《支座的設(shè)計(jì)與計(jì)算》課件

支座的設(shè)計(jì)與計(jì)算支座是橋梁、建筑物等結(jié)構(gòu)的重要組成部分，承載著結(jié)構(gòu)的重量并將荷載傳遞給基礎(chǔ)。支座的設(shè)計(jì)和計(jì)算至關(guān)重要，確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。課程導(dǎo)言1課程目標(biāo)介紹支座的定義、作用、分類和設(shè)計(jì)的基本原則。2課程內(nèi)容涵蓋支座的設(shè)計(jì)計(jì)算、材料選擇、施工安裝以及驗(yàn)算等方面。3學(xué)習(xí)要求掌握支座的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算步驟，并能夠獨(dú)立進(jìn)行支座的設(shè)計(jì)工作。4課程安排理論講解、案例分析、課后作業(yè)和考試。支座的定義和作用支座是橋梁、建筑物等結(jié)構(gòu)中重要的承重構(gòu)件。它將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到下部結(jié)構(gòu)，并允許結(jié)構(gòu)在溫度變化、沉降等因素下發(fā)生位移。支座確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并防止結(jié)構(gòu)因荷載或變形而發(fā)生破壞。支座的分類固定支座固定支座限制結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，通常用于橋梁、建筑物和其他結(jié)構(gòu)的固定點(diǎn)。滾動(dòng)支座滾動(dòng)支座允許結(jié)構(gòu)在水平方向上移動(dòng)，但限制其旋轉(zhuǎn)，常用于橋梁、高架道路和大型結(jié)構(gòu)的膨脹縫?；瑒?dòng)支座滑動(dòng)支座允許結(jié)構(gòu)在水平方向上滑動(dòng)，但限制其旋轉(zhuǎn)，常用于橋梁、高架道路和大型結(jié)構(gòu)的膨脹縫。盆式支座盆式支座通常用于橋梁和高架道路，可承受高載荷并允許結(jié)構(gòu)在水平方向上移動(dòng)。支座的受力狀態(tài)支座承受結(jié)構(gòu)荷載傳遞的壓力、剪力以及彎矩。結(jié)構(gòu)荷載包括永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。支座的受力狀態(tài)隨結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、支座位置的不同而有所區(qū)別。支座設(shè)計(jì)需要考慮各種荷載作用下的應(yīng)力分布，保證支座在工作狀態(tài)下能夠安全可靠地傳遞荷載，防止支座過早失效。支座設(shè)計(jì)的基本原則安全可靠確保支座能夠承受結(jié)構(gòu)荷載，保證結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)濟(jì)合理在滿足強(qiáng)度、剛度要求的前提下，盡可能降低成本。施工方便支座的設(shè)計(jì)要考慮施工的便捷性，方便安裝調(diào)試。耐久性強(qiáng)支座要具有良好的耐久性，能夠經(jīng)受長期使用。支座設(shè)計(jì)的荷載組合支座設(shè)計(jì)需要考慮各種荷載情況，并根據(jù)荷載組合進(jìn)行計(jì)算。荷載組合包括：恒載、活載、地震荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載等。1.2恒載系數(shù)1.4活載系數(shù)1.0地震荷載系數(shù)0.8風(fēng)荷載系數(shù)支座設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的荷載系數(shù)。支座材料和技術(shù)要求材料選擇支座材料通常為鋼材、橡膠或混凝土，應(yīng)具有良好的強(qiáng)度、剛度、耐久性和抗疲勞性能。技術(shù)要求支座的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如GB50211-2019《橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》等。質(zhì)量控制支座的生產(chǎn)過程應(yīng)嚴(yán)格控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行必要的檢驗(yàn)和測(cè)試。防腐處理支座應(yīng)進(jìn)行防腐處理，以延長其使用壽命，防止腐蝕損壞。支座的計(jì)算方法支座設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮多種因素，包括荷載、材料性能、溫度變化、地震作用等等。1荷載計(jì)算首先要確定作用在支座上的荷載，包括恒載、活載、風(fēng)載、地震載等等。2材料性能其次要考慮支座材料的性能，包括強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等等。3計(jì)算方法最后根據(jù)荷載、材料性能和設(shè)計(jì)規(guī)范，采用相應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。常用的計(jì)算方法包括有限元法、彈性力學(xué)方法、塑性力學(xué)方法等等。柱式支座的設(shè)計(jì)1確定支座類型根據(jù)荷載大小和結(jié)構(gòu)要求，選擇合適的支座類型，例如固定支座、滑動(dòng)支座等。2計(jì)算荷載確定柱子傳遞到支座上的荷載，包括靜荷載、活荷載、風(fēng)荷載等。3確定支座尺寸根據(jù)荷載大小和材料強(qiáng)度，確定支座的尺寸和形狀。4設(shè)計(jì)支座鋼筋根據(jù)支座的受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)支座鋼筋的布置和數(shù)量，確保其強(qiáng)度和抗震性能。5繪制支座圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制支座的施工圖紙，并標(biāo)注尺寸、材料等信息。梁端支座的設(shè)計(jì)1確定荷載包括恒載、活載和地震載荷2選擇支座類型根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和荷載大小3計(jì)算支座尺寸滿足承載力和變形要求4設(shè)計(jì)支座連接確保支座與梁的牢固連接梁端支座的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，包括荷載類型、結(jié)構(gòu)形式、材料特性等。斜支座的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析首先要分析斜支座的受力情況，包括軸向力、剪力、彎矩等。材料選擇根據(jù)斜支座的承載能力要求，選擇合適的材料，例如鋼材、混凝土等。尺寸確定根據(jù)受力分析結(jié)果，確定斜支座的尺寸，包括寬度、高度、厚度等。強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)材料性能和荷載情況，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確保斜支座能夠承受設(shè)計(jì)荷載。穩(wěn)定性驗(yàn)算進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，確保斜支座在荷載作用下不會(huì)發(fā)生傾覆或失穩(wěn)。細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)對(duì)斜支座的連接方式、構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其安全可靠。橡膠支座的設(shè)計(jì)橡膠支座是一種常見的橋梁支座類型，它主要由橡膠和鋼板組成。橡膠材料具有良好的彈性和耐老化性能，能夠有效地吸收橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和變形，延長橋梁的使用壽命。1選擇橡膠材料橡膠材料應(yīng)具有良好的耐老化性、耐疲勞性、耐高溫性和耐低溫性等性能。2確定支座尺寸根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的荷載和變形要求，確定橡膠支座的尺寸。3設(shè)計(jì)鋼板鋼板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受橋梁結(jié)構(gòu)的荷載和變形。4進(jìn)行性能測(cè)試對(duì)橡膠支座進(jìn)行性能測(cè)試，確保其能夠滿足設(shè)計(jì)要求?？拐鹬ё脑O(shè)計(jì)1地震載荷考慮地震作用2變形控制控制支座變形3結(jié)構(gòu)安全確保結(jié)構(gòu)安全4隔震性能提高隔震性能抗震支座設(shè)計(jì)需要綜合考慮地震載荷、變形控制、結(jié)構(gòu)安全和隔震性能等因素?？拐鹬ёǔ２捎孟鹉z支座、鉛芯橡膠支座或滑動(dòng)支座等，這些支座能夠有效地吸收地震能量，減小地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)地震烈度、結(jié)構(gòu)類型和地震危險(xiǎn)性等因素確定支座的抗震性能指標(biāo)。支座與構(gòu)件連接的設(shè)計(jì)連接方式支座與構(gòu)件的連接方式有多種，常見的有螺栓連接、焊接連接和灌漿連接。連接方式的選擇需根據(jù)支座類型、荷載大小和環(huán)境條件等因素綜合考慮。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支座與構(gòu)件的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證連接強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并考慮抗震要求。施工工藝支座與構(gòu)件的連接施工工藝應(yīng)嚴(yán)格控制，確保連接質(zhì)量。支座內(nèi)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)鋼制支座內(nèi)部構(gòu)造鋼制支座通常包含鋼板、鋼筋和混凝土，設(shè)計(jì)需要考慮材料的強(qiáng)度和耐久性，并確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠承受荷載。橡膠支座內(nèi)部構(gòu)造橡膠支座內(nèi)部通常包含橡膠墊層，用于吸收振動(dòng)和減少噪音。橡膠墊層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和彈性，以滿足設(shè)計(jì)要求?；瑒?dòng)支座內(nèi)部構(gòu)造滑動(dòng)支座內(nèi)部包含滑動(dòng)板和鋼板，以及潤滑材料，以降低摩擦力和提高抗震性能?；瑒?dòng)板的材料應(yīng)具有良好的耐磨性，以保證長期使用。盆式支座內(nèi)部構(gòu)造盆式支座內(nèi)部通常包含鋼盆和混凝土，鋼盆用于承載荷載并傳遞至混凝土?；炷恋膹?qiáng)度和耐久性要滿足設(shè)計(jì)要求。支座的制造與安裝材料加工根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙選擇合適的材料，并進(jìn)行加工。確保材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)加工過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。部件組裝將加工好的部件組裝成完整的支座，并進(jìn)行預(yù)緊。確保每個(gè)部件的連接牢固，并符合設(shè)計(jì)要求。性能測(cè)試對(duì)組裝好的支座進(jìn)行性能測(cè)試，包括承載能力、變形、抗剪切等性能指標(biāo)。確保支座滿足設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場(chǎng)安裝根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將支座安裝到橋梁或建筑物上。安裝過程要確保支座的水平和垂直位置準(zhǔn)確，并與結(jié)構(gòu)連接牢固。支座的承載能力驗(yàn)算支座的承載能力驗(yàn)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，確保支座能夠安全可靠地承受荷載。驗(yàn)算內(nèi)容方法標(biāo)準(zhǔn)支座抗壓強(qiáng)度材料強(qiáng)度和截面尺寸《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》支座抗剪強(qiáng)度剪切應(yīng)力計(jì)算《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》支座抗彎強(qiáng)度彎矩計(jì)算《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，確定支座的設(shè)計(jì)參數(shù)和材料選擇，確保支座的安全性。支座的變形驗(yàn)算支座變形是指支座在荷載作用下產(chǎn)生的形變，主要包括垂直變形和水平變形。支座的變形驗(yàn)算主要用于評(píng)估支座在荷載作用下是否會(huì)發(fā)生過大的變形，從而影響結(jié)構(gòu)的正常使用。支座的變形驗(yàn)算需要根據(jù)支座的類型、材料、尺寸和荷載等因素進(jìn)行，具體方法可以參考相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。支座的抗剪切驗(yàn)算剪切力支座材料驗(yàn)算方法水平荷載和地震荷載鋼筋混凝土、橡膠等計(jì)算剪切應(yīng)力并與允許剪切應(yīng)力比較剪切驗(yàn)算確保支座在承受剪切力時(shí)不會(huì)發(fā)生破壞。剪切力的來源包括水平荷載和地震荷載。支座的材料、尺寸和形狀會(huì)影響其抗剪切能力。支座的抗沖切驗(yàn)算支座的抗沖切驗(yàn)算，是指在支座承受荷載時(shí)，確保支座材料不會(huì)因剪切力而發(fā)生破壞。沖切破壞是指由于集中荷載或剪力引起的支座局部區(qū)域材料的破壞。沖切破壞通常發(fā)生在支座的邊緣或孔洞附近。為了防止沖切破壞，需要進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算，確保支座的承載能力滿足安全要求。1.5安全系數(shù)抗沖切驗(yàn)算一般采用安全系數(shù)為1.5。1.2鋼筋鋼筋的屈服強(qiáng)度安全系數(shù)為1.2。1.0混凝土混凝土的抗壓強(qiáng)度安全系數(shù)為1.0。支座的抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算是支座設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。它是指支座在承受外力作用下，能否保持穩(wěn)定，不發(fā)生傾覆。傾覆的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致支座的破壞，甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性?？箖A覆驗(yàn)算主要考慮支座的受力情況，以及支座自身重力和外力作用下的力矩。驗(yàn)算方法一般采用力矩平衡法，即比較支座的抗傾覆力矩和傾覆力矩的大小。如果抗傾覆力矩大于傾覆力矩，則支座能夠穩(wěn)定。如果抗傾覆力矩小于傾覆力矩，則需要采取措施提高支座的抗傾覆能力?？箖A覆驗(yàn)算需要考慮各種外力作用，例如地震力、風(fēng)力、車輛荷載等。同時(shí)，還需要考慮支座的安裝方式和結(jié)構(gòu)形式，以及支座周圍的土質(zhì)條件。支座的耐壓驗(yàn)算支座的耐壓驗(yàn)算主要用于評(píng)估支座在承受結(jié)構(gòu)荷載時(shí)的壓力承受能力。驗(yàn)算時(shí)需考慮支座材料的強(qiáng)度、尺寸、形狀和連接方式等因素。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，如果支座的實(shí)際壓力低于其允許承載能力，則支座設(shè)計(jì)符合要求。支座的附加應(yīng)力計(jì)算支座附加應(yīng)力是指由于結(jié)構(gòu)荷載、溫度變化、施工誤差等因素引起的支座內(nèi)部應(yīng)力。附加應(yīng)力會(huì)影響支座的承載能力和使用壽命。1.2溫度溫度變化會(huì)導(dǎo)致支座材料膨脹或收縮，產(chǎn)生附加應(yīng)力。1.5施工誤差施工過程中，支座位置偏差、傾斜等誤差也會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力。2.0荷載結(jié)構(gòu)荷載會(huì)使支座產(chǎn)生附加應(yīng)力，影響其承載能力。支座的水平剪切應(yīng)力分析水平剪切應(yīng)力是支座承受的水平力導(dǎo)致的。這種應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致支座發(fā)生變形和破壞。類型計(jì)算方法影響因素水平剪切應(yīng)力剪切力除以支座截面積支座尺寸，材料強(qiáng)度，外荷載分析水平剪切應(yīng)力時(shí)，需要考慮支座的形狀、尺寸、材料性能以及連接方式。支座的水平受力分析支座在水平方向上承受的力主要來自以下幾個(gè)方面：1.由于溫度變化引起的橋梁伸縮，會(huì)對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。2.地震作用下，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生水平位移，從而對(duì)支座產(chǎn)生水平剪力。3.車輛荷載在橋梁上行駛時(shí)，會(huì)對(duì)支座產(chǎn)生水平摩擦力。4.風(fēng)荷載作用在橋梁上，也會(huì)對(duì)支座產(chǎn)生水平力。支座的水平受力分析需要考慮上述所有因素，并進(jìn)行合理的計(jì)算和設(shè)計(jì)，確保支座能夠安全可靠地承受水平力的作用。支座的錨固驗(yàn)算錨固驗(yàn)算確保支座牢固地連接到結(jié)構(gòu)物上，防止因荷載作用導(dǎo)致支座松動(dòng)或脫落。驗(yàn)算主要考慮支座的承載力、抗剪強(qiáng)度和抗拔強(qiáng)度，以及連接方式和材料的特性。例如，鋼筋混凝土支座的錨固驗(yàn)算應(yīng)考慮鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度、錨固深度和錨固方式。支座的密封和保護(hù)措施1防水密封支座內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行防水密封處理，防止雨水、地下水等滲入，影響支座性能。2防腐保護(hù)采用防腐材料涂刷或噴涂支座表面，防止金屬支座腐蝕，延長使用壽命。3防凍措施在寒冷地區(qū)，采取保溫措施，防止支座因溫度變化而發(fā)生凍脹，影響結(jié)構(gòu)安全。4抗震加固對(duì)于抗震支座，需要進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)，確保支座在發(fā)生地震時(shí)能夠正常工作。支座的檢查與維護(hù)定期檢查定期檢查支座的表面、連接部位、內(nèi)部構(gòu)造等。檢查支座是否有裂紋、變形、腐蝕、松動(dòng)等問題。維護(hù)保養(yǎng)清潔支座表面，清除灰塵和污垢。定期潤滑支座，保持其良好的工作狀態(tài)。修復(fù)受損的支座，確保其功能正常。支座設(shè)計(jì)