《支座的设计与计算》课件

支座的设计与计算支座是桥梁、建筑物等结构的重要组成部分，承载着结构的重量并将荷载传递给基础。支座的设计和计算至关重要，确保结构的安全性和稳定性。课程导言1课程目标介绍支座的定义、作用、分类和设计的基本原则。2课程内容涵盖支座的设计计算、材料选择、施工安装以及验算等方面。3学习要求掌握支座的设计方法和计算步骤，并能够独立进行支座的设计工作。4课程安排理论讲解、案例分析、课后作业和考试。支座的定义和作用支座是桥梁、建筑物等结构中重要的承重构件。它将上部结构的荷载传递到下部结构，并允许结构在温度变化、沉降等因素下发生位移。支座确保结构的稳定性，并防止结构因荷载或变形而发生破坏。支座的分类固定支座固定支座限制结构的旋转和移动，通常用于桥梁、建筑物和其他结构的固定点。滚动支座滚动支座允许结构在水平方向上移动，但限制其旋转，常用于桥梁、高架道路和大型结构的膨胀缝。滑动支座滑动支座允许结构在水平方向上滑动，但限制其旋转，常用于桥梁、高架道路和大型结构的膨胀缝。盆式支座盆式支座通常用于桥梁和高架道路，可承受高载荷并允许结构在水平方向上移动。支座的受力状态支座承受结构荷载传递的压力、剪力以及弯矩。结构荷载包括永久荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。支座的受力状态随结构类型、荷载大小、支座位置的不同而有所区别。支座设计需要考虑各种荷载作用下的应力分布，保证支座在工作状态下能够安全可靠地传递荷载，防止支座过早失效。支座设计的基本原则安全可靠确保支座能够承受结构荷载，保证结构安全。经济合理在满足强度、刚度要求的前提下，尽可能降低成本。施工方便支座的设计要考虑施工的便捷性，方便安装调试。耐久性强支座要具有良好的耐久性，能够经受长期使用。支座设计的荷载组合支座设计需要考虑各种荷载情况，并根据荷载组合进行计算。荷载组合包括：恒载、活载、地震荷载、风荷载、温度荷载等。1.2恒载系数1.4活载系数1.0地震荷载系数0.8风荷载系数支座设计时，应根据实际情况选择合适的荷载系数。支座材料和技术要求材料选择支座材料通常为钢材、橡胶或混凝土，应具有良好的强度、刚度、耐久性和抗疲劳性能。技术要求支座的设计应满足相关的规范和标准，如GB50211-2019《桥梁设计规范》等。质量控制支座的生产过程应严格控制，确保产品质量符合设计要求，并进行必要的检验和测试。防腐处理支座应进行防腐处理，以延长其使用寿命，防止腐蚀损坏。支座的计算方法支座设计计算是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括荷载、材料性能、温度变化、地震作用等等。1荷载计算首先要确定作用在支座上的荷载，包括恒载、活载、风载、地震载等等。2材料性能其次要考虑支座材料的性能，包括强度、弹性模量、泊松比等等。3计算方法最后根据荷载、材料性能和设计规范，采用相应的计算方法进行计算。常用的计算方法包括有限元法、弹性力学方法、塑性力学方法等等。柱式支座的设计1确定支座类型根据荷载大小和结构要求，选择合适的支座类型，例如固定支座、滑动支座等。2计算荷载确定柱子传递到支座上的荷载，包括静荷载、活荷载、风荷载等。3确定支座尺寸根据荷载大小和材料强度，确定支座的尺寸和形状。4设计支座钢筋根据支座的受力状态，设计支座钢筋的布置和数量，确保其强度和抗震性能。5绘制支座图纸根据设计要求，绘制支座的施工图纸，并标注尺寸、材料等信息。梁端支座的设计1确定荷载包括恒载、活载和地震载荷2选择支座类型根据结构形式和荷载大小3计算支座尺寸满足承载力和变形要求4设计支座连接确保支座与梁的牢固连接梁端支座的设计需要考虑多种因素，包括荷载类型、结构形式、材料特性等。斜支座的设计结构分析首先要分析斜支座的受力情况，包括轴向力、剪力、弯矩等。材料选择根据斜支座的承载能力要求，选择合适的材料，例如钢材、混凝土等。尺寸确定根据受力分析结果，确定斜支座的尺寸，包括宽度、高度、厚度等。强度验算根据材料性能和荷载情况，进行强度验算，确保斜支座能够承受设计荷载。稳定性验算进行稳定性验算，确保斜支座在荷载作用下不会发生倾覆或失稳。细节设计对斜支座的连接方式、构造细节进行设计，确保其安全可靠。橡胶支座的设计橡胶支座是一种常见的桥梁支座类型，它主要由橡胶和钢板组成。橡胶材料具有良好的弹性和耐老化性能，能够有效地吸收桥梁结构的振动和变形，延长桥梁的使用寿命。1选择橡胶材料橡胶材料应具有良好的耐老化性、耐疲劳性、耐高温性和耐低温性等性能。2确定支座尺寸根据桥梁结构的荷载和变形要求，确定橡胶支座的尺寸。3设计钢板钢板应具有足够的强度和刚度，能够承受桥梁结构的荷载和变形。4进行性能测试对橡胶支座进行性能测试，确保其能够满足设计要求。抗震支座的设计1地震载荷考虑地震作用2变形控制控制支座变形3结构安全确保结构安全4隔震性能提高隔震性能抗震支座设计需要综合考虑地震载荷、变形控制、结构安全和隔震性能等因素。抗震支座通常采用橡胶支座、铅芯橡胶支座或滑动支座等，这些支座能够有效地吸收地震能量，减小地震对结构的影响。在设计过程中，需要根据地震烈度、结构类型和地震危险性等因素确定支座的抗震性能指标。支座与构件连接的设计连接方式支座与构件的连接方式有多种，常见的有螺栓连接、焊接连接和灌浆连接。连接方式的选择需根据支座类型、荷载大小和环境条件等因素综合考虑。结构设计支座与构件的连接结构设计应保证连接强度和稳定性，并考虑抗震要求。施工工艺支座与构件的连接施工工艺应严格控制，确保连接质量。支座内部构造的设计钢制支座内部构造钢制支座通常包含钢板、钢筋和混凝土，设计需要考虑材料的强度和耐久性，并确保结构稳定，能够承受荷载。橡胶支座内部构造橡胶支座内部通常包含橡胶垫层，用于吸收振动和减少噪音。橡胶垫层应具有足够的强度和弹性，以满足设计要求。滑动支座内部构造滑动支座内部包含滑动板和钢板，以及润滑材料，以降低摩擦力和提高抗震性能。滑动板的材料应具有良好的耐磨性，以保证长期使用。盆式支座内部构造盆式支座内部通常包含钢盆和混凝土，钢盆用于承载荷载并传递至混凝土。混凝土的强度和耐久性要满足设计要求。支座的制造与安装材料加工根据设计图纸选择合适的材料，并进行加工。确保材料质量符合标准，并对加工过程进行严格的质量控制。部件组装将加工好的部件组装成完整的支座，并进行预紧。确保每个部件的连接牢固，并符合设计要求。性能测试对组装好的支座进行性能测试，包括承载能力、变形、抗剪切等性能指标。确保支座满足设计要求。现场安装根据设计图纸，将支座安装到桥梁或建筑物上。安装过程要确保支座的水平和垂直位置准确，并与结构连接牢固。支座的承载能力验算支座的承载能力验算是结构设计的重要环节，确保支座能够安全可靠地承受荷载。验算内容方法标准支座抗压强度材料强度和截面尺寸《建筑结构荷载规范》支座抗剪强度剪切应力计算《钢结构设计规范》支座抗弯强度弯矩计算《混凝土结构设计规范》根据验算结果，确定支座的设计参数和材料选择，确保支座的安全性。支座的变形验算支座变形是指支座在荷载作用下产生的形变，主要包括垂直变形和水平变形。支座的变形验算主要用于评估支座在荷载作用下是否会发生过大的变形，从而影响结构的正常使用。支座的变形验算需要根据支座的类型、材料、尺寸和荷载等因素进行，具体方法可以参考相关的规范和标准。支座的抗剪切验算剪切力支座材料验算方法水平荷载和地震荷载钢筋混凝土、橡胶等计算剪切应力并与允许剪切应力比较剪切验算确保支座在承受剪切力时不会发生破坏。剪切力的来源包括水平荷载和地震荷载。支座的材料、尺寸和形状会影响其抗剪切能力。支座的抗冲切验算支座的抗冲切验算，是指在支座承受荷载时，确保支座材料不会因剪切力而发生破坏。冲切破坏是指由于集中荷载或剪力引起的支座局部区域材料的破坏。冲切破坏通常发生在支座的边缘或孔洞附近。为了防止冲切破坏，需要进行抗冲切验算，确保支座的承载能力满足安全要求。1.5安全系数抗冲切验算一般采用安全系数为1.5。1.2钢筋钢筋的屈服强度安全系数为1.2。1.0混凝土混凝土的抗压强度安全系数为1.0。支座的抗倾覆验算抗倾覆验算是支座设计中一个重要的环节。它是指支座在承受外力作用下，能否保持稳定，不发生倾覆。倾覆的发生会导致支座的破坏，甚至会影响结构的整体稳定性。抗倾覆验算主要考虑支座的受力情况，以及支座自身重力和外力作用下的力矩。验算方法一般采用力矩平衡法，即比较支座的抗倾覆力矩和倾覆力矩的大小。如果抗倾覆力矩大于倾覆力矩，则支座能够稳定。如果抗倾覆力矩小于倾覆力矩，则需要采取措施提高支座的抗倾覆能力。抗倾覆验算需要考虑各种外力作用，例如地震力、风力、车辆荷载等。同时，还需要考虑支座的安装方式和结构形式，以及支座周围的土质条件。支座的耐压验算支座的耐压验算主要用于评估支座在承受结构荷载时的压力承受能力。验算时需考虑支座材料的强度、尺寸、形状和连接方式等因素。根据计算结果，如果支座的实际压力低于其允许承载能力，则支座设计符合要求。支座的附加应力计算支座附加应力是指由于结构荷载、温度变化、施工误差等因素引起的支座内部应力。附加应力会影响支座的承载能力和使用寿命。1.2温度温度变化会导致支座材料膨胀或收缩，产生附加应力。1.5施工误差施工过程中，支座位置偏差、倾斜等误差也会产生附加应力。2.0荷载结构荷载会使支座产生附加应力，影响其承载能力。支座的水平剪切应力分析水平剪切应力是支座承受的水平力导致的。这种应力会导致支座发生变形和破坏。类型计算方法影响因素水平剪切应力剪切力除以支座截面积支座尺寸，材料强度，外荷载分析水平剪切应力时，需要考虑支座的形状、尺寸、材料性能以及连接方式。支座的水平受力分析支座在水平方向上承受的力主要来自以下几个方面：1.由于温度变化引起的桥梁伸缩，会对支座产生水平推力。2.地震作用下，桥梁结构会发生水平位移，从而对支座产生水平剪力。3.车辆荷载在桥梁上行驶时，会对支座产生水平摩擦力。4.风荷载作用在桥梁上，也会对支座产生水平力。支座的水平受力分析需要考虑上述所有因素，并进行合理的计算和设计，确保支座能够安全可靠地承受水平力的作用。支座的锚固验算锚固验算确保支座牢固地连接到结构物上，防止因荷载作用导致支座松动或脱落。验算主要考虑支座的承载力、抗剪强度和抗拔强度，以及连接方式和材料的特性。例如，钢筋混凝土支座的锚固验算应考虑钢筋与混凝土的粘结强度、锚固深度和锚固方式。支座的密封和保护措施1防水密封支座内部结构需要进行防水密封处理，防止雨水、地下水等渗入，影响支座性能。2防腐保护采用防腐材料涂刷或喷涂支座表面，防止金属支座腐蚀，延长使用寿命。3防冻措施在寒冷地区，采取保温措施，防止支座因温度变化而发生冻胀，影响结构安全。4抗震加固对于抗震支座，需要进行抗震加固设计，确保支座在发生地震时能够正常工作。支座的检查与维护定期检查定期检查支座的表面、连接部位、内部构造等。检查支座是否有裂纹、变形、腐蚀、松动等问题。维护保养清洁支座表面，清除灰尘和污垢。定期润滑支座，保持其良好的工作状态。修复受损的支座，确保其功能正常。支座设计