桥梁荷载的计算

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桥梁的设计荷载
桥梁荷载分类
• 根据荷载出现的概率划分
– 主要荷载、次要荷载及特殊荷载
• 我国目前的公路设计规范划分
– 永久荷载、可变荷载、偶然荷载
第一节 永久荷载(永久作用)
• 恒载——是在设计使用期内,其作用位置 恒载——是在设计使用期内,其作用位置
和大小、方向不随时间变化,或其变化与 平均值相比可忽略不计的荷裁。永久荷裁 包括结构物自重、桥面铺装及附属设备重 量、作用于结构上的土重及土侧压力、基 础变位的影响力、水浮力、长期作用于结 构上的人工预施力以及混凝土收缩和徐变 的影响力。 • 对于公路桥梁,结构物的自重往往占全部 设计荷载的很大部分,随跨径的加大而比 重上升
一种偶然作用标准值效应相组合。 2 、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; 的效应分项系数取1.0;与偶然作用同时出现的 1.0 可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当 可变作用, 的代表值。地震作用标准值及其表达式按 的代表值。 《公路工程抗震设计规范》JTJ004规定采用。 公路工程抗震设计规范》JTJ004规定采用。 规定采用 偶然组合。 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
车道荷载的选用及布载规定 汽车荷载的选用——按公路的等级 汽车荷载的选用——按公路的等级
各级公路桥涵的汽车荷载等级
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-I级
Baidu Nhomakorabea
公路-I级
公路-II级
公路-II级
公路-II级
3、车辆荷载的选用及布载规定 • 车辆的选用——按公路的等级 车辆的选用——按公路的等级
(三)汽车冲击力
桥面不平整,车轮不圆及发动机抖动引起的由于汽车荷 载通行产生的桥梁结构的振动之动力效应。其效应为 引起大于静荷载的内力和变形。与结构基频有关。
– 85规范规定与桥型及跨径有关 85规范规定与桥型及跨径有关 – 可视为荷裁增大系数 – 跨径越大冲击系数越小,见P29表1-3-1 跨径越大冲击系数越小,见P29表 – 理论上应与结构自振频率有关 – 动挠度/静挠度 动挠度/
i =1 j =2
m
结构重要性系数,按本规范表1.0.9规定的结构设计安 结构重要性系数,按本规范表1.0.9规定的结构设计安 1.0.9 全等级采用。对应于设计安全等级一级、 全等级采用。对应于设计安全等级一级、二级和三级分 别取1.1 1.0和0.9; 1.1、 别取1.1、1.0和0.9; 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力) 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系 1.4。 数,取1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽 车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载, 车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应 采用汽车荷载的分项系数; 采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的 结构或装置, 结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同 值; 在作用效应组合中除汽车荷载效应( 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( )、风荷载外的其他第 、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 4.3.5条规定的人行道板等局部构件和人行道 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, 1.4, 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 1.1; 载的分项系数取1.1;
(四)离心力
– 曲线桥梁半径小于 250米时应计算汽车荷载 曲线桥梁半径小于250 米时应计算汽车荷载 的离心力
( 五 ) 汽车、 平板挂车或履带车引起的土 汽车 、 侧压力——计算桥台时使用 侧压力——计算桥台时使用
二、其它可变荷载
– 风力——中小桥按静风压计算,大桥按动力 风力——中小桥按静风压计算, 计算 – 汽车制动力——计算支座及桥墩时使用 汽车制动力——计算支座及桥墩时使用 – 温度影响力——日照及常年温差 温度影响力——日照及常年温差 – 支座摩阻力、流水压力及冰压力——计算桥墩 支座摩阻力、流水压力及冰压力——计算桥墩 时使用
第三节 偶然荷载
一、地震力 二、船只或漂流物撞击力
第四节 荷载组合
• 六类荷载组合 • 常规中小跨径梁桥一般主要考虑前三个组
合。 • 新规范中只有一种组合,即所有的作用综 合考虑后取最不利的一个。
作用组合
• 各种作用并非同时作用于桥梁上; • 根据各种作用的重要性和同时出现的可能性进行
组合,取最不利效应组合进行设计; • 按承载能力极限状态设计的组合效应 基本组合 偶然组合 • 按正常使用极限状态设计的组合效应 短期效应 长期效应
(二)人群荷载
公路桥涵3kN/m2,城市郊区3.5kN/m2 公路桥涵3kN/m2,城市郊区3.5kN/m2 – 人群荷载只与计算荷载(汽车)同时考虑 人群荷载只与计算荷载(汽车) – 人行道板 ——以 1.2kN集中竖向力作用在一 人行道板—— 以 kN 集中竖向力作用在一 块板上进行验算 – 计算栏杆 ——水平推力 0.75kN/m, 作用在 计算栏杆—— 水平推力0 75kN/m , 栏杆柱顶, 竖向力 1kN / 栏杆柱顶 , 竖向力1kN/ m , 作用在上部扶 手。
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 恒荷载+1.4* 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+0.8*1.4*人群荷载 恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4* 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+ 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+ 恒荷载+1.4*汽车荷载 0.7*(1.4*人群荷载+1.1*风荷载) 0.7*(1.4*人群荷载+1.1*风荷载) 人群荷载+1.1*风荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 恒荷载+1.4* +0.6*(1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力) +0.6*(1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力) 人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*(1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*(1.4*人群荷载 恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5* +1.1*风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力) +1.1*风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力) 风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力
新规范
• 可变作用为在设计使用期内,其作用位置
和大小、方向随时间变化,且其变化与平 均值相比不可忽略的荷载。按其对桥涵结 构的影响程度又分为基本可变荷载( 构的影响程度又分为基本可变荷载(亦称活 载)和其他可变荷载。
——桥梁的使用荷载:车辆、人群、由车辆间 ——桥梁的使用荷载:车辆、人群、由车辆间 接引起的荷载 (一)汽车荷载——按照各种车辆统计值确定的 (一)汽车荷载——按照各种车辆统计值确定的 轴重及轴距
第二节 可变荷载(可变作用) 可变荷载(可变作用)
• 可变荷载为在设计使用期内,其作用位置
和大小、方向随时间变化,且其变化与平 均值相比不可忽略的荷载。按其对桥涵结 构的影响程度又分为基本可变荷载( 构的影响程度又分为基本可变荷载(亦称活 载)和其他可变荷载。 一、基本可变荷载
——桥梁的使用荷载:车辆、人群、由车辆间 ——桥梁的使用荷载:车辆、人群、由车辆间 接引起的荷载 (一)车辆荷载——按照各种车辆统计值确定的 (一)车辆荷载——按照各种车辆统计值确定的 轴重及轴距 按出现的几率分为:计算荷载、验算荷载
S ld = ∑ S Gik + ∑ψ 2 j S Qjk
i =1 j =1
m
n
第五节 荷载的确定与选用
• 桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使
用 • 对主要承重结构与局部受力构件强度储备 的合理性 • 对长、短桥跨的不同影响 对长、 • 对于大跨结构必须注意结构实际工作状态 中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载
一.车辆荷载 1、计算荷载:(车列荷载) • 汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级 汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级 • 一列车队中可以有多辆车 • 全桥可以有多列车队,大于2列要折减 全桥可以有多列车队,大于2 • 每一车队中均有一辆重车和多辆车。 见P27图1-3-1 P27图 2、验算荷载: • 履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车-120 履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车• 全桥只允许布置一辆车
按承载能力极限状态设计的组合效应 1 基本组合。 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,其效应组合表达式为: 设计值效应相组合,其效应组合表达式为:
Sud =γo(∑ GiSGiK+γQ1SQ1K +ψc ∑ QjSQjk) γ γ
i= 1 j=2
n
m
n
S ud = γ o (∑ S Gid + S Q1d + ψ c ∑ S Qjd )
按正常使用极限状态设计的组合效应 作用短期效应组合。 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合, 应与可变作用频遇值效应相组合,其效应 组合表达式为: 组合表达式为:
S sd = ∑ S Gik + ∑ψ 1 j S Qjk
i =1 j =1
m
n
2.作用长期效应组合。 2.作用长期效应组合。 作用长期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用准永 久值效应相组合,其效应组合表达式为: 久值效应相组合,其效应组合表达式为:
公路— 公路—Ⅰ级车道荷载 均布荷载标准值: 均布荷载标准值: 10.5kN/m 集中荷载: 集中荷载: 计算跨径小于等于5m时 计算跨径小于等于5m时,180kN 5m 计算跨径大于等于50m时 计算跨径大于等于50m时,360kN 50m 计算跨径在5 50m之间时 直线内插。 之间时, 计算跨径在5至50m之间时,直线内插。 剪力效应应再乘以1.2的系数。 剪力效应应再乘以1.2的系数。 1.2的系数 公路—Ⅱ 公路 Ⅱ级车道荷载 车道荷载标准值应取公路—Ⅰ 车道荷载标准值应取公路 Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标 准值的0.75倍 准值的0.75倍 0.75
公路等级 计算荷载 验算荷载 高速公路 汽车—超 20 级 一 二 三 四 汽车—超 20 级 汽车-20 级 汽车-20 级 汽车-10 级 汽车-20 级 挂车-120 挂车-120 挂车-100 挂车-100 履带-50 挂车-100
• 车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数 车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数
• 车辆荷载的折减
横向折减系数 横向布置 车队数 横向折减 系数 3 4 5 6 7 8
0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
车辆荷载
荷载, 荷载,
(桥涵结构的整体计算采用车道
局部加载、横向桥面板、涵洞、 局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引 起的 土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采 用 车辆荷载。 车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠 加。)
一.汽车荷载 分为车道荷载和车辆荷载 1、计算荷载:(车道荷载) 公路-I级、公路-II级 公路-I级、公路-II级 一个车道以均布荷载+ 一个车道以均布荷载+集中荷载模拟 均布荷载集度:公路-I 均布荷载集度:公路-I级10.5KN/m、公路-II级折减 、公路-II级折减
0.75
集中荷载:公路-I 集中荷载:公路-I级180KN、公路-II级折减0.75 、公路-II级折减 横向大于2 横向大于2个车道要折减。 均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线 上 集中荷载作用于相应影响线峰值处
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