《橋梁的支座講座》課件

橋梁的支座橋梁支座是承載整個橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),在橋梁設(shè)計中扮演著關(guān)鍵角色。支座的適當(dāng)選擇和設(shè)計對于確保橋梁的穩(wěn)定性和長期使用壽命至關(guān)重要。引言什么是橋梁支座？橋梁支座是橋梁結(jié)構(gòu)中承擔(dān)荷載傳遞、變形調(diào)節(jié)等功能的重要部件。它連接上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu),是橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠運行的關(guān)鍵。支座的重要性合理選擇和設(shè)計橋梁支座對確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命至關(guān)重要。支座的性能直接影響橋梁的整體性能。支座的定義承載結(jié)構(gòu)支座是連接上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件,用于承載橋梁的全部自重和交通荷載。傳力機構(gòu)支座通過自身的變形特性,將上部結(jié)構(gòu)的荷載安全地傳遞至下部結(jié)構(gòu),起到承力傳力的作用。位移引導(dǎo)支座允許橋梁結(jié)構(gòu)在溫度變化、荷載變化等作用下發(fā)生一定的位移,防止結(jié)構(gòu)損壞。支座的功能載荷承載支座承擔(dān)橋梁上部結(jié)構(gòu)的重量及外荷載,將其安全傳遞到下部結(jié)構(gòu)。變形適應(yīng)支座允許橋梁上部結(jié)構(gòu)在荷載作用下發(fā)生一定程度的變形和位移。振動隔離支座能夠隔離并吸收來自上部結(jié)構(gòu)的振動和沖擊,保護下部結(jié)構(gòu)。支座的分類結(jié)構(gòu)分類根據(jù)支座的結(jié)構(gòu)形式分為固定支座、活動支座和鉸支座等。材料分類按材料可分為鋼質(zhì)支座、橡膠支座、滾動支座和組合支座等。功能分類依據(jù)支座的承載和傳力功能可分為承重支座和導(dǎo)向支座。支座的結(jié)構(gòu)組成橋梁支座的結(jié)構(gòu)主要包括：上部構(gòu)件、下部構(gòu)件和中間件。上部構(gòu)件負(fù)責(zé)與上層結(jié)構(gòu)相連，傳遞荷載；下部構(gòu)件負(fù)責(zé)與下部基礎(chǔ)相連，承載上層結(jié)構(gòu)的荷載；中間件則用于連接上下部構(gòu)件。支座的具體組成包括節(jié)點塊、承臺、擋塊、導(dǎo)向裝置、襯墊等。這些構(gòu)件共同組成了穩(wěn)定可靠的承載機構(gòu)。支座的載荷分析5荷載種類包括永久荷載、活荷載和環(huán)境荷載等20%活荷載差異導(dǎo)致局部支座承受更大壓力2.5荷載放大系數(shù)考慮動力效應(yīng)帶來的影響支座承受來自橋梁結(jié)構(gòu)自重、車輛荷載、溫度變化等多種復(fù)雜荷載作用。需要全面分析荷載種類、大小及作用規(guī)律,并采用恰當(dāng)?shù)暮奢d組合方式,確保支座設(shè)計可靠。支座的設(shè)計依據(jù)1力學(xué)分析對支座所承受的各種作用力進行深入的力學(xué)分析,明確荷載作用條件與作用規(guī)律。2材料性能充分考慮支座材料的力學(xué)特性、環(huán)境適應(yīng)性等,確保材料選擇合理可靠。3結(jié)構(gòu)特點根據(jù)支座的結(jié)構(gòu)類型和構(gòu)造特點,分析其受力機理,優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。4規(guī)范要求嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),確保設(shè)計滿足使用要求和安全性。橡膠支座的特點高彈性橡膠支座具有優(yōu)異的抗壓、抗拉、抗剪切的彈性變形能力?？梢晕蘸蜏p小載荷作用引起的應(yīng)力和變形。良好的阻尼性橡膠支座自身具有一定的阻尼特性,能有效吸收地震、風(fēng)荷載等動態(tài)荷載的影響,提高橋梁的抗震性能。溫度適應(yīng)性強橡膠材料在普通溫度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定,可廣泛應(yīng)用于不同氣候條件下的橋梁項目。使用壽命長橡膠支座可以承受長期荷載作用而不會發(fā)生明顯退化,保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。橡膠支座的構(gòu)造橡膠支座由鋼板、橡膠層和錨固件等部件組成。鋼板提供承載能力,橡膠層賦予支座可變形性和減震性能,錨固件將支座固定在構(gòu)件上。橡膠和鋼材的復(fù)合設(shè)計,使橡膠支座具有優(yōu)良的剛度、耐久性和穩(wěn)定性。橡膠支座的類型普通橡膠支座由多層鋼板和橡膠板層疊而成,可承受垂直荷載和水平力。適用于一般橋梁。高阻尼橡膠支座內(nèi)含阻尼裝置,能有效消能地震力,提高橋梁抗震性能。適用于高震區(qū)?？烧{(diào)式橡膠支座支座形式可調(diào)節(jié),在施工及使用過程中可進行高度調(diào)整,提高施工精度。隔震橡膠支座以高隔震性能最大程度減小地震力傳遞,提高上部橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。橡膠支座的設(shè)計原則穩(wěn)定性橡膠支座必須具有足夠的承載能力和變形能力,能夠穩(wěn)定地支撐上部結(jié)構(gòu),承受各種荷載作用下的變形,確保上部結(jié)構(gòu)的安全性。耐久性橡膠支座應(yīng)具有良好的耐老化性能,既能承受長期靜態(tài)荷載,又能抵抗環(huán)境因素的影響,確保使用壽命?？煽啃韵鹉z支座的設(shè)計應(yīng)考慮各種可能出現(xiàn)的失效模式,采取有效的防護措施,確保其在各種工況下都能可靠工作。經(jīng)濟性在滿足技術(shù)要求的前提下,還要兼顧材料消耗、制造工藝等因素,達到最佳的經(jīng)濟效益?；瑒又ё奶攸c可移動性強滑動支座允許橋梁上部結(jié)構(gòu)在水平方向上自由滑動,能夠吸收溫度變化和地震作用引起的位移。承載能力高滑動支座通過滑塊與支撐體之間的摩擦力來傳遞垂直荷載,可承受較大的水平力和垂直力。維護簡單滑動支座結(jié)構(gòu)簡單,維護保養(yǎng)相對容易,能夠確保長期穩(wěn)定可靠地工作?；瑒又ё臉?gòu)造滑動支座主要由滑塊、導(dǎo)向裝置和固定裝置三部分組成?；瑝K用于提供水平位移的功能,通常采用鋼制或青銅制作。導(dǎo)向裝置可以是滾動軸承或滑塊,確?；瑝K沿導(dǎo)軌平穩(wěn)移動。固定裝置將整個支座系統(tǒng)固定在橋墩或橋臺上?；瑒又ё梢允菃蜗蚧瑒踊螂p向滑動,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)不同的滑動特性。合理的滑動支座設(shè)計可以有效減小橋梁上部結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和地震作用力。滑動支座的設(shè)計計算1計算條件考慮荷載、溫度等因素2確定支座位移根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)變形預(yù)測支座位移3選擇支座類型根據(jù)計算條件和允許位移選用合適的支座4設(shè)計支座尺寸根據(jù)承載能力、位移能力等確定支座尺寸滑動支座的設(shè)計計算主要包括確定計算條件、預(yù)測支座位移、選擇支座類型、確定支座尺寸等步驟。在計算過程中需要綜合考慮荷載、溫度變化等因素對支座的影響，確保支座在使用過程中能夠滿足位移和承載能力的要求。固定支座的特點無移動性固定支座完全約束了橋面的水平位移,提供了穩(wěn)定的受力傳遞。承受大載荷固定支座能承受橋梁上下部結(jié)構(gòu)傳遞的各種大載荷,如豎向載荷、水平載荷等。應(yīng)用廣泛固定支座廣泛應(yīng)用于多種不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁,適用范圍廣泛。固定支座的構(gòu)造固定支座是橋梁結(jié)構(gòu)中的一種常用支座類型。它主要由支座座板、支座滾動軸、支撐塊等組成。支座座板通過螺栓固定在橋臺或橋墩上,以承受上部結(jié)構(gòu)的垂向荷載。支撐塊則用于限制支座的水平位移,確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。固定支座的設(shè)計計算1力學(xué)特征固定支座承受豎向荷載，不允許水平移動和轉(zhuǎn)動。其主要設(shè)計考慮豎向承載能力、穩(wěn)定性和抗震性能。2荷載計算根據(jù)橋梁類型和跨徑長度，確定垂直荷載、水平荷載和溫度變形等作用于支座的各類荷載。3結(jié)構(gòu)分析利用有限元方法對支座結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力分析，確保各部件受力滿足承載能力和變形控制要求。鉸支座的特點可轉(zhuǎn)動鉸支座可在一個方向上自由轉(zhuǎn)動,以適應(yīng)橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的相對轉(zhuǎn)動。承載力強鉸支座可承受大的豎向荷載,同時也可轉(zhuǎn)動以吸收熱脹冷縮等引起的水平變形。維護簡單鉸支座結(jié)構(gòu)簡單,易于安裝和檢修?？筛鶕?jù)橋梁的使用情況定期進行養(yǎng)護維修。鉸支座的構(gòu)造鉸鏈支座結(jié)構(gòu)鉸支座由上下兩板、中間的鉸鏈以及上下支承面等部分組成。鉸鏈可以使上下部件產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)，從而滿足橋梁結(jié)構(gòu)位移和傾斜的需求。工作原理當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生位移或角度變化時，鉸支座能夠繞鉸鏈旋轉(zhuǎn),釋放結(jié)構(gòu)變形,保護上部構(gòu)件。同時,鉸支座還能傳遞垂直荷載。材料選擇鉸支座通常采用不銹鋼或合金鋼材料制造,以提高耐腐蝕性和承載能力。鉸鏈部件需要使用高強度、高精度的金屬材料。鉸支座的設(shè)計計算確定作用力根據(jù)橋梁的荷載組合,計算作用在鉸支座上的各種外力,包括豎向力、水平力和轉(zhuǎn)矩。選擇合適材質(zhì)結(jié)合承受的荷載和環(huán)境條件,選擇合適的鋼材或鑄鐵作為鉸支座的材料。計算幾何尺寸根據(jù)承受的外力和材料的強度特性,確定鉸支座的厚度、直徑及其他幾何尺寸。檢查安全性對鉸支座的應(yīng)力水平、變形和穩(wěn)定性進行驗算,確保其在使用過程中的安全性。支座選型的原則功能需求根據(jù)橋梁的承載要求和變形特性,選擇最合適的支座類型和尺寸。環(huán)境條件考慮支座所處環(huán)境的溫度、濕度、化學(xué)腐蝕等因素,選用適合的支座材料。經(jīng)濟性在滿足技術(shù)要求的前提下,選擇性價比較高的支座產(chǎn)品?？删S護性選擇結(jié)構(gòu)簡單、便于檢查和維修的支座,確保長期良好運行。支座安裝的要求位置準(zhǔn)確支座必須按設(shè)計要求的位置準(zhǔn)確安裝,確保承載力和性能。任何偏差都可能造成結(jié)構(gòu)損壞。水平垂直支座安裝必須保證水平和垂直,否則會影響承載能力和使用壽命。使用測量儀器嚴(yán)格校正。牢固可靠通過焊接、螺栓等方式牢固連接,確保與上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)可靠傳力。任何松動都可能造成嚴(yán)重后果。防護完善應(yīng)對支座采取防潮、防腐蝕、防磨損等防護措施,確保長期穩(wěn)定可靠地工作。支座檢測的重要性1確保橋梁安全定期檢測支座狀況有助于及時發(fā)現(xiàn)問題,采取針對性維修,確保橋梁長期安全可靠。2延長使用壽命及時發(fā)現(xiàn)支座問題并及時修繕,能夠有效延長支座和整個橋梁的使用壽命。3保障行車安全支座質(zhì)量直接關(guān)系到行車安全,檢測可及時發(fā)現(xiàn)隱患,避免嚴(yán)重事故發(fā)生。4維護管理效率定期檢測可以及時發(fā)現(xiàn)問題,提高維修效率,減少不必要的維修費用。支座的維護與保養(yǎng)定期檢查定期檢查支座狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。包括目測檢查、測量位移以及潤滑等。清潔保養(yǎng)定期清潔支座表面,去除銹蝕和污垢。根據(jù)材質(zhì)合理選擇保養(yǎng)方法,如上潤滑油。措施預(yù)防采取防雨、防積水、防污染等措施,降低支座受環(huán)境因素的損壞風(fēng)險。專業(yè)維修對于嚴(yán)重?fù)p壞的支座,應(yīng)由專業(yè)人員進行拆解檢查、維修或更換。切勿自行操作。支座損壞的常見類型材料老化橡膠支座由于長期受到環(huán)境侵蝕,容易出現(xiàn)裂紋和老化。變形損壞支座過度承載或設(shè)計不當(dāng),易發(fā)生永久變形或塑性破壞。腐蝕損壞鋼制支座容易受到環(huán)境腐蝕,導(dǎo)致支承力下降和失效。位移錯位支座安裝不當(dāng)或受到外力作用導(dǎo)致位移,影響橋梁運營。支座損壞的預(yù)防措施定期檢查維護定期對支座進行人工檢查和監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)并修理任何問題,確保支座始終處于良好狀態(tài)。防護措施采取有效的防雨、防塵等保護措施,避免環(huán)境因素加速支座的損壞和老化。荷載控制合理控制支座所受的荷載,避免過度超載導(dǎo)致支座過早損壞。典型支座損壞案例分析橋梁支座的損壞是常見的工程問題,可能由多種因素導(dǎo)致。本節(jié)將分析幾個典型的損壞案例,探討其發(fā)生原因及可能的預(yù)防措施,為工程師提供參考。案例一:某跨河大橋橡膠支座在使用20年后出現(xiàn)嚴(yán)重磨損和開裂,導(dǎo)致橋梁安全隱患。分析發(fā)現(xiàn)是由于支座設(shè)計不合理,加之維護不當(dāng),長期風(fēng)化和疲勞使其性能下降。案例二:一座城市立交橋的固定支座因地基下沉和結(jié)構(gòu)變形,出現(xiàn)大量裂縫和變形。原因是勘察不全面,基礎(chǔ)設(shè)計存在問題,未能預(yù)防地基沉降。支座設(shè)計常見問題及解決方案1荷載預(yù)估不準(zhǔn)確在設(shè)計支座時,準(zhǔn)確估算荷載是關(guān)鍵,應(yīng)根據(jù)實際使用情況并采用合理的安全系數(shù)。2支承面積不足支座受力面積不足會造成局部壓力過大,應(yīng)根據(jù)實際承載需求合理設(shè)計尺寸