《桥梁支座计算》课件

桥梁支座计算课程引言与学习目标课程引言学习目标实践应用12本课程将带领大家系统学习桥梁支座掌握支座的分类与类型，了解支座的的计算方法，从理论到实践，深入理基本功能与受力原理熟悉支座材料解其设计原理通过案例分析，提高的选择依据，掌握支座变形与承载力解决实际工程问题的能力的计算方法桥梁支座的重要性传递荷载适应变形减震作用支座是桥梁上部结构与下部结构之间的连支座能够适应桥梁由于温度变化、混凝土在地震发生时，支座能够起到一定的减震接点，承担着将上部结构的各种荷载安全收缩、徐变以及车辆荷载等因素引起的变作用，降低地震对桥梁结构的破坏，提高传递至下部结构的重要任务形，保证桥梁结构的稳定与安全桥梁的抗震性能桥梁支座基本概念支座定义作用组成支座是连接桥梁上部结构和下部结构的支座的主要作用是承受上部结构的重力支座通常由顶板、底板、滑动部件、转部件，其作用是将上部结构的荷载传递荷载、车辆荷载等，并将其传递到桥墩动部件以及连接部件等组成不同的支到下部结构，并适应桥梁的变形或桥台，同时允许桥梁在一定范围内产座类型具有不同的结构特点生位移和转动支座分类与类型固定支座滑动支座弹性支座特殊支座限制桥梁在水平方向的位移，允许桥梁在水平方向的位移，通过弹性体的变形来适应桥梁根据特殊桥梁结构的需求而设允许转动，主要承受垂直荷载允许转动，主要承受垂直荷载的位移和转动，具有较好的减计的支座，如球型支座、盆式和水平荷载震性能支座等支座的基本功能承载适应变形减震承受桥梁上部结构的各适应桥梁由于温度、收在地震作用下，起到一种荷载，包括恒载和活缩、徐变等因素引起的定的减震作用，保护桥载变形梁结构支座的受力原理垂直力水平力1承受上部结构的重力及车辆荷载引起的垂承受风力、地震力、制动力等引起的水平2直力力剪力4弯矩3部分支座需要承受一定的剪力作用部分支座需要承受一定的弯矩作用静力学基础平衡条件1静力平衡是支座设计的基础，包括力平衡和力矩平衡力分解2将复杂荷载分解为垂直方向和水平方向的分力，便于计算力矩计算3计算荷载对支座产生的力矩，评估支座的稳定性受力分析4对支座进行受力分析，确定支座所承受的各种力的大小和方向荷载传递机制上部结构桥面、梁体等承受各种荷载支座将上部结构的荷载传递到下部结构下部结构桥墩、桥台承受来自支座的荷载地基将桥墩、桥台的荷载传递到地基支座材料选择橡胶材料金属材料其他材料具有良好的弹性变形能力和减震性能，常具有较高的强度和刚度，常用于金属支座如聚四氟乙烯等，具有较低的摩擦系数，用于橡胶支座和盆式支座常用于滑动支座橡胶支座特性高弹性减震性耐久性能够适应较大的变形，降低桥梁的内力能够吸收地震能量，减少地震对桥梁的具有较好的耐久性，能够长期稳定工作破坏金属支座性能高强度能够承受较大的荷载，保证桥梁的安全高刚度能够提供较好的支撑刚度，减少桥梁的变形耐久性具有较好的耐久性，能够长期稳定工作盆式支座结构组成特点应用由钢盆、橡胶板、滑动板等组成能够承受较大的荷载，适应较大的转动常用于大型桥梁和高墩桥梁弹性支座设计确定弹性模量确定支座尺寸进行受力分析123根据桥梁的结构特点和荷载情况，确根据支座的承载力和变形要求，确定对支座进行受力分析，评估支座的稳定弹性体的弹性模量支座的尺寸定性和安全性支座变形计算垂直变形水平变形由垂直荷载引起的支座压缩变形由水平荷载引起的支座剪切变形转动变形由弯矩引起的支座转动变形支座承载力计算垂直承载力支座能够承受的最大垂直荷载水平承载力支座能够承受的最大水平荷载弯矩承载力支座能够承受的最大弯矩水平力传递分析风力地震力制动力风力对桥梁结构产生水平推力，通过支座地震作用下，桥梁结构产生水平惯性力，车辆制动时，产生水平制动力，通过支座传递到下部结构通过支座传递到下部结构传递到下部结构垂直荷载分布均布荷载集中荷载12荷载均匀分布在支座的受力面荷载集中作用在支座的某一点积上上非均布荷载3荷载分布不均匀，需要进行等效处理温度因素影响温度变化温度变化引起桥梁结构的膨胀和收缩支座变形支座需要适应温度变化引起的变形，保证桥梁的稳定内力变化温度变化会引起桥梁结构内力的变化，需要进行计算和评估地震作用分析惯性力2桥梁结构的振动产生惯性力地震波1地震波引起桥梁结构的振动支座受力支座承受地震引起的惯性力，需要进行抗震设计3支座变形极限垂直变形极限水平变形极限转动变形极限支座允许的最大垂直压缩变形支座允许的最大水平剪切变形支座允许的最大转动角度支座疲劳寿命疲劳荷载疲劳损伤车辆荷载的长期重复作用长期疲劳荷载会引起支座材料的疲劳损伤寿命评估需要对支座的疲劳寿命进行评估，保证桥梁的安全支座连接细节螺栓连接通过螺栓将支座与上部结构和下部结构连接焊接连接通过焊接将支座与上部结构和下部结构连接预埋件连接通过预埋件将支座与混凝土结构连接支座安装技术安装准备安装过程安装验收检查支座的质量和尺寸，清理安装位置按照设计要求将支座安装到位，并进行初检查支座的安装位置和连接质量，确保符步固定合设计要求支座水平调整调整目的调整方法12保证支座的受力均匀，避免偏使用水平仪和调整垫片进行水心受力平调整调整要求3满足设计要求的水平精度支座垂直校准校准目的校准方法校准要求保证支座的垂直度，避免倾斜受力使用铅垂线和调整垫片进行垂直校准满足设计要求的垂直精度支座间隙控制间隙设置根据设计要求设置支座的间隙，适应桥梁的变形间隙测量使用游标卡尺等工具测量支座的间隙间隙调整通过调整垫片等方法调整支座的间隙，满足设计要求支座防腐处理表面处理涂装防腐阴极保护对支座表面进行清理、除锈等处理涂刷防腐涂料，防止支座锈蚀采用阴极保护技术，降低支座的腐蚀速率支座维护要点定期检查及时维护12定期检查支座的变形、裂缝、对发现的问题及时进行维护和锈蚀等情况处理更换3当支座的性能不能满足要求时，及时进行更换支座检测方法外观检查变形测量检查支座的表面状况，如裂缝、锈测量支座的垂直变形、水平变形和蚀等转动变形材料检测对支座的材料进行检测，评估其力学性能支座性能评估承载力评估变形能力评估耐久性评估评估支座的承载能力是否满足要求评估支座的变形能力是否满足要求评估支座的耐久性是否满足要求支座更换标准承载力不足变形过大严重损坏当支座的承载力不能满足要求时，需要进当支座的变形超过允许范围时，需要进行当支座出现严重裂缝、锈蚀等损坏时，需行更换更换要进行更换常见支座故障橡胶老化锈蚀12橡胶支座的橡胶材料老化，导金属支座锈蚀，导致强度降低致弹性降低开裂3支座出现裂缝，导致承载力降低支座损坏类型橡胶老化钢材锈蚀构件开裂橡胶材料的物理性能下降钢材表面出现锈蚀支座的构件出现裂缝支座失效机理材料强度支座材料的强度不足以承受荷载稳定性支座的稳定性不足，导致倾覆或滑动疲劳损伤长期疲劳荷载导致支座材料的疲劳损伤桥梁沉降影响支座受力变化结构内力变化安全隐患桥梁沉降会引起支座受力变化桥梁沉降会引起结构内力变化严重的桥梁沉降会带来安全隐患结构变形分析静力分析动力分析12在静力荷载作用下，结构的变在动力荷载作用下，结构的变形分析形分析稳定性分析3结构的稳定性分析，防止失稳支座变形计算方法理论计算有限元分析试验测量基于材料力学和结构力学的理论计算使用有限元软件进行数值计算通过试验测量支座的变形有限元分析技术建立模型建立支座的有限元模型施加载荷施加各种荷载到有限元模型上求解计算求解有限元模型，得到支座的变形和应力计算机模拟软件选择参数设置结果分析选择合适的计算机模拟软件，如ANSYS、设置正确的材料参数和边界条件分析计算机模拟结果，评估支座的性能等ABAQUS数值计算方法有限差分法有限体积法12使用有限差分法求解支座的变使用有限体积法求解支座的变形和应力形和应力边界元法3使用边界元法求解支座的变形和应力支座参数确定材料参数几何参数确定支座材料的弹性模量、泊松比、确定支座的尺寸、形状等参数强度等参数荷载参数确定支座承受的各种荷载的大小和方向设计参数选择材料选择根据桥梁的结构特点和荷载情况选择合适的材料尺寸选择根据支座的承载力和变形要求选择合适的尺寸连接方式选择根据桥梁的结构特点选择合适的连接方式安全系数定义作用取值安全系数是指支座的承载力与实际荷载的安全系数保证支座具有足够的安全储备，安全系数的取值应符合相关规范的要求比值防止发生破坏荷载组合基本组合偶然组合12考虑恒载、活载、温度荷载等考虑风力、地震力等偶然荷载基本荷载的组合的组合特殊组合3考虑特殊荷载，如船舶撞击力等的组合极限状态定义分类极限状态是指结构或构件达到不能包括使用极限状态和承载力极限状满足设计要求的状态态要求保证结构或构件在各种荷载组合下，不达到极限状态使用极限状态变形控制控制结构的变形，保证正常使用裂缝控制控制结构的裂缝宽度，保证耐久性振动控制控制结构的振动，保证舒适性承载极限状态强度破坏失稳破坏疲劳破坏结构或构件的强度不足，导致破坏结构或构件的稳定性不足，导致失稳破坏长期疲劳荷载导致结构或构件的疲劳破坏支座抗力计算材料强度几何尺寸连接方式123根据材料的强度计算支座的抗力根据支座的几何尺寸计算其抗力根据连接方式计算其抗力支座变形控制合理选材优化设计加强维护选择具有合适变形性能的材料优化支座的设计，减小变形加强对支座的维护，防止变形过大支座选型依据桥梁结构类型根据桥梁的结构类型选择合适的支座类型荷载情况根据桥梁的荷载情况选择合适的支座承载力变形要求根据桥梁的变形要求选择合适的支座变形能力工程实例分析案例一案例二案例三分析某大型桥梁的支座设计，总结其设计分析某高墩桥梁的支座设计，总结其设计分析某特殊桥梁的支座设计，总结其设计特点和经验特点和经验特点和经验桥梁支座应用案例大型桥梁中小型桥梁12大型桥梁通常采用盆式支座或中小型桥梁通常采用橡胶支座球型支座或板式支座特殊桥梁3特殊桥梁根据其结构特点采用特殊的支座类型典型桥梁支座设计橡胶支座设计盆式支座设计橡胶支座的设计要点和计算方法盆式支座的设计要点和计算方法球型支座设计球型支座的设计要点和计算方法计算实践收集数据收集桥梁的结构数据和荷载数据选择支座根据桥梁的结构特点和荷载情况选择合适的支座类型进行计算进行支座的承载力计算和变形计算计算软件介绍ANSYS ABAQUSMIDAS功能强大的有限元分析软件功能强大的有限元分析软件专门用于桥梁结构的分析软件课程总结重点回顾难点解答展望未来123回顾本课程的重点内容，加深理解解答学员在学习过程中遇到的难点问展望桥梁支座技术的未来发展方向题学习收获知识掌握技能提升掌握了桥梁支座的基本概念、分类提升了桥梁支座的设计和计算能力和类型实践能力增强了解决实际工程问题的能力未来发展方向智能化支座的智能化监测和维护高性能化开发高性能的支座材料和结构绿色化采用绿色环保的支座材料和技术。