桥梁结构上作用和作用效应

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公路等级与汽车荷载等级的关系
公路 等级
汽车荷 载等级
高速 公路
公路－I 级
一级 公路
公路－I 级
二级 公路
公路－ II级
三级 公路
公路－ II级
四级 公路
公路－ II级
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行车道
桥涵设计车道数
对铁路桥梁的主要构件：
单线活载不考虑折减 双线活载取双线标准活载之和的90% 三线及三线以上者取各线标准活载之和的
80% 对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。
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大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000
的分项系数
除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值
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公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的短期组合
m
n
Ssd SGik S 1j Qjk
i1
j1
第一项：作用短期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的频遇值的组合
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术语解释(公路)及定义（续）
作用效应基本组合（Fundamental combination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用标准值效应的组合
作用效应偶然组合（Accidental combination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准值效 应的组合
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公路汽车荷载
汽车荷载等级－公路－I级、公路II级 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者的作用不
得叠加（取加载不利者） 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁结构的整
体计算 加载：均布荷载满布于同号影响线区域，集中荷载只
作用在相应影响线中的一个最大峰值处
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作用代表值的取用
永久作用－标准值
可变作用－根据不同的极限状态分别采用标准值、频 遇值或准永久值作为其代表值。
承载能力极限状态－标准值 按弹性阶段计算结构强度－标准值 正常使用状态按短期效应组合设计－频遇值
频遇值－标准值乘以频遇值系数φ1
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第二节 永久作用
作用于桥梁上部结构的恒载－结构的重力和附属设备等外加重力 ；
作用在桥梁下部结构的恒载－由支座传递的上部结构的重力、墩 台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。
结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积
土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和 地基变形，也与气象、水文和外加荷载等因素有关
载的缓冲作用越强），目前根据结构动力学及 桥梁动载试验结果提出基于结构基频的近似计 算公式。
在设计中，引入冲击系数（1+）。当竖向活
载包括冲击力时，系指将汽车荷载标准值乘以
冲击系数（1+）
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的表达式
铁路桥梁：11 a
公路桥梁：
bL
当f ＜1.5Hz时， ＝0.05
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国际铁路联盟（UIC）活载图式
考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，可以 看出，1975年制订的中－活载标准已不太适用。例如 ，蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得到广泛应 用；货车的重载轴重时常高于机车的轴重。根据这些 情况可以认为，我国新的列车活载标准应与国际铁路 联盟（UIC）制订的活载标准较为一致。目前，荷载 修订工作仍在进行之中。
组合原则－以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的 受力状态为原则
基本组合方式（公、铁）： 作用效应基本组合，即仅考虑主力； 作用效应偶然组合，即主力与特殊荷载同时作用； 作用短期效应组合，即主力与附加力同时作用； 作用长期效应组合。即主力与附加力同时作用。
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作用效应设计值（Design value of an action effect）作 用标准值效应与分项系数的乘积。
分项系数（Partial safety factor）为保证结构具有规定 的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分 项系数和抗力分项系数。
作用效应组合（Combination for action effects）结构 上几种作用分别产生的效应的随机叠加
当1.5Hz ≤ f ≤ 14Hz时， ＝0.1767f－0.0157
当f＞ 14Hz时， ＝0.45
f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算
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Fra Baidu bibliotek
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（三）人群荷载
铁路桥梁明桥面4kN/m2。
铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心2.45米以内的人行道 ，取10 kN/m2；距离梁中心2.45米以外的人行道，取4 kN/m2。
作用效应组合系数（Coefficient of combination for action effects）考虑几个独立可变作用效应最不利值同 时出现的概率较小而对作用采用的折减系数
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作用效应组合
作用效应组合－各种作用效应的取舍以及它们同时作 用的可能性
在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响力是 长期存在并起作用的。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是 长期的。
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第三节 可变作用
一、车辆、人群活载 （一）车辆活载
车辆荷载指桥梁承受的机动交通活载。对铁 路桥，指列车活载；对公路桥，指汽车、挂车 、履带车等。车辆荷载的种类繁多，因此，需 要对车辆荷载进行调查分析和综合概括，并按 照安全、适用和经济的原则，确定出设计采用 的标准活载。
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其他可变荷载不同时组合表（公路）
编号 荷载名称 不与该荷载同时参与组合的荷载号
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压力
汽车制动力，冰压力
17
冰压力
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
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作用频遇值（Frequent value of an action）一种可变作 用代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于正常使用 极限状态短期效应组合设计（频繁出现且量值较大者）
设计基准期（Design reference period）在进行结构可靠 性分析时，考虑持久设计状态下各项基本变量与时间关 系所采用的基准时间参数。100年,与桥梁寿命关系
L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
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车辆荷载的立面、平面尺寸
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车辆荷载的横向布置
车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台等 公路－I级和公路－II级汽车荷载采用相同的车辆荷载 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图布置车辆
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第一节 作用的分类与代表值
作用的分类
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作用的代表值
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术语解释(公路)及定义
作用代表值（Representative value of an action）结构或 构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定 值，包括作用标准值、准永久值和频遇值。
荷载进行计算
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（二）冲击力
车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥 梁发生振动，产生动力作用。这种动力作用会 使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种 现象就称之为冲击作用。
冲击作用的大小采用冲击力来加以衡量。 冲击力与结构的刚度有关（刚度越小，对动荷
对于不包括冲击效应的车辆活载，可称之为 静活载。
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铁路中－活载
我国铁路活载标准的情况是：20年代开始自行制订铁 路建筑标准，1938年公布中华活载标准，1951年制订 了中－Z活载标准，1975年对中－Z活载标准进行修订 ，形成目前所用的中－活载标准。
水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建筑物 基础底面的（由下而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、 粘砂土等透水性地基上的墩台，需在设计中考虑水浮力。
对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土应力 ）时，预加应力当视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强 度）时，预加应力不作为恒载，但把预应力钢筋视为结构抗力的 一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效应。
第四章 桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
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作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
桥梁建设的投资
桥梁的安全
特 点
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荷载标准并不是一成不变的
作用于桥梁结构上的荷载（及其组合） 可能会越来越复杂
对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
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公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
m
n
0 S ud 0 G S G i ikQ 1 S Q 1 kc Q S Q j jk
i 1
j 2
结构重要性系数，1.1,1.0,0.9 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值 第i个永久作用效应的分项系数 第i个永久作用效应的标准值 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值 除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数 除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定
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多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
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铁路中－活载的折减
第j个可变作用效应的频遇值系数
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公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的长期组合
m
n
Sld SGik S 2j Qjk
i1
j1
第一项：作用长期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的准永久值的组合
– 第j个可变作用效应的准永久值系数
正常使用状态按长期效应组合设计－准永久值
准永久值－标准值乘以准永久值系数φ2
偶然作用－标准值 铁路桥梁－“标准值”
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术语解释(公路)及定义（续）
作用效应（Effect of an action）结构对所受作用的反 应，如弯矩、位移等（通过结构分析得到）
作用标准值（of an action）各种作用的基本代表值，其 值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分 位值确定。
作用准永久值（Quasi-permanent value of an action）一 种可变作用代表值，作用概率分布的0.5分位值，用于正 常使用极限状态长期效应组合设计（经常出现者）
作用短期效应组合（Combination for short-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用频遇值效应的组合
作用长期效应组合（Combination for long-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用准永久值效应的组合