桥梁作用的分类组合与计算ppt
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥梁作用的分类、组合与计算
本节内容要点： 作用的分类和组合 各类作用的计算 概率极限状态设计法
一、作用的含义：
直接作用：直接施加于结构上的外力，如车辆、人 群、结构自重等，可用“荷载”这一术语来概括。
间接作用：不是以外力形式施加于结构，是间接作 用于结构的，它们产生的效应与结构本身的特性、结 构所处环境等有关，如地震、基础变位、混凝土收缩 和徐变、温度变化等。
主要在桥梁下部结构设计时用到静土压力、 主动土压力。土的侧压力计算涉及到结构形 式、填料性质、墩台位移和地基变形，还与 水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理 论推导的公式计算土侧压力。
3.水的浮力
水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤 的孔隙传递给建筑物基础底面的水压力，其 值等于建筑物所排开的同等体积的水重。
2.5
0.6
2.5
1.8
1.3
1.8
0.5
图1-3-3 车辆荷载横向布置
（3）汽车荷载的有关规定如下：
❖车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生
最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作 用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
❖汽车荷载分为公路—I级和公路—II级两个等级。各
级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合下表规定：
➢ （3）车道荷载中的集中荷载可采用双值，以满足弯 矩和剪力计算的不同要求；
公路—Ⅱ级车道荷载： 均布荷载标准值 和qk集中荷载标准值 按Pk
公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
(2)车辆荷载：
公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆 荷载标准值。标准车辆荷载采用原桥规汽车—超20级 荷载中总重为550kN的加重车。
一、可变作用（3活.载2）的可定义变作用
可变作用是指在设计使用年限内其作用位置、 大小和方向随时间变化，且其变化值与平均 值相比不可忽略的作用。
3.2.1 基本可变作用
一、公路桥梁基本可变作用（活载）
1、汽车荷载
汽车荷载分为公路—I级和公路—II级。 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载 用于桥梁结构的整体计算（例如主梁、主拱和主桁 架等的计算）；车辆荷载用于局部加载、涵洞、桥 台和挡土墙压力等计算。
以1.2的系数。
车道荷载的特点:
➢ （1）车道荷载的形式简明。在内力影响线上加载只 要已知影响线面积与最大坐标值就可以，加载手续 简单，电算和手算工作量均较少；
➢ （2）通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式 可以解决大、中、小不同跨径的活载设计标准，例 如均布荷载的集度在某跨径区段可采用跳跃变化以 满足不同跨径的要求；
二、作用的分类
公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作 用和偶然作用三类。
（公路桥梁）
结构重力（包括结构附加重力） 预加力 土的重力 永久作用 土侧压力 混凝土收缩及徐变作用 水的浮力 基础变位作用
可变作用
汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 风荷载 汽车制动力 流水压力 冰压力 温度（均匀温度和梯度温度）作用 支座摩阻力
汽车荷载等级
公路等级 高速、一级公路 汽车荷载等级 公路—Ⅰ级
5.混凝土收缩及徐变作用
在外部超静定的混凝土桥、钢和混凝土 的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的 作用。混凝土收缩及徐变作用是长期存在 并一起作用的。混凝土徐变的计算，可假 定徐变变形与混凝土应力呈线性关系并确 定适当的徐变系数来进行。混凝土收缩可 按结构降温考虑。
6.基础变位作用
基础变位一旦发生，对结构的影响也是 长期的。基础变位的影响可按工程实际情 况加以分析。
(1)车道荷载的计算图式示于下图中。
Pk q
k
车道荷载
公路—Ⅰ级车道荷载取值:
均布荷载标准值： qk 10.5kN / m 集中荷载标准值：
当桥梁计算跨径小于等于5m时，Pk 180kN
计算跨径大于等于50m时，Pk 360kN
计算跨径在5m至50m之间时，Pk 按直线内插求
得。
Pk
计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 应再乘
二、永久作用的计算
1.结构重力 结构物自身重力（包括桥面铺装、附属
设施等附加重力），可按照结构物的实际 体积乘以材料的容重计算。
公路桥梁结构的自重往往占全部设计荷载的很 大部分，采用轻质高强材料对减轻桥梁自重、增 大跨越能力有重要意义。
2.土侧压力
按其产生的条件，分为静土压力、主动土 压力和被动土压力。
偶然作用
船舶或漂流物的撞击作用 地震作用 汽车撞击作用
（铁路桥梁）
3.1 永久作用
一、永久作用的含义
指在设计使用年限内其作用的位置、大小和方 向不随时间变化，或其变化值与平均值相比可忽 略不计的作用（或荷载）。
包括桥梁结构自重、土侧压力、静水压力及水浮 力、预应力混凝土结构的预加力，混凝土收缩和徐变 的作用等。
车辆荷载以一辆标准车表示，其纵、平面尺寸示 于图1-3-2，主要技术指标规定于表1-3-2 。
车辆荷载在每个设计车道上布置一辆单车。
30
120 120
140 140
3
1.4
7
1.4
(a) 立面布置
2.5
3
1.4
7
1.4
15
（b）平面尺寸
图1-3-2 车辆荷载的纵、平面尺寸
车辆荷载的主要技术指标
项目 车辆重力标准值 前轴重力标准值 中轴重力标准值 后轴重力标准值
位于岩石地基上的基础一般被认为是不透 水的，可不计水浮力；对于碎石类土、砂类 土、粘砂土等透水性地基上的墩台，要考虑 水浮力。
4.预加力 对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正
常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算 时，应作为永久作用计算其主效应和次效应， 计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不计 由于偏心距增大所引起的附加效应；在结构承 载能力极限状态设计时预加应力不作为作用， 而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分，但在 连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力的次 效应。
轴距 轮距 前轮着地宽度及长度 中、后轮着地宽度及长度 车辆外形尺寸（长×宽）
单位
kN
kNBaidu Nhomakorabea
kN kN
m m m m m
技术指标 550 30
2×120 2×140 3+1.4+7+1.4
1.8 0.3×0.2 0.6×0.2 15×2.5
车辆荷载的作用:
除了以上谈及的用于局部加载等的作用 外，车辆荷载还用于荷载横向分布的计算。
本节内容要点： 作用的分类和组合 各类作用的计算 概率极限状态设计法
一、作用的含义：
直接作用：直接施加于结构上的外力，如车辆、人 群、结构自重等，可用“荷载”这一术语来概括。
间接作用：不是以外力形式施加于结构，是间接作 用于结构的，它们产生的效应与结构本身的特性、结 构所处环境等有关，如地震、基础变位、混凝土收缩 和徐变、温度变化等。
主要在桥梁下部结构设计时用到静土压力、 主动土压力。土的侧压力计算涉及到结构形 式、填料性质、墩台位移和地基变形，还与 水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理 论推导的公式计算土侧压力。
3.水的浮力
水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤 的孔隙传递给建筑物基础底面的水压力，其 值等于建筑物所排开的同等体积的水重。
2.5
0.6
2.5
1.8
1.3
1.8
0.5
图1-3-3 车辆荷载横向布置
（3）汽车荷载的有关规定如下：
❖车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生
最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作 用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
❖汽车荷载分为公路—I级和公路—II级两个等级。各
级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合下表规定：
➢ （3）车道荷载中的集中荷载可采用双值，以满足弯 矩和剪力计算的不同要求；
公路—Ⅱ级车道荷载： 均布荷载标准值 和qk集中荷载标准值 按Pk
公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
(2)车辆荷载：
公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆 荷载标准值。标准车辆荷载采用原桥规汽车—超20级 荷载中总重为550kN的加重车。
一、可变作用（3活.载2）的可定义变作用
可变作用是指在设计使用年限内其作用位置、 大小和方向随时间变化，且其变化值与平均 值相比不可忽略的作用。
3.2.1 基本可变作用
一、公路桥梁基本可变作用（活载）
1、汽车荷载
汽车荷载分为公路—I级和公路—II级。 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载 用于桥梁结构的整体计算（例如主梁、主拱和主桁 架等的计算）；车辆荷载用于局部加载、涵洞、桥 台和挡土墙压力等计算。
以1.2的系数。
车道荷载的特点:
➢ （1）车道荷载的形式简明。在内力影响线上加载只 要已知影响线面积与最大坐标值就可以，加载手续 简单，电算和手算工作量均较少；
➢ （2）通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式 可以解决大、中、小不同跨径的活载设计标准，例 如均布荷载的集度在某跨径区段可采用跳跃变化以 满足不同跨径的要求；
二、作用的分类
公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作 用和偶然作用三类。
（公路桥梁）
结构重力（包括结构附加重力） 预加力 土的重力 永久作用 土侧压力 混凝土收缩及徐变作用 水的浮力 基础变位作用
可变作用
汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 风荷载 汽车制动力 流水压力 冰压力 温度（均匀温度和梯度温度）作用 支座摩阻力
汽车荷载等级
公路等级 高速、一级公路 汽车荷载等级 公路—Ⅰ级
5.混凝土收缩及徐变作用
在外部超静定的混凝土桥、钢和混凝土 的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的 作用。混凝土收缩及徐变作用是长期存在 并一起作用的。混凝土徐变的计算，可假 定徐变变形与混凝土应力呈线性关系并确 定适当的徐变系数来进行。混凝土收缩可 按结构降温考虑。
6.基础变位作用
基础变位一旦发生，对结构的影响也是 长期的。基础变位的影响可按工程实际情 况加以分析。
(1)车道荷载的计算图式示于下图中。
Pk q
k
车道荷载
公路—Ⅰ级车道荷载取值:
均布荷载标准值： qk 10.5kN / m 集中荷载标准值：
当桥梁计算跨径小于等于5m时，Pk 180kN
计算跨径大于等于50m时，Pk 360kN
计算跨径在5m至50m之间时，Pk 按直线内插求
得。
Pk
计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 应再乘
二、永久作用的计算
1.结构重力 结构物自身重力（包括桥面铺装、附属
设施等附加重力），可按照结构物的实际 体积乘以材料的容重计算。
公路桥梁结构的自重往往占全部设计荷载的很 大部分，采用轻质高强材料对减轻桥梁自重、增 大跨越能力有重要意义。
2.土侧压力
按其产生的条件，分为静土压力、主动土 压力和被动土压力。
偶然作用
船舶或漂流物的撞击作用 地震作用 汽车撞击作用
（铁路桥梁）
3.1 永久作用
一、永久作用的含义
指在设计使用年限内其作用的位置、大小和方 向不随时间变化，或其变化值与平均值相比可忽 略不计的作用（或荷载）。
包括桥梁结构自重、土侧压力、静水压力及水浮 力、预应力混凝土结构的预加力，混凝土收缩和徐变 的作用等。
车辆荷载以一辆标准车表示，其纵、平面尺寸示 于图1-3-2，主要技术指标规定于表1-3-2 。
车辆荷载在每个设计车道上布置一辆单车。
30
120 120
140 140
3
1.4
7
1.4
(a) 立面布置
2.5
3
1.4
7
1.4
15
（b）平面尺寸
图1-3-2 车辆荷载的纵、平面尺寸
车辆荷载的主要技术指标
项目 车辆重力标准值 前轴重力标准值 中轴重力标准值 后轴重力标准值
位于岩石地基上的基础一般被认为是不透 水的，可不计水浮力；对于碎石类土、砂类 土、粘砂土等透水性地基上的墩台，要考虑 水浮力。
4.预加力 对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正
常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算 时，应作为永久作用计算其主效应和次效应， 计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不计 由于偏心距增大所引起的附加效应；在结构承 载能力极限状态设计时预加应力不作为作用， 而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分，但在 连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力的次 效应。
轴距 轮距 前轮着地宽度及长度 中、后轮着地宽度及长度 车辆外形尺寸（长×宽）
单位
kN
kNBaidu Nhomakorabea
kN kN
m m m m m
技术指标 550 30
2×120 2×140 3+1.4+7+1.4
1.8 0.3×0.2 0.6×0.2 15×2.5
车辆荷载的作用:
除了以上谈及的用于局部加载等的作用 外，车辆荷载还用于荷载横向分布的计算。