和材料选择是预防支座疲劳裂纹的关键。通过有限元分析等方法,优化支座结构以最大程度抵御疲劳载荷。维护保养定期检查和润滑是延长支座使用寿命的有效措施。可及时发现并修复疲劳损伤,同时确保支座运转平稳。抗老化性耐久性支座材料应具有良好的抗老化性能,在使用环境下能经受长期的酸碱、温湿度、光照等因素的侵蚀。使用寿命选用的支座材料应能满足整个桥梁使用期限内的性能要求,最大限度延长支座的使用寿命。维护保养定期检查支座状况,及时发现老化迹象,采取保护措施,可有效延长支座的使用寿命。耐腐蚀性防腐蚀性能良好的耐腐蚀性能是支座材料的重要指标。材料应能抵御恶劣环境中的化学腐蚀和电化学腐蚀。防腐蚀保护除了优良的材料本身性能外,还需要采取防腐蚀涂层、阴极保护等措施,进一步提高支座的耐腐蚀能力。环境适应性支座材料要能承受桥梁所在环境的温度、湿度、化学侵蚀等各种恶劣因素,确保长期安全可靠运行。支座的选型原则选择合适的桥梁支座需要综合考虑结构类型、荷载条件、环境因素和经济因素等多方面因素。选型不当会导致支座损坏,严重影响桥梁安全。结构类型简支结构这种结构简单易构造,适用于跨度较小的桥梁。支座只需承担垂直荷载,设计较为简单。但伸缩量大,不利于整体稳定性。固定结构桥墩与上部结构通过刚性连接,可有效传递水平荷载。结构较为复杂,需要考虑支座的抗弯强度和连接强度。但整体稳定性好。荷载条件永久荷载包括桥面铺装、栏杆、桥梁自重等持续作用的荷载。需要详细计算并考虑长期变形的影响。活荷载指车辆荷载、人员荷载等暂时作用的荷载。需要根据桥梁使用情况合理设计。环境荷载包括风荷载、地震荷载、温度荷载等自然因素引起的荷载。需要根据桥梁所在地的实际环境条件进行计算。环境因素地理条件桥梁所处的地理环境,如地势、气候、水文条件等,会对支座的选型和设计产生重要影响。合理考虑环境因素可确保支座的可靠性和适用性。动力荷载车辆载荷、风振荡、地震等动态作用因素会引起支座振动变形,因此需要充分考虑支座的抗动力性能。化学腐蚀雨雪、盐雾、酸雨等化学环境会加速支座材料的腐蚀,选用具有优良耐腐蚀性能的材料至关重要。经济因素1成本控制应根据项目预算合理选择支座材料和结构,兼顾性能和价格。2维护费用选择经济耐用的支座类型,减少后期维修成本。3工期考虑支座安装的复杂程度,选择易安装、施工周期短的方案。4生命周期评估支座使用寿命,选择性价比高、可靠性强的产品。支座设计计算要点支座的设计计算是保证其安全可靠运行的关键,需要全面考虑受力特性、材料特性和使用环境等因素。以下是支座设计计算的主要方面。受力计算确定荷载组合准确确定垂向、水平、扭矩等荷载作用组合,是进行支座受力计算的基础。建立受力分析模型针对不同支座类型,建立相应的结构力学受力分析模型,以准确计算各承载部位的应力状态。应用计算公式根据支座型式和材质特性,应用相应的承载力、变形等计算公式,得出设计值。变形计算1位移分析计算支座在垂向荷载和水平力作用下的位移量,确保不会超出结构允许的变形范围。2角度分析分析支座的角度变化,确保不会影响上部桥梁结构的安全性。3温度影响考虑温度变化对支座变形的影响,确保支座能够安全可靠地释放结构的热胀冷缩。4动力特性分析支座在动荷载作用下的动态响应,防止由于共振而引起的支座损坏。材料选择钢制支座钢制支座具有强度高、加工性好、成本较低等优点,在桥梁工程中应用广泛。需考虑抗腐蚀性和焊接性能。橡胶支座橡胶支座具有良好的弹性和减震性能,能有效吸收结构振动。适用于中小跨径桥梁,需注意抗老化性能。滑动支座滑动支座可承担水平位移,通常采用青铜或聚四氟乙烯等材料,要求具有低摩擦系数和良好耐磨性。结构优化力学分析对支座进行细致的受力分析,优化承载能力和变形性能。材料选择选择最合适的材料,提高支座的耐久性和抗老化性。结构设计优化支座的结构形式,提高承载能力和使用寿命。支座常见病害分析桥梁支座在长期使用过程中可能会出现各种类型的病害,了解常见病害的特点和成因,有助于及时发现和预防潜在的问题。位置偏移原因分析支座位置偏移的主要原因包括施工质量不达标、基础沉降、地震或车撞等外力作用。这可能导致桥梁受力分布失衡,增加应力集中,降低使用寿命。影响与危害位置偏移会造成支座与主梁连接处应力增大,使支座与墩台连接松动或断裂,严重时可导致桥梁整体倾斜甚至坍塌。材料老化橡