P06第三章 桥梁的设计作用_zqh
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《铁路桥涵设计基本规范》 《公路桥涵设计通用规范》 ➢ 参考：结构设计理论与桥梁设计规范简介（第十章）
2020/8/13
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第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
2020/8/13
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第三章 桥梁的设计作用 引言
限状态长期效应组合设计（经常出现者） 足够长的观测期内
– 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）足够长的观测期内
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，通常取100年。
主ຫໍສະໝຸດ Baidu
要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
2020/8/13
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
第一节 作用分类和作用代表值
一、作用的分类：PP.48-49 表3-1和3－2
（铁路）桥梁荷载
主力 附加力 特殊荷载
恒载 活载
• 作用（Action）施加在结构上的一组集中力或分布力（直 接作用，即荷载），或引起结构变形的原因（间接作用）
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。
– 对公路桥
• 作用分项系数是显式的，在作用组合时采用； • 抗力分项系数是隐式的，包含在材料强度取值中。
– 永久作用（Permanent action） – 可变作用（Variable action） – 偶然作用（Accidental action）
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
永久 结构使用期内量值不 作用 变或变化很小的作用
可变 作用
结构使用期内量值随 时间变化，且变化值 与平均值比可忽略的 作用
– 作用标准值（Characteristic value 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
“低折扣” 按标准值的7折使用
“高折扣” 按标准值的4折使用
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
二、作用代表值
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。
11
第三章 桥梁的设计作用 第二节 永久作用
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
作用与荷载
施加在结构上的力 直接作用
作
用
引起结构外加变形、 约束改变的原因
间接作用
又称为“荷载”
弯矩
轴力
作
结构内力的反应
用
结构对所受
剪力
效 应
作用的反应
扭矩
结构位移的反应
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第三章 桥梁的设计作用 本章主要内容
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
偶然 作用
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结构使用期内发生概 率很小，但出现后影 响很大、持续时间又 很短的作用
一、作用的分类
结构重力 预应力
收缩徐变 基础变位
汽车荷载 汽车冲击力 人群荷载
风荷载 温度作用
地震作用
船、车撞击 作用
结构附属部分的重力 土的重力及侧压力 水的浮力
汽车离心力 汽车制动力 汽车产生的土压力
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
➢ 作用的种类、形式、大小的确定是否得当，既关系到 桥梁建设的投资，也关系到桥梁结构的安全
➢ 特点: 荷载标准并不是一成不变的，需要适时修订。 随着对结构行为和材料行为认识的逐步加深，荷载标 准也将越来越科学
➢ 本章内容：介绍各类作用及其组合的基本概念和计算 方法，实际设计时作用的取值按下述规范计算：
• 频遇值－标准值×频遇值系数φ1 – 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×准永久值系数φ2 • 偶然作用－标准值 • 铁路桥梁－因基于容许应力设计，只取“标准值”
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、作用代表值的取用
术语解释
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）
– 对铁路桥，无分项系数，各荷载效应直接组合，结构安全 度包含在材料强度取值和单一安全系数K中。
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第三章 桥梁的设计作用 本章主要内容
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
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思考：计基准期与寿命的关系？
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、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和组合方式分别采用标准
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
流水（冰）压力
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
作用代表值
二、作用的代表值
作用标准值 作用频遇值 作用准永久值
针对所有作用 仅针对可变作用
不同设计目所采 用的作用的规定
值是有区别的
不同情况下 的代表值
作用频遇值
作用准永久值
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“频繁出现” 95%概率分位
“经常出现” 50%概率分位
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第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
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第三章 桥梁的设计作用 引言
限状态长期效应组合设计（经常出现者） 足够长的观测期内
– 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）足够长的观测期内
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，通常取100年。
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要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
第一节 作用分类和作用代表值
一、作用的分类：PP.48-49 表3-1和3－2
（铁路）桥梁荷载
主力 附加力 特殊荷载
恒载 活载
• 作用（Action）施加在结构上的一组集中力或分布力（直 接作用，即荷载），或引起结构变形的原因（间接作用）
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。
– 对公路桥
• 作用分项系数是显式的，在作用组合时采用； • 抗力分项系数是隐式的，包含在材料强度取值中。
– 永久作用（Permanent action） – 可变作用（Variable action） – 偶然作用（Accidental action）
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
永久 结构使用期内量值不 作用 变或变化很小的作用
可变 作用
结构使用期内量值随 时间变化，且变化值 与平均值比可忽略的 作用
– 作用标准值（Characteristic value 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
“低折扣” 按标准值的7折使用
“高折扣” 按标准值的4折使用
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
二、作用代表值
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。
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第三章 桥梁的设计作用 第二节 永久作用
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
作用与荷载
施加在结构上的力 直接作用
作
用
引起结构外加变形、 约束改变的原因
间接作用
又称为“荷载”
弯矩
轴力
作
结构内力的反应
用
结构对所受
剪力
效 应
作用的反应
扭矩
结构位移的反应
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第三章 桥梁的设计作用 本章主要内容
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
偶然 作用
2020/8/13
结构使用期内发生概 率很小，但出现后影 响很大、持续时间又 很短的作用
一、作用的分类
结构重力 预应力
收缩徐变 基础变位
汽车荷载 汽车冲击力 人群荷载
风荷载 温度作用
地震作用
船、车撞击 作用
结构附属部分的重力 土的重力及侧压力 水的浮力
汽车离心力 汽车制动力 汽车产生的土压力
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
➢ 作用的种类、形式、大小的确定是否得当，既关系到 桥梁建设的投资，也关系到桥梁结构的安全
➢ 特点: 荷载标准并不是一成不变的，需要适时修订。 随着对结构行为和材料行为认识的逐步加深，荷载标 准也将越来越科学
➢ 本章内容：介绍各类作用及其组合的基本概念和计算 方法，实际设计时作用的取值按下述规范计算：
• 频遇值－标准值×频遇值系数φ1 – 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×准永久值系数φ2 • 偶然作用－标准值 • 铁路桥梁－因基于容许应力设计，只取“标准值”
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、作用代表值的取用
术语解释
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）
– 对铁路桥，无分项系数，各荷载效应直接组合，结构安全 度包含在材料强度取值和单一安全系数K中。
2020/8/13
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第三章 桥梁的设计作用 本章主要内容
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内 容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
2020/8/13
思考：计基准期与寿命的关系？
2020/8/13
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第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、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和组合方式分别采用标准
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
流水（冰）压力
6
第三章 桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
作用代表值
二、作用的代表值
作用标准值 作用频遇值 作用准永久值
针对所有作用 仅针对可变作用
不同设计目所采 用的作用的规定
值是有区别的
不同情况下 的代表值
作用频遇值
作用准永久值
2020/8/13
“频繁出现” 95%概率分位
“经常出现” 50%概率分位