《任務(wù)橋梁設(shè)計(jì)作用》PPT課件.pptVIP

,任務(wù)三 橋梁的設(shè)計(jì)作用,一 作用分類 二 永久作用 三 可變作用 四 偶然作用 五 作用組合,返回,返回,目錄,一 作用分類,1、作用的定義,2、作用的分類,3、作用的取值,4、作用的代表值取用,返回,返回,目錄,長(zhǎng)期以來，我們一般習(xí)慣地稱所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因?yàn)椤昂奢d”，這種叫法實(shí)際并不科學(xué)和確切。引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因可以按其作用的性質(zhì)分為截然不同的兩類，一類是施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施于結(jié)構(gòu)上的，可用“荷載”這一術(shù)語來概括。另一類不是以外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的特性、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境等有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮和徐變、溫度變化等，它們是間接作用于結(jié)構(gòu)的，如果也稱“荷載”，容易引起人們的誤解。因此，目前國(guó)際上普遍地將所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因統(tǒng)稱為“作用”, 而“荷載”僅限于表達(dá)施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。,1、作用的定義,返回,返回,目錄,2、作用的分類,返回,返回,目錄,公路橋涵設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的作用應(yīng)采用不同的代表值。 1. 永久作用應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。 2. 可變作用應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值為可變作用的代表值。正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)（頻遇）組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用頻遇值為可變作用的代表值；按長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用準(zhǔn)永久值為可變作用的代表值。 3 偶然作用取其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值。,3、作用的取值,返回,返回,目錄,1) 永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)結(jié)構(gòu)自重（包括結(jié)構(gòu)附加重力），可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料單位體積的自重（重力密度）計(jì)算確定。 2) 可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)章節(jié)中的規(guī)定采用。 可變作用頻遇值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)?？勺冏饔脺?zhǔn)永久值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)。 3) 偶然作用應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定其標(biāo)準(zhǔn)值。 4) 作用的設(shè)計(jì)值規(guī)定為作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)。,4、作用的代表值取用,返回,返回,目錄,二 永久作用（恒載）,1、永久作用（恒載）的定義,2、永久作用的類型,3、永久作用的計(jì)算,返回,返回,目錄,一、永久作用（恒載）的定義,永久作用（恒載）作用位置和大小、方向固定不變的荷載。,返回,返回,目錄,（二）橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載：由支座傳遞下來的結(jié)構(gòu)重力、墩臺(tái)本身的重力、土壓力及水浮力等。,（一）橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載：結(jié)構(gòu)重力 、附屬設(shè)備等外加力。,二、永久作用的類型,返回,返回,目錄,1)結(jié)構(gòu)重力,2)土壓力,3)水浮力,4)預(yù)加力,5)混凝土收縮徐變影響力,三、永久作用的計(jì)算,返回,返回,目錄,結(jié)構(gòu)重力=結(jié)構(gòu)體積 材料容重,1.結(jié)構(gòu)重力,注意： 在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)分析時(shí)，通常需要預(yù)先估計(jì)恒載，當(dāng)估算的恒載與最終的設(shè)計(jì)恒載之間的差距不超過5%時(shí)，不必修正設(shè)計(jì)；否則，需重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。,返回,返回,目錄,2.土壓力,按其產(chǎn)生的條件，分為靜土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要用到靜土壓力、主動(dòng)土壓力。土的側(cè)壓力計(jì)算涉及到結(jié)構(gòu)形式、填料性質(zhì)、墩臺(tái)位移和地基變形，還與水文和外加荷載等因素有關(guān)。目前按庫(kù)侖理論推導(dǎo)的公式計(jì)算土側(cè)壓力。,返回,返回,目錄,3.水浮力,水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙傳遞給建筑物基礎(chǔ)底面的水壓力，其值等于建筑物所排開的同等體積的水重。 位于巖石地基上的基礎(chǔ)一般被認(rèn)為是不透水的，可不計(jì)水浮力；對(duì)于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺(tái)，要計(jì)考慮水浮力。,返回,返回,目錄,對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久作用計(jì)算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于偏心距增大所引起的附加效應(yīng)；在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)加應(yīng)力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力的次效應(yīng)。,4.預(yù)加力,返回,返回,目錄,5.混凝土收縮徐變影響力,在外部超靜定結(jié)構(gòu)的混凝土橋梁中，混凝土收縮徐變影響力是長(zhǎng)期存在并起作用的。基礎(chǔ)變位一旦發(fā)生，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也是長(zhǎng)期的?；炷潦湛s徐變的計(jì)算可按結(jié)構(gòu)降溫考慮，混凝土徐變影響的計(jì)算可依據(jù)混凝土應(yīng)力預(yù)徐變變形呈直線關(guān)系的假定并確定適當(dāng)?shù)男熳兿禂?shù)來進(jìn)行，基礎(chǔ)變位的影響可按工程實(shí)際情況加以分析。,返回,返回,目錄,三 可變作用,1、可變作用（活載）的定義,2、可變作用（活載）的類型,返回,返回,目錄,一、可變作用（活載）的定義,可變作用是指在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的作用。,返回,返回,目錄,1、基本可變荷載 包括：列車活載、汽車，由汽車活載引起的沖擊力、曲線上的離心力，由活載引起的土側(cè)壓力，汽車制動(dòng)力、風(fēng)荷載、公路橋中的人群荷載等。,目錄,返回,按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD602004）,汽車荷載分為公路級(jí)和公路級(jí)兩個(gè)等級(jí)。 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。 橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載； 橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。 車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。,目錄,返回,新規(guī)范 車道荷載的計(jì)算圖式,目錄,返回,汽車荷載多車道折減,多車道橋梁的汽車荷載應(yīng)考慮折減。當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)2時(shí)，汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng) 應(yīng)該按表6.0.6-2規(guī)定的多車道橫向折減系數(shù)進(jìn)行折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩條設(shè)計(jì)車道的荷載效應(yīng)。,（3）沖擊力,車輛以一定速度過橋時(shí)，由于動(dòng)力影響，橋梁實(shí)際產(chǎn)生的活載應(yīng)力和變形大于按活載靜重計(jì)算所得的結(jié)果，這種動(dòng)力效應(yīng)常稱為沖擊作用。 根據(jù)以往的試驗(yàn)研究成果，構(gòu)成橋梁動(dòng)力影響的因素主要有： 列車以一定速度過橋時(shí)引起橋跨振動(dòng)； 輪對(duì)過鋼軌接頭時(shí)有沖擊作用； 蒸汽機(jī)車動(dòng)輪上的平衡重在隨動(dòng)輪高速旋轉(zhuǎn)中由于離心力引起的錘擊作用； 橋上軌道豎向和橫向不平順引起橋梁扭轉(zhuǎn)振動(dòng)； 橋頭線路（路面）不平整，車輪不圓等 。,橋梁設(shè)計(jì)時(shí)中以活載靜重乘上動(dòng)力系數(shù)來反映這種影響。 鐵路橋動(dòng)力系數(shù) 1+ 公路橋沖擊系數(shù) 動(dòng)力系數(shù)（或沖擊系數(shù)）公式中考慮了不同類型橋跨、跨度和加載長(zhǎng)度的影響。,新的 通用規(guī)范JTG D60規(guī)定，汽車荷載沖擊力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： 1 鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支 座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺(tái)，應(yīng)計(jì)算汽車的沖擊作用。 2 填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)不計(jì)沖擊力。 3 支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。 4 汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù) 5 沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算： 當(dāng) f1.5 Hz時(shí)， =0.05 當(dāng)1.5Hzf14Hz時(shí)，=0.1767lnf0.0157 當(dāng) f14Hz時(shí)， =0.45 式中， f 為結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。 6 汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用0.3。 橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動(dòng)力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。,（4）離心力,車輛在曲線上運(yùn)行產(chǎn)生離心力。公路橋上離心力較小，當(dāng)曲線半徑等于或小于250m時(shí)，才考慮離心力的作用。 離心力等于車輛荷載（不計(jì)動(dòng)力效應(yīng)）乘以離心力率 離心力作用點(diǎn)： 鐵路軌頂以上2m，公路橋面以上1.2m,（5）人行荷載,L50M時(shí)，取3kN/m2 L150M時(shí)，取2.5kN/m2 50ML 150M時(shí)，內(nèi)插得到。 人行密集地區(qū)的公路橋梁，取上述規(guī)定的1.15倍。 專用人行橋，取3.5kN/m2 人行道板局部設(shè)計(jì)時(shí)，取3.5kN/m2計(jì)算,二、其他可變荷載,包括：制動(dòng)力或牽引力、風(fēng)力、溫度力、流水壓力、水壓力和施工荷載等。 對(duì)鐵路橋梁，人行道荷載歸為其他可變荷載,目錄,返回,四、偶然作用,偶然荷載指在結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一 旦出 現(xiàn)，其值很大且作用時(shí)間很短的作用。 主要有船只或漂流物（排筏等）撞擊力和地震荷載。,目錄,返回,五、作用效應(yīng)組合,1.作用效應(yīng)組合的定義,2.作用效應(yīng)組合的原則,3.作用效應(yīng)組合的分類,返回,返回,目錄,1.作用效應(yīng)組合的定義,作用效應(yīng)組合是指在確定出各種橋梁作用后，需要根據(jù)作用特性、橋梁結(jié)構(gòu)特性、施工方法以及橋位處的環(huán)境等因素來決定各種作用的取舍以及它們同時(shí)作用的可能性。,返回,返回,目錄,1）只有在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需作不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。,2.作用效應(yīng)組合的原則,2）當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不應(yīng)參與組合。,3）施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計(jì)算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具均應(yīng)作為臨時(shí)荷載加以考慮。,4）多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。,5）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，可不考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應(yīng)參與組合；基礎(chǔ)變位作用是否參與組合視具體情況確定；拱橋仍應(yīng)考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應(yīng)和基礎(chǔ)變位作用的組合。,返回,返回,目錄,3.作用效應(yīng)組合的分類,1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),4）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式,3）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式中各種系數(shù)的取值,5）注意事項(xiàng),返回,返回,目錄,1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),（1）基本組合,（2）偶然組合,返回,返回,目錄,永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：,（1）基本組合,返回,返回,目錄,永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。 偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇怠?地震作用標(biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ004規(guī)定采用。,（2）偶然組合,返回,返回,目錄,2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),（1）作用短期效應(yīng)組合,（2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合,返回,返回,目錄,永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：,（1）作用短期效應(yīng)組合,返回,返回,目錄,永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：,（2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合,返回,返回,目錄,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按規(guī)范表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用。對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分別取1.1、1.0和0.9； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4。當(dāng)某個(gè)可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時(shí)，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對(duì)專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值； 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)（含本規(guī)范第4.3.5條規(guī)定的人行道板等局部構(gòu)件和人行道欄桿上的可變作用效應(yīng)）的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.1；,3）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式中各種系數(shù)的取值,返回,返回,目錄,1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載 1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+0.8*1.4*人群荷載 1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+ 0.7*（1.4*人群荷載+1.1*風(fēng)荷載） 1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載 +0.6*（1.4*人群荷載+1.1*風(fēng)荷載+1.4*土壓力） 1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+0.5*（1.4*人群荷載 +1.1*風(fēng)荷載+1.4*土壓力+1.4*汽車制動(dòng)力）,4）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式,返回,返回,目錄,各種荷載中，有些是不會(huì)同時(shí)發(fā)生的，如，離心力，風(fēng)力與列車橫向搖擺力或流水壓力與冰壓力或支座摩