第三章 作用及作用效应组合
合集下载
第三章_桥梁的设计作用_荷载_第一部分
本章主要介绍各类作用的基本概念和计算方法. 实际设计时作用的取值按: 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005) 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 的规定办理。
对城市桥梁，其荷载标准与公路桥梁类似，可参阅 《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77)。
第一节 作用分类和作用代表值
桥梁标准活载的等级或类型，应根据桥梁所在线路的等 级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。 对标准轨距(1435mm)的干线铁路，采用中一活载(本 书讨论者)； 对地方窄轨(轨距762mm)铁路，规定了与中一活载形 状类似但数值大幅减小的活载图式； 对专用铁路(如矿区铁路桥梁)，其活载图式需结合 具体情况确定。 对于不包括冲击效应(后述)的列车竖向活载，称之为 静活载。
公路一I级和公路一Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值
3 车辆活载折减
多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减。
横向折减的含义是：在多车道(或多线)桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构 产生某种最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置 的可能性大小。显然，车道数越多，可能性(即同时出现最不利加载的几 率)越小。
1 汽车荷载
-旧公路规范1989版
设计荷载
大量、经常出现的汽车荷载，以车队形式排列。 汽—10级、汽—15级、汽—20级、汽—超20级
验算荷载
偶然、个别出现的平板挂车或履带车。 挂—80、挂用的车辆荷载标准模式．是 根据20世纪60年代我国公路交通荷载的实际情况， 经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。从近 40年的应用情况看，《标准》（97）车辆荷载的模 式及其分级基本上是合理的，能适应我国公路建设 发展的需要，但也存在一些不尽合理之处，如采用 车队荷载模式在桥涵结构设计时计算非常繁琐、车 队荷载在不同跨径的结构上产生的效应的连贯性不 够合理、标准荷载的级差不尽合理等，同时，采用 车队荷载模式，容易造成设计采用的车辆荷载是实 际运营中允许如此载质量的车辆在公路上行驶的错 误观念。
第3讲第一篇第三章作用(二)可变作用
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
制动力计算规定：
• 1、一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值为车道 荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。 • 但公路—I级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165kN； • 公路—Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 90kN；。 • 同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计 车道制动力标准值的两倍； • 同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍； • 同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。 • 2、汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力） 计算，并应按表3-13的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵 向力的加载长度进行纵向折减。
主讲人 ： 王丽荣
（八）流水压力
• 1、计算：标准值 • 2、桥墩形状系数：
桥 墩 形 状 方形桥墩 矩形桥墩（长边与水流平行） 圆形桥墩
Fw KA
V5 1.3 0.8 桥 墩 形 状 尖端形桥墩 圆端形桥墩 K 0.7 0.6
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
（3）计算：粗略近似 • A、支座的冲击力，按相应的桥梁取用。 • B、汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以 冲击系数μ。 • C、理论上应与结构自振频率有关，冲击系数μ可按下 式计算： • 当f＜1.5HZ时， μ=0.05 • 当1.5HZ≤f≤14HZ时， μ=0.1767lnf—0.0157 • 当f＞14 HZ时 μ=0.45 • 式中： f——结构基频（HZ）。结构基频宜采用有限 元方法计算
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
第三章 桥梁的作用及其效应组合
(2)连续梁桥结构的基频可按下列公式计算:
13.616 EI c f1 = mc 2πl 2 23.651 EI c f2 = mc 2πl 2
计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和 剪力效应时,采用 f 1 ;计算连续梁的冲击力 引起的负弯矩效应时采用 f 2 .
3)拱桥结构的基频可按下列公式计算:
3)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减少; (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; (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;
作用的分类与代表值编号作用分类作用名称永久作用结构重力包括结构附加重力可变作用汽车荷载汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风力15流水压力16冰压力17温度作用均匀温度和梯度温度18支座摩阻力19波浪力20偶然作用地震作用21船舶或漂流物的撞击作用22汽车撞击作用表1315作用代表值representativevalueaction结构或结构构件设计时针对不同设计目的所采用的各种作用规定值它包括作用标准值准永久值和6作用标准值characteristicvalueaction结构或结构构件设计时采用的各种作用的基本代表值
12) 分项系数 partial safety factor 为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设 计表达式中采用的系数.分作用分项系数和抗力 分项系数两类. 13)作用效应组合 combination of action effects 结构上根据不同的设计状况采取的几种作用分 别产生的效应的叠加.
武汉大学水工建筑物习题及答案
第一章绪论1．水利水电工程包括哪些方面？水利水电工程包括防洪治河、水力发电、农田水利、给水排水、航运等方面。
2．什么是水利枢纽，水利枢纽有哪些类型？水利枢纽：由若干个不同类型的水工建筑物组成的综合体，用以控制和利用水流。
水利枢纽的类型有：水库枢纽、有坝取水枢纽、无坝取水枢纽。
3．水工建筑物的工作条件应包括哪些内容？①河流的水文现象是随机的、使得洪水的预报、推测的困难。
②水荷载（静水压力、浪压力、渗透力）的作用、高速水流的冲刷，对水工建筑物的稳定性、强度、耐久性影响较大。
③地形地质条件复杂，地质构造运动形成了各种地质界面，目前的勘探测试手段不足，对地基的分析依赖于经验的判断。
④工难度大：施工导流影响整个施工工期、地基开挖工程量大、地基处理复杂、水下施工困难。
4．如何对水工建筑物分类？水工建筑物可分为：①一般性（通用性）建筑物：拦、蓄、挡——坝、水闸、堤防泄——溢洪道、坝身泄水孔、泄洪隧洞取——进水闸、电站引水系统（坝身引水、管道引水）、引水隧洞输——渠道、隧洞、涵洞、管道河道整治——护岸工程、导流堤、丁坝②专门性建筑物：电站厂房、船闸等。
5．为什么要对水利水电枢纽工程分等和对水工建筑物分级，分等分级的原则、方法是什么，分等分级有哪些作用？水利水电枢纽工程的分等就是根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性，如水库的总库容、防洪（下游城镇、工业区的重要性；保护农田的面积）、灌溉面积、排涝、供水（供给城镇及矿区的重要性）、装机容量分为五等。
水利水电枢纽工程分级就是，将水利水电工程中的水工建筑物，根据所属枢纽工程的等别及在工程的作用和重要性，划分为五级。
水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级的重要性及意义：水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级，有利于使建筑物的安全性、可靠性与其在社会经济中的重要性相称。
有利于选取和确定工程抗御灾害的能力，如洪水标准；建筑物设计的强度与稳定计算的安全系数；建筑材料的品质；运行的可靠性，使工程达到既安全又经济的目的。
高层建筑 第三章荷载作用与组合
(3) 偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间较短的荷载。如地 震、爆炸力、撞击力等。 按作用方向：(1) 竖向荷载：荷载作用方向沿垂直方向的 荷载。如结构自重、楼屋面活荷载等。 (2)水平荷载：荷载作用方向沿水平方向的荷 载。如风荷载、水平地震作用等。 与多层建筑相比，高层建筑层数多、高度较大，其竖向荷 载的影响是与建筑高度成正比的线性关系，而水平作用所 产生的作用效应随建筑高度成非线性的增长。并逐渐成为 设计控制指标。 三、荷载代表值 荷载代表值是指为了方便设计给荷载规定以一定的量值。 包括：标准值、组合值、频遇值和准永久值。 其中标准值指正常情况下在设计基准期（如50年）内可能 出现的最不利荷载值，是荷载的基本代表值，而其他代表
离地面或海 平面高度
A 5 1.09 1.00 0.65 10 1.28 1.00 0.65 20 1.52 1.23 0.74 30 1.67 1.39 0.88 40 1.79 1.52 1.00 50 1.89 1.62 1.10 60 1.97 1.71 1.20 70 2.05 1.79 1.28 80 2.12 1.87 1.36 90 2.18 1.93 1.43 100 2.23 2.00 1.50 150 2.46 2.25 1.79 200 2.64 2.46 2.03
值是采用相应的系数乘以其标准值得出。系数查现行《建 筑结构荷载规范》（GB50009-2012）。 永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载应根据设 计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表 值；偶然荷载应按建筑结构使用特点确定其代表值。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进 行荷载组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶 然组合进行荷载组合。对于正常使用极限状态，应根据不 同的设计要求，采用荷载的标准组合或偶然组合、频遇组 合或准永久组合进行荷载组合。
第三章作用及作用效应组合
第三章作用及作用效应组合作用与作用效应组合是一种物理和化学过程中常见的现象。
在物质互动的过程中，不同物质之间会产生作用，这些作用会导致一系列的效应。
作用可以是各种物质力之间的相互作用，例如引力、电磁力、核力等。
作用效应则是由作用所产生的物理和化学效应。
作用可以分为几类：物质之间的相互作用，包括引力、电磁力、强核力和弱核力等；物质内部的相互作用，包括分子间的键结、原子间的共价键、离子间的离子键等；物质与外界环境的相互作用，包括物质表面的吸附作用、荧光作用、催化作用等。
作用效应是作用所导致的物理和化学效应。
作用效应可能是由于能量转移而导致的，比如热效应、电效应和辐射效应等。
作用效应也可能是由于物质结构改变而导致的，比如电化学效应、光化学效应和化学反应等。
作用与作用效应可以相互组合，产生不同的效应。
例如，电磁作用和热效应的组合可以导致电热效应，即将电能转化为热能。
这种组合在电加热器和电炉等设备中得到了广泛应用。
再如，光照作用和光化学效应的组合可以产生光合作用，即光能转化为化学能。
光合作用是植物生命过程中的重要环节，能够将太阳能转化为化学能，为动植物提供能量。
作用与作用效应的组合还可以达到协同或增强的效果。
例如，荧光作用和催化作用的组合可以产生光催化效应，即通过荧光物质的激发产生催化作用，提高化学反应的速率。
光催化技术已广泛应用于环境污染治理和能源转化等领域。
另外，作用与作用效应的组合还可以发挥新的功能。
例如，纳米材料的表面吸附作用和光电效应的组合可以产生光催化材料，用于太阳能利用和光催化反应。
纳米光催化材料具有高效率、可控性和环境友好等特点，是一种具有巨大潜力的新型材料。
综上所述，作用与作用效应组合是一种常见且重要的物理和化学现象。
通过合理组合和利用不同的作用与作用效应，可以实现各种功能和效应，有助于推动科技发展和提高生产效率。
在未来的研究和应用中，更深入地探索和发掘作用与作用效应的组合将会具有重要意义。
3.5 作用效应的组合
作用组 合系数
其他可变作用 设计值效应
作用效应组 合设计值
举例
作用分 项系数
永久作用 标准值效应
可变作用（汽车） 标准值效应
其他可变作用 标准值效应
自重恒载效应
作用分项系数 γG1=1.2
汽车荷载效应 （计入冲击力）
作用分项系数 γQ1=1.4
温度作用效应
作用组合系数 Ψc=0.8,0.7,0.6,0.5
合 方 作用长期效应组合－正常使用极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变 式 作用准永久值效应的组合
不 作用标准值效应 同
的 作用设计值效应 ——作用分项系数×标准值效应 作 用 作用频遇值效应 ——频遇值系数×标准值效应
效 应 作用准永久值效应——准永久值系数×标准值效应
组合 作用效应 组合设计值
加（无分项系数）。
上述前两点也适用于公路桥。
极 公路桥采用基于结构可靠性理论的极限状态设计方法，分别 限 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合。 状 根据不同种类的作用及其对桥涵的影响、桥涵所处的环境条 态 件，考虑以下四种设计状况：
1－持久状况 指桥涵使用过程中长期承受结构重力、汽车荷载等作用 的状况。在该状况下，应进行承载能力和正常使用极限状态设计。
桥梁工程
一 二 三 四 五
作用效应组合－各种作用效应的取舍以及作用效应的线性叠加 组合原则
依据：按照相关桥梁设计规范要求进行组合 方法：必需考虑各种作用效应的取舍以及它们同时作用的
可能性
目的：找出桥梁在施工和运营时的最不利受力状态
荷载名称 汽车制动力 流水压力
冰压力 支座摩阻力
不与该荷载同时参与组合的荷载 流水压力，冰压力，支座摩阻力
第三章 桥梁上的作用
Ic
mc
结构跨中截面的截面惯性矩； 结构跨中处的单位长度质量； 结构跨中处延米结构重力。
G
连续梁桥的结构基频计算公式如下：
13.616 EI c f1 2 l 2 mc 23.651 EI c f2 2 2 l mc
注意： 计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用 计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用
6.正常使用极限状态作用短期效应组合：
m n
Ssd SGik 1 j SQjk
i 1 j 1
Ssd
作用短期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击 力）取0.7，人群荷载取1.0，风荷载取0.75，温度梯度 作用取0.8，其他作用取1.0；
1 j
结构重要性系数(Coefficient for importance of a structure)：对不同安全等级 的结构，为使其具有规定的可靠度而采用的作用效应附加的分项系数；
对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取为1.1、1.0和0.9；
桥涵的抗震设计不考虑结构的重要性系数。
3.在作用效应组合时应注意，各种作用并非同时作用于桥涵上，故应根据作用
制动力的作用点在桥面以上1.2m处，在计算墩台时，可移至支座铰中心或支 座底座面上；计算刚构桥、拱桥时可移至桥面上，但不计因此而产生的竖向力 和力矩。
设有板式橡胶支座的简支梁、连续桥面简支梁或连续梁排架式柔性墩台，应 根据支座与墩台的抗推刚度集成情况分配和传递制动力。 设有板式橡胶支座的简支梁刚性墩台，按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚 度分配制动力。
车辆荷载的横向布置如下图所示：行车道宽度与设计车道 Nhomakorabea的关系：
第三章__重力坝
第二节 重力坝上的作用及作用效应组合
作用 自重 静水压力 泥沙压力 浪压力 冰压力
动水压力
扬压力
地震力
重力坝荷载组合
第二节 重力坝上的作用及作用效应组合
• 作用： • 指外界环境对水工建筑物的影响。 • １、按时间的变异分永久作用、可变作用、偶然作 用。 • ２、按建筑物对外界作用的效应的原因分：直接作 用和间接作用。 • 所谓直接作用是指直接施加在结构上的分布力或集 中力，亦可称“荷载”；间接作用则指因外部环境 （改变）的原因使结构产生附加变形或约束变形， 如温度地震作用等。 • 结构上的各种作用，按其随时间的变异分三种： • （1）永久作用：是指在设计基准期内，其量值不随 时间变化或其变化与平均值相比可忽略不计的作用。 包括：结构自重；土压力淤沙压力；围岩压力预应力 等。
1
1
gD =20-250时 ，为频率5%的波高h5% 2 vo gD 式中：当 2 =250-1000时 ，为频率10%波高h10% vo
式中：当
。
。
波浪受风速等影响，波浪参数并非定值。不同波 高所对应的超值累积频率为P%的数值不同。在I、II、 III级建筑物的设计中，宜用合适的超值累积频率为P% 的波高hp计算波浪压力。累积频率波高hp与平均波高 hm的关系可按表2-1进行换算。
表2-2 风速高度修正系数
高度(m ）
2
5
10
15
20
修正系数
1.25
1.10
1.0
0.96
0.90
•
水库为正常和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均 最大风速或采用重现期为50年一遇的年最大风速的1.5—2.0倍； 校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值。
第三章 设计荷载
偶然作用: 指在设计基准期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的 作用，如地震力。
第一节 作用分类和作用代表值
铁路桥梁:
习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作 用分为:
主力(对应于公路桥的永久作用和一部分可变作用)、 附加力(对应于不包含在主力中的其他的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。 我国公路、铁路桥梁的设计作用(荷载)分类分别见表3．1和表 3．2。比较两表，尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有 所不同，但基本上大同小异。
计算冲击力引起的连续梁正弯矩效应和剪力效应时，采用f1； 计算负弯矩效应时，采用f2 。
说明： （1）汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的 冲击系数采用0.3。 （2）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱 桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡 胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲 击作用。 （3）填料厚≥50cm的拱桥、涵洞及重力式墩台不计 冲击。 （4）支座的冲击力按相应的桥
一、公路桥梁的作用,按其随时间变化的性质，分为:
永久作用(permanent action) 可变作用(variable action) 偶然作用(accidental action) 永久作用: 习惯上称为恒载(deadload)，是指在设计基准期内，其量值不随时间变化， 或其变化与平均值相比可忽略不计的作用，如结构重力。 可变作用: 指在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽 略的作用，如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载，live load)。
G h
Bl0 γ
五、人群荷载
1、标准值：
注：
对跨径不等的连续结构，以最大 计算跨径为准。
kN/m2
桥梁设计荷载
❖ 验算荷载；偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只 对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用，分为500kN 履带车（简称履带50），挂80、挂100和挂120
汽 车 车 队 纵 向 排 列
汽车的平面尺寸和横向布置
平板挂车和履带车荷载
2）新规范公路汽车荷载 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）
在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷 载外的其他第j个可变作用效应（含本规范第4.3.5条规定的人行道板等 局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.4，但风 荷载的分项系数取1.1；
4）公路桥涵结构效应组合表达式
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
目前桥梁计算中常用的计算方法是采用结构基频来计算冲 击系数，结构自振频率（基频）可以综合的反映出结构尺寸 、类型、材料等动力特性，直接表达了冲击系数与桥梁结构 之间的关系。
3.人群荷载
❖ 铁路桥梁明桥面取竖向静活载为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。
❖ 铁路桥梁
仅考虑横向折减。用于设计的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。
2.冲击力
（1）冲击力的产生
车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发 生振动，产生竖向动力作用。这种动力作用会使桥梁 的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为 冲击作用。
车辆荷载横断面布置
汽 车 车 队 纵 向 排 列
汽车的平面尺寸和横向布置
平板挂车和履带车荷载
2）新规范公路汽车荷载 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）
在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷 载外的其他第j个可变作用效应（含本规范第4.3.5条规定的人行道板等 局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.4，但风 荷载的分项系数取1.1；
4）公路桥涵结构效应组合表达式
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
目前桥梁计算中常用的计算方法是采用结构基频来计算冲 击系数，结构自振频率（基频）可以综合的反映出结构尺寸 、类型、材料等动力特性，直接表达了冲击系数与桥梁结构 之间的关系。
3.人群荷载
❖ 铁路桥梁明桥面取竖向静活载为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。
❖ 铁路桥梁
仅考虑横向折减。用于设计的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。
2.冲击力
（1）冲击力的产生
车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发 生振动，产生竖向动力作用。这种动力作用会使桥梁 的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为 冲击作用。
车辆荷载横断面布置
第一篇 第三章 桥梁的设计荷载11
二、作用的取值
公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。 1. 永久作用应采用标准值作为代表值。 2. 可变作用应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。承载能力极限状态设计及 按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表 值。正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应 采用频遇值为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组 合设计时，应采用准永久值为可变作用的代表值。 3 偶然作用取其标准值为代表值。
6 汽车荷载制动力
1）汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计 冲击力）计算，以使桥梁墩台产生最不利纵向力 的加载长度进行纵向折减。 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准 值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加 载长度上计算的总重力的10%计算，但公路—Ⅰ级 汽车荷载不得小于165kN；公路—Ⅱ级汽车荷载不 得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力 标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同 向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行 驶四车道为一个设计车道的2.68倍。
V——设计行车速度(km/h);
2
R——曲线半径（m); 离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁 路桥）；多车道时应考虑折减。
• 4、汽车荷载引起的土侧压力
G h Bl 0
5、 人群荷载
L
≤ 50米：
3.0千牛/平方米 L ≥ 150米： 2.5千牛/平方米 L=50~15原则 2.作用效应组合的分类
1.作用效应组合的原则
1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。 当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的 最不利的作用效应进行组合。 2）当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时，该作用不 应参与组合。 3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而 定，结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。
高层建筑结构第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
风荷载的特点:
与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用 更接近于静力，但建筑物的使用期限出现较大风力的 次数较多。 由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所 以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠。 而且抗风设计具有较大的可靠性。
3.2.2 风荷载的计算
0.45 0.55 0.30
0.50 0.60 0.35
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
（2）风压高度变化系数
z
风压高度变化系数应该根据地面粗糙度类别确定
地面粗糙度分类： A类：近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的 乡镇和城市郊区； C类：有密集建筑群的城市市区； D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
3.1 竖向荷载
3.2 风荷载
3.3 地震作用
3.4 温度作用 3.5 荷载效应组合
1
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。 恒荷载 1）竖向荷载 活荷载 2）水平荷载 地震作用 风荷载
与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构—— 1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
地面粗糙度分类
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
（3）风荷载体型系数 s
①定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起 的压力(吸力)与原始风速算得的理论风压的比值。
②特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的
《港口工程学》第三章板桩码头
1) 弹性线法——仅用于单锚板桩墙的弹性嵌固状态 2) 自由支承法——仅用于单锚板桩墙的自由支承状态 3) 竖向弹性地基梁法——适用于单锚和多锚板桩墙的
任何工作状态
1. 弹性线法（罗迈尔法）：第三种工作状态
基本求解步骤：一次超静定结构
1. 荷载
3. 求解条件
ea：ห้องสมุดไป่ตู้动土压力强度
① ∑H=0 ②∑MD=0
一、板桩码头上的作用和作用效应组合 二、单锚板桩墙计算 三、锚锭结构计算 四、拉杆设计 五、导梁、帽梁和胸墙结构计算 六、整体稳定性验算
《板桩码头设计与施工规范》JTJ292-98
一、板桩码头上的作用和作用效应组合
板桩码头上的作用
1) 永久作用——主动土压力，剩余水压力，自重 2) 可变作用——可变荷载引起的土压力，船舶荷载，
特点：结构简单，材料用量少，施工方便，速度 快，预制程度高；结构耐久性不如重力式码头， 施工时不能承受较大的风浪。
适用：板桩码头对复杂的地质条件适应性强，但 板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，所以多用在中、 小码头。
板桩码头的主要组成部分
板桩墙 拉杆 锚碇结构 导梁 帽梁 码头设备
板桩码头的施工顺序
斜拉板桩断面图
（3）斜拉板桩 如果施工场地不便埋设拉杆和锚碇结
构，可以设置斜拉桩，保持稳定。
三、 按板桩墙结构分类
普通板桩墙 由断面和长度均相同的板桩组成
长短板桩结合 板桩长度长短结合
主桩板桩结合 长度较长的板桩做成截面较大的主桩
主桩挡板 主桩之间不设短的板桩，而是由挡板或套板代替
地下连续墙
根据板桩入土深度的不同，产生四种工作状态
（1）入土不深，底端按自由 端考虑，底端水平位移大，板 桩内只有一个方向的弯距且值 最大。 tmin-自由支承状态
任何工作状态
1. 弹性线法（罗迈尔法）：第三种工作状态
基本求解步骤：一次超静定结构
1. 荷载
3. 求解条件
ea：ห้องสมุดไป่ตู้动土压力强度
① ∑H=0 ②∑MD=0
一、板桩码头上的作用和作用效应组合 二、单锚板桩墙计算 三、锚锭结构计算 四、拉杆设计 五、导梁、帽梁和胸墙结构计算 六、整体稳定性验算
《板桩码头设计与施工规范》JTJ292-98
一、板桩码头上的作用和作用效应组合
板桩码头上的作用
1) 永久作用——主动土压力，剩余水压力，自重 2) 可变作用——可变荷载引起的土压力，船舶荷载，
特点：结构简单，材料用量少，施工方便，速度 快，预制程度高；结构耐久性不如重力式码头， 施工时不能承受较大的风浪。
适用：板桩码头对复杂的地质条件适应性强，但 板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，所以多用在中、 小码头。
板桩码头的主要组成部分
板桩墙 拉杆 锚碇结构 导梁 帽梁 码头设备
板桩码头的施工顺序
斜拉板桩断面图
（3）斜拉板桩 如果施工场地不便埋设拉杆和锚碇结
构，可以设置斜拉桩，保持稳定。
三、 按板桩墙结构分类
普通板桩墙 由断面和长度均相同的板桩组成
长短板桩结合 板桩长度长短结合
主桩板桩结合 长度较长的板桩做成截面较大的主桩
主桩挡板 主桩之间不设短的板桩，而是由挡板或套板代替
地下连续墙
根据板桩入土深度的不同，产生四种工作状态
（1）入土不深，底端按自由 端考虑，底端水平位移大，板 桩内只有一个方向的弯距且值 最大。 tmin-自由支承状态
桥台计算(精)
E=ET+EC
G h Bl0
式中：γ——台后填土容重； φ——土的摩擦角； ∑G——布置在面积内的车轮重； B ——桥台计算宽度； l0 ——台后填十的破坏棱体长度，同时
l0 H 2 tan(45 ) 2
(三)台身内力计算
1、计算图式 台身按上下铰接的简支梁计算，如图所示。对于有台背的桥台，因上部 构造与台背间的缝隙已用砂浆或小石了棍凝上填实，保证了有牢靠的支撑作 用。因此，台身受弯的计算跨径为
Q 1 ' 1 ' P2 H 0 P 1 H0 2 6
在支撑梁顶面处的剪力为： Q
1 ' 1 ' P2 H 0 P 1 H0 2 3
式中：P1、P2——受弯计算跨径H1处的土压力强度； P' 、 P' ——受剪计算跨径H 0处的土压力强度。
1 2
(四)截面强度验算
按《桥规》有关公式进行跨中截面的抗压强度和支点截面的抗剪强度验算。
1 1 H1 H 0 d c 2 2
式中：H0——桥跨结构与支撑梁间的净距； d——支撑梁的高度； c——桥台背墙的高度。 对于受剪的计算跨径则取H0。
2.内力计算
在计算截面弯矩M时，轴力N的影响忽略不计，而是放在强度验算中考虑。 对于跨中截面弯矩为：
M
在台帽顶部截面的剪力为：
1 1 2 P2 H12 P H 1 1 8 16
一、桥台作为竖梁时的强度计算
通常取单位桥台宽度进行验算，其步骤为： (一)验算截面处的竖直力N 它包括以下三项：
(1)桥跨结构恒载在单位宽度桥台上的支点反力N1
(2)单位宽度台帽的自重N2； (3)验算截面以上单位宽度台身的自重N3。于是：
第三章、作用及作用效应组合
1、公路桥涵结构按承载能力极限状态设计 时，应采用以下两种作用效应组合。 ①基本组合：永久作用的设计值效应与可变 作用设计值效应相组合，其效应组合表达式 如下所示：
②偶然组合：永久作用标准值效应与可变作 用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效 应相组合。 (2)公路桥涵结构按正常使用极限状态设计 时，应根据不同的设计要求，采用以下两种 作用效应组合。 ①作用短期效应组合。永久作用标准值效应 与可变作用频遇值效应相组变作用准永久值效应相组合，其效应组 合表达式为：
第三节
作用的规定与计算
一、 永久作用 永久作用(也称恒载)是在结构使用期间，其 量值不随时间而变化或其变化值与平均值比较可忽略 不计的作用。永久作用的量值是指其作用位置、大小 和方向。 作用于桥梁上部结构的永久作用，主要是结构物自重、 桥面铺装及附属设备的重力(人行道板、栏杆、扶手、 灯柱等)、长期作用于结构上的人工预加力以及混凝 土收缩和徐变作用、基础变位作用。作用于桥梁下部 结构的永久作用，主要是上部结构传给支座的永久作 用、墩台的自重、作用于墩台上的土重及土侧压力、 水浮力(水中墩台)。
第二节
作用的选定和作用效应组合
一、作用的代表值 作用具有变异性，但在结构设计时，不 可能直接引用作用随机变量或随机过程的各 类统计参数通过复杂的计算进行设计，作用 代表值就是为结构设计而给定的量值。设计 的要求不同，采用的作用代表值也可不同， 这样可以更确切、合理地反映作用对结构在 不同设计要求下的特点。
(2)汽车冲击力
汽车以较高的速度驶过桥梁时，桥梁产生的应 力与变形比大小相等的静载引起的要大一些．这是 因为汽车荷载不是慢慢地增加，而是以较快的速度 突然加载于桥上，因而使桥梁发生振动。同时，由 于桥面不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因， 也会使桥梁结构发生振动。这种由于荷载的动力作 用使桥梁发生振动而造成内力加大的现象称为冲击 作用。也就是说，桥梁不仅承受车辆荷载的重力作 用、还受到一种冲击力。鉴于目前对冲击作用还不 能从理论上作出符合实际的精确计算，只能采用粗 略的近似方法，即以冲击系数μ来计及荷载的冲击 作用。
08272自考桥梁工程总结第三章 作用及作用效应组合
第三章作用及作用效应组合第一节规范中有关作用的规定与计算作用于桥梁结构的作用分：永久作用、可变作用和偶然作用三类。
一、永久作用永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。
永久作用包括结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力、基础变位作用。
二、可变作用可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。
可变作用包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度（均匀温度和梯度温度）作用。
三、偶然作用偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。
偶然作用包括地震作用、船只或漂流物的撞击作用、汽车的撞击作用。
第二节作用的选定和作用效应组合一、作用的代表值永久作用和偶然作用的代表值是标准值。
可变荷载应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。
二、作用的设计值作用的设计值为作用的标准值乘以相应的分项系数。
三、作用效应组合1、公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时的作用（或荷载）效应组合1 ）基本组合基本组合为永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其表达式如下：2）偶然组合偶然组合为永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。
偶然作用的效应分项系数取1.0；2、公路桥涵结构按正常使用极限状态的作用效应组合1）作用短期效应组合作用短期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其表达值如下：2）2作用长期效应组合作用长期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其表达式如下：车道较多或桥梁很长时汽车货载效应应予以折减1、多车道横向折减的含义是，在桥梁多车道上行驶的汽车荷载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时，其同时处于最不利位置的可能性大小，显然，这种可能性随车道数的增加而减小，而桥梁设计时各个车道上的汽车荷载都是按最不利位置布置的，因此，计算结果应根据上述可能性的大小进行折减。
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)。
钢结构重力(包括结构附加重力)
预加力
土的重力
混凝土收缩和徐变作用
土侧压力
水的浮力
基础变位 混凝土和圬工结构
作用
钢结构
符号
G1
G2 G3 G4 G5 G6 G7
作用分项系数
对结构的承 对结构的承 载力不利时 载力有利时
1.2
1.0
1.1或1.2 1.2
1.0 1.4 1.0
同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个 设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为 一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设 计车道的2.68倍。
2）人群荷载
设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时， 应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力，人群 荷载标准值按以下规定采用：
当桥梁计算跨径L0≤50m时，人群荷载标准值为 3.0kN/m2；
当填料厚度（包括路面厚度）≥50cm拱桥、涵洞以 及重力式墩台，不计冲击作用。
离心力
C V 2 /127R
V —设计速度 （km/h） R—曲线半径(m)
离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或 轨顶面2m处（铁路桥）；多车道时应考虑折减。
汽车引起的土压力
h G
Bl0
汽车制动力
《桥规》规定，一个设计车道上由汽车荷载产生 的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计 算的总重力的10%，但公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力 标准值不得小于165kN；公路-Ⅱ级汽车荷载的制动 力标准值不得小于90kN。
横向布置 车队数
3 4 5
表3-10 横向折减系数
横向折减 系数
横向布置 车队数
0.78
6
0.67
7
0.60
8
横向折减 系数
0.55 0.52 0.50
当桥梁计算跨径大于150m时，应按表规定的纵 向折减系数进行纵向折减。
计算跨径L （m）
150≤L＜400 400≤L＜600 600≤L＜800
结构基频 f (Hz)
f 1.5Hz
0.05
f 14Hz
1.5Hz f 14Hz 0.1767 ln f 0.0157
冲击系数
0.45
《桥规》规定：
钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥 等上部构造和钢支座、板式橡胶支座及钢筋混凝土柱 式墩台，应计算汽车的冲击作用。
汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲 击系数采用0.3。
n
S1d SGik 2 j SQjk
i1
j 1
表3-6 可变作用效应频遇值系数和准永久值系数
作用类别
汽车荷载(不计冲击力) 人群荷载 风荷载
频遇值 系数
0.7
准永久值 系数
0.4
1.0 0.75
作用类别
温度梯度 作用
其他作用
频遇值系数 准永久值系 数
0.8
1.0
表3-7 可变作用不同时组合表
在正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应 采用频遇值作为代表值；按长期效应组合设计时， 应采用准永久值作为代表值。
3.2.2 作用的设计值
作用的设计值为作用的标准值乘以相应的作用分 项系数。
编号
1
2 3 4 5 6 7
作用分类 永久作用
表3-3 作用分项系数
作用类别
混凝土和圬工结构重力（包括 结构附加重力）
1）结构重力 结构自重、桥面铺装及附属设施等。 2）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。
0.5 1.0
编号 作用分类
1 可变作用
2 3 4 5 6 7 8
偶然作用
作用类别
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 汽车制动力
风荷载 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 地震作用
船舶或漂浮物的撞击作用
续上表
作用分项系数 符号 对结构承载力有利和不利
当L0≥150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2； 当50m＜L0＜150m时，可由线性内插得到人群 荷载标准值。 不等跨的连续结构，以最大计算跨径为准。
城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标 准值取上述规定值的1.15倍。
专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5 kN/m2。
人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标 准值4.0 kN/m2的均布荷载计算。
编号 13 15 16 18
作用名称 汽车制动力
流水压力 冰压力
支座摩阻力
不与该作用同时参与组合的作用编号 15、16、18 13、16 13、15 13
公路桥涵设计时应考虑结构上可能同时出现的作 用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行 作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。
当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时， 则应以不同方向的最不利效应组合进行设计。
支座摩阻力 地震作用
船舶或漂浮物的撞击作用 汽车撞击作用
3.2 作用的选定和作用效应组合
3.2.1 作用的代表值
作用代表值一般可分为标准值、频遇值和准永久 值。
作用的分类 代表值
表3-2 作用的代表值
永久作用 可变作用
标准值
标准值、频遇值、准永久值
偶然作用 标准值
在承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构 强度时应采用标准值作为代表值。
1.4
Q1
Q2 Q3
Q4
Q5
1.1
Q6
1.4
Q7
Q8
1.0
3.2.3 作用效应组合
（1）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应 采用以下两种作用效应组合。
1）基本组合
m
n
0Sud 0 ( GiSGik S Q1 Q1k C QjSQjk )
2）偶然组合
永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、 一种偶然作用标准值效应相组合。
（2）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时， 应根据不同的设计要求，采用以下两种作用效应组 合。
1）作用短期效应组合
m
n
Ssd SGik 1 j SQjk
i 1
j 1
2）作用长期效应组
合m
车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。
车道荷载的纵向加载为均布荷载标准值满布 加 于使结构产生最不利效应的同号影响线上。 载 规 集中荷载标准值只用于相应影响线中一个最 定 大影响线峰值处。
横向分布系数按设计车道车辆荷载计算。
折减规定
当桥涵设计车道数大于2时，由汽车荷载产生的 效应应进行横向折减，但折减后的效应不得小于两 设计车道的荷载效应。
表3-11 纵向折减系数
纵向折减 系数
计算跨径L （m）
0.97 0.96 0.95
800≤L＜1000 L≥1000
纵向折减 系数
0.94 0.93
汽车冲击力
当汽车以较高速度通过桥梁时，使桥梁发生振动 而造成内力和变形增大的现象称为冲击作用。
表3-12 钢筋混凝土、圬工桥涵的冲击系数
结构基频 f (Hz) 冲击系数
公路等级
高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路
汽车荷载等级
公路一级
均布荷载标准值 qk(kN/m)
10.5
集中荷载标准值 Pk(kN）
l 5m : PK 180kN l 50m : PK 360kN 5m l 50m : Pk值采用 180 ~ 360kN直线内插
公路二级 7.785
当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影 响时，该作用不参与组合；实际不可能同时出现可 变作用，或组合概率很小的作用，不考虑其作用效 应的组合。
多个偶然作用不同时参与组合。
3.3 作用的规定与计算
3.3.1 永久作用（恒载）
（1）概念 在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变
化值与平均值相比可忽略不计的作用。 （2）内容
跨越江、河、海湾的桥梁，位于通航河道或有漂 流物的河流中的桥梁墩台，设计时必须考虑船舶或 漂流物对桥梁墩台的撞击作用。
（3）汽车撞击作用
桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用。
汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取1000kN， 在车辆行驶垂直方向取500kN，两个方向的撞击力 不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1.2m处，直 接分布于撞击涉及的构件上。
但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力的 次效应。
（3）土的重力和土侧压力
4）水的浮力
基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算 稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时， 可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。
基础嵌入不透水性地基的的桥梁墩台不考虑水浮 力。
作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。 对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考 虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截 面面积。
（1）地震作用 地震区建造桥梁，必须考虑地震作用。
对于地震动峰值加速度系数等于0.10g、0.15g、 0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设计；
地震动峰值加速度系数大于或等于0.40g地区的 公路桥涵，应进行专门的抗震研究和设计；
地震动峰值加速度系数小于或等于0.05g地区的 公路桥涵，除有特殊要求外，可采用简易设防。 （2）船舶或漂浮物的撞击作用
3.作用及作用效应组合
3.1 作用的分类 3.2 作用的选定和作用效应组合 3.3 作用的规定与计算