《橋梁的支座講座》課件

橋梁的支座橋梁支座是承載整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),在橋梁設(shè)計(jì)中扮演著關(guān)鍵角色。支座的適當(dāng)選擇和設(shè)計(jì)對(duì)于確保橋梁的穩(wěn)定性和長(zhǎng)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(yùn)行的關(guān)鍵。支座的重要性合理選擇和設(shè)計(jì)橋梁支座對(duì)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(jī)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(dòng)隔離支座能夠隔離并吸收來自上部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和沖擊,保護(hù)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)塊、承臺(tái)、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(jī)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(dòng)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(jì)可靠。支座的設(shè)計(jì)依據(jù)1力學(xué)分析對(duì)支座所承受的各種作用力進(jìn)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(diǎn)根據(jù)支座的結(jié)構(gòu)類型和構(gòu)造特點(diǎn),分析其受力機(jī)理,優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)滿足使用要求和安全性。橡膠支座的特點(diǎn)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(dòng)態(tài)荷載的影響,提高橋梁的抗震性能。溫度適應(yīng)性強(qiáng)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(xiàng)目。使用壽命長(zhǎng)橡膠支座可以承受長(zhǎng)期荷載作用而不會(huì)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(jì),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(jìn)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(jì)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(zhǎng)期靜態(tài)荷載,又能抵抗環(huán)境因素的影響,確保使用壽命。可靠性橡膠支座的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮各種可能出現(xiàn)的失效模式,采取有效的防護(hù)措施,確保其在各種工況下都能可靠工作。經(jīng)濟(jì)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(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益?；瑒?dòng)支座的特點(diǎn)可移動(dòng)性強(qiáng)滑動(dòng)支座允許橋梁上部結(jié)構(gòu)在水平方向上自由滑動(dòng),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(dòng)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(hù)簡(jiǎn)單滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)保養(yǎng)相對(duì)容易,能夠確保長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。滑動(dòng)支座的構(gòu)造滑動(dòng)支座主要由滑塊、導(dǎo)向裝置和固定裝置三部分組成。滑塊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(dòng)軸承或滑塊,確保滑塊沿導(dǎo)軌平穩(wěn)移動(dòng)。固定裝置將整個(gè)支座系統(tǒng)固定在橋墩或橋臺(tái)上?；瑒?dòng)支座可以是單向滑動(dòng)或雙向滑動(dòng),通過調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)不同的滑動(dòng)特性。合理的滑動(dòng)支座設(shè)計(jì)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?；瑒?dòng)支座的設(shè)計(jì)計(jì)算1計(jì)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(cè)支座位移3選擇支座類型根據(jù)計(jì)算條件和允許位移選用合適的支座4設(shè)計(jì)支座尺寸根據(jù)承載能力、位移能力等確定支座尺寸滑動(dòng)支座的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括確定計(jì)算條件、預(yù)測(cè)支座位移、選擇支座類型、確定支座尺寸等步驟。在計(jì)算過程中需要綜合考慮荷載、溫度變化等因素對(duì)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(diǎn)無移動(dòng)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(dòng)軸、支撐塊等組成。支座座板通過螺栓固定在橋臺(tái)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(jì)計(jì)算1力學(xué)特征固定支座承受豎向荷載，不允許水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。其主要設(shè)計(jì)考慮豎向承載能力、穩(wěn)定性和抗震性能。2荷載計(jì)算根據(jù)橋梁類型和跨徑長(zhǎng)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(duì)支座結(jié)構(gòu)進(jìn)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(diǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)鉸支座可在一個(gè)方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng),以適應(yīng)橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。承載力強(qiáng)鉸支座可承受大的豎向荷載,同時(shí)也可轉(zhuǎn)動(dòng)以吸收熱脹冷縮等引起的水平變形。維護(hù)簡(jiǎn)單鉸支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于安裝和檢修?？筛鶕?jù)橋梁的使用情況定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)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(duì)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(shí)，鉸支座能夠繞鉸鏈旋轉(zhuǎn),釋放結(jié)構(gòu)變形,保護(hù)上部構(gòu)件。同時(shí),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(qiáng)度、高精度的金屬材料。鉸支座的設(shè)計(jì)計(jì)算確定作用力根據(jù)橋梁的荷載組合,計(jì)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(jì)算幾何尺寸根據(jù)承受的外力和材料的強(qiáng)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(duì)鉸支座的應(yīng)力水平、變形和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)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(jì)性在滿足技術(shù)要求的前提下,選擇性價(jià)比較高的支座產(chǎn)品?？删S護(hù)性選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于檢查和維修的支座,確保長(zhǎng)期良好運(yùn)行。支座安裝的要求位置準(zhǔn)確支座必須按設(shè)計(jì)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(huì)影響承載能力和使用壽命。使用測(cè)量?jī)x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(dòng)都可能造成嚴(yán)重后果。防護(hù)完善應(yīng)對(duì)支座采取防潮、防腐蝕、防磨損等防護(hù)措施,確保長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。支座檢測(cè)的重要性1確保橋梁安全定期檢測(cè)支座狀況有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,采取針對(duì)性維修,確保橋梁長(zhǎng)期安全可靠。2延長(zhǎng)使用壽命及時(shí)發(fā)現(xiàn)支座問題并及時(shí)修繕,能夠有效延長(zhǎng)支座和整個(gè)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(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,避免嚴(yán)重事故發(fā)生。4維護(hù)管理效率定期檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,提高維修效率,減少不必要的維修費(fèi)用。支座的維護(hù)與保養(yǎng)定期檢查定期檢查支座狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題。包括目測(cè)檢查、測(cè)量位移以及潤(rùn)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(rùn)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(xiǎn)。專業(yè)維修對(duì)于嚴(yán)重?fù)p壞的支座,應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)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(zhǎng)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(jì)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(cuò)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(yùn)營(yíng)。支座損壞的預(yù)防措施定期檢查維護(hù)定期對(duì)支座進(jìn)行人工檢查和監(jiān)測(cè),及時(shí)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(hù)措施采取有效的防雨、防塵等保護(hù)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(gè)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(jì)不合理,加之維護(hù)不當(dāng),長(zhǎng)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(jì)存在問題,未能預(yù)防地基沉降。支座設(shè)計(jì)常見問題及解決方案1荷載預(yù)估不準(zhǔn)確在設(shè)計(jì)支座時(shí),準(zhǔn)確估算荷載是關(guān)鍵,應(yīng)根據(jù)實(shí)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(huì)造成局部壓力過大,應(yīng)根據(jù)實(shí)際承載需求合理設(shè)計(jì)尺寸