桥梁结构 第三章 作用及作用效应组合

表3-7
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
可变作用不同时组合表
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， 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 最不利效应组合进行设计。 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 最不利效应组合进行设计。 ，则应以不同方向的最不利效应组合进行设计。 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； 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， 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。 效应的组合。 多个偶然作用不同时参与组合。 多个偶然作用不同时参与组合。
当不能确定地基是否透水时， 当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透 水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。 水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。 （5）混凝土收缩及徐变作用 混凝土收缩的计算可按结构降温考虑， 混凝土收缩的计算可按结构降温考虑，混凝土 降温考虑 徐变影响的计算可依据混凝土应力与徐变变形呈直 线关系的假定并确定适当的徐变系数来进行。 线关系的假定并确定适当的徐变系数来进行。 徐变系数来进行 （6）基础变位的影响
表3-10 横向折减系数
横向布置 车队数 3 4 5
横向折减 系数 0.78 0.67 0.60
γ G1
2 3 4 5 6 7
γ G2 γ G3 γ G4 γ G5 γ G6 γ G7
1.2
1.0 1.4 1.0 0.5 1.0
续上表
编号 1 作用分类 可变作用 作用类别 汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 2 3 4 5 6 7 8 偶然作用 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 温度 均匀温度和梯度温度)作用 均匀温度和梯度温度 支座摩阻力 地震作用 船舶或漂浮物的撞击作用 作用分项系数 符号 对结构承载力有利和不利 1.4
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、 作用代表值一般可分为标准值、频遇值和准永 标准值 久值。 久值。
表3-2 作用的代表值
作用的分类 代表值
永久作用 标准值
可变作用 标准值、频遇值、 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。 标准值作为代表值 构强度时应采用标准值作为代表值。 在正常使用极限状态按短期效应组合设计时， 在正常使用极限状态按短期效应组合设计时， 频遇值作为代表值 应采用频遇值作为代表值；按长期效应组合设计时， 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。 应采用准永久值作为代表值。 准永久值作为代表值
4）水的浮力 基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台， 基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验 透水性地基上的桥梁墩台 算稳定时，应考虑设计水位的浮力； 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。 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 基础嵌入不透水性地基的的桥梁墩台不考虑水 不透水性 浮力。 浮力。 作用在桩基承台底面的浮力， 作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面 不透水地基并灌注混凝土封闭者 对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者， 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， 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。 的截面面积。
m n i=1 m j =2
γ 0Sud = γ 0 (∑SGid + SQ1d +ψC ∑SQjd )
i=1 j =2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
n
表3-4 桥涵结构 特大桥、 特大桥、重要大桥 大桥、中桥、 大桥、中桥、重要小桥 小桥、 小桥、涵洞
结构重要性系数及设计安全等级 设计安全等级 一级 二级 三级 结构重要性系数 1.1 1.0 0.9
3.3 作用的规定与计算
永久作用（恒载） 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， 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荷载。 变化值与平均值相比可忽略不计的荷载。 （2）内容 1）结构重力 结构自重、桥面铺装及附属设施等。 结构自重、桥面铺装及附属设施等。 2）预加力
l ≤ 5m: P =180kN K l ≥ 50m: P = 360kN K 5m < l < 50m: P 值采 用 k 180 ~ 360kN直线 插 内
l ≤ 5m: P =135kN K l ≥ 50m: P = 270kN K 5m < l < 50m: P 值采 用 k 135 ~ 270kN直 线内 插
对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正常 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， 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， 作为永久作用计算其主效应和次效应，计算时应考 永久作用计算其主效应和次效应 虑相应阶段的预应力损失， 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。 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 在结构承载能力极限状态设计时预加应力不作 承载能力极限状态 为作用，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。 结构抗力的一部分 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， 但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力 的次效应。 的次效应。 （3）土的重力和土侧压力
表3-5 可变作用效应的组合系数 ψc
作用组合 永久作用+汽车荷载 人群荷载 或其他一种可变作用) 永久作用 汽车荷载+人群荷载 或其他一种可变作用 汽车荷载 人群荷载(或其他一种可变作用 永久作用+汽车荷载 二种可变作用 除汽车荷载(含汽车冲击力 离心力)] 含汽车冲击力、 永久作用 汽车荷载+二种可变作用 除汽车荷载 含汽车冲击力、离心力 汽车荷载 二种可变作用[ 永久作用+汽车荷载 三种可变作用 除汽车荷载(含汽车冲击力 离心力)] 含汽车冲击力、 永久作用 汽车荷载+三种可变作用 除汽车荷载 含汽车冲击力、离心力 汽车荷载 三种可变作用[ 永久作用+汽车荷载 四种 及多于四种）可变作用[ 除汽车荷载(含汽车冲击力 离心力)] 含汽车冲击力、 永久作用 汽车荷载+四种（及多于四种）可变作用 除汽车荷载 含汽车冲击力、离心力 汽车荷载 四种（
车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。 车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。 不得叠加 加 载 规 定 车道荷载的纵向加载为均布荷载标准值满布 于使结构产生最不利效应 同号影响线上 最不利效应的 影响线上。 于使结构产生最不利效应的同号影响线上。 集中荷载标准值只用于相应影响线中一个最 集中荷载标准值只用于相应影响线中一个 最 影响线峰值处。 大影响线峰值处。 横向分布系数按设计车道车辆荷载计算。 横向分布系数按设计车道车辆荷载计算。 车辆荷载计算 折减规定 折减规定 当桥涵设计车道数大于2 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 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 的荷载效应。 设计车道的荷载效应。
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 作用的设计值为作用的标准值乘以相应的作用 分项系数。 分项系数。
表3-3
编号 作用分类
作用分项系数
作用类别 符号 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 1.1或1.2 或 1.0
1
永久作用
混凝土和圬工结构重力（包括 混凝土和圬工结构重力（ 结构附加重力） 结构附加重力） 钢结构重力(包括结构附加重力 钢结构重力 包括结构附加重力) 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 作用 混凝土和圬工结构 钢结构
续上表 编 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 偶然作用 可变作用 号 作用分类 作用名称 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） 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 汽车撞击作用
sd
∑
i=1
Gik
∑
j =1
1j
Qjk
2）作用长期效应组合
S1d = ∑SGik + ∑ 2 j SQjk ψ
i=1 j =1 m n
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 汽车荷载 不计冲击力) 不计冲击力 人群荷载 风荷载 频遇值 系数 0.7 1.0 0.75 准永久值 系数 0.4 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
3.作用及作用效应组合 3.作用及作用效应组合
3.1 3.2 3.3
作用的分类 作用的选定和作用效应组合 作用的规定与计算
3.1
作用的分类
3.1.1 作用定义 作用于桥梁结构的荷载和引起结构外加变形 或约束变形的原因统称为作用。 或约束变形的原因统称为作用。 3.1.2 作用分类
表3-1 作用分类 编 1 2 3 4 5 6 7 永久作用 号 作用分类 作用名称 结构重力（包括结构附加重力） 结构重力（包括结构附加重力） 预加力 土的重力 土侧压力 混凝土收缩和徐变作用 水的浮力 基础变位作用
ψc
0.8 0.7 0.6 0.5
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 一种偶然作用标准值效应相组合。 应、一种偶然作用标准值效应相组合。 公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时， （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， 应根据不同的设计要求，采用以下两种作用效应组 合。 m n 1）作用短期效应组合 S = S + ψ S
公路一级
组成： 组成：车道荷载和车辆荷载
图3-1 车道荷载
图3-2 车辆荷载
表3-9 各级公路桥涵的汽车荷载等级和车道荷载标准值 公路等级 汽车荷载等级 均布荷载标准值 qk(kN/m) 集中荷载标准值 Pk(kN） ） 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 公路二级 7.785
公路一级 10.5
γ Q1
γ Q2 γ Q3 γ Q4 γ Q5 γ Q6 γ Q7 γ Q8
1.1 1.4
1.0
3.2.3 作用效应组合 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时， （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。 采用以下两种作用效应组合。 1）基本组合
γ 0Sud = γ 0 (∑γ GiSGik +γ Q1SQ1k +ψC ∑γ Qj SQjk )
3.3.2 可变作用
（1）概念
在结构使用期间， 在结构使用期间 ， 其量值随时间而变化或其变 化值与平均值相比不可忽略不计的荷载作用。 化值与平均值相比不可忽略不计的荷载作用。 （2）内容 1）汽车荷载及其影响力 汽车荷载 等级：公路- 级和公路等级：公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级
表3-8 各级公路桥涵的汽车荷载等级 公路等级 汽车荷载等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 公路二级
为桥梁计算跨径。计算剪力效应时，表中集中荷载标准值应乘以1.2。 注： l为桥梁计算跨径。计算剪力效应时，表中集中荷载标准值应乘以 。
应用： 整体计算采用车道荷载； 局部加载、 应用 ： 整体计算采用车道荷载 ； 局部加载 、 涵洞 桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。 、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。