橋梁工程：01-4公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載

1、第四章 橋梁的設(shè)計(jì)荷載,4-1 規(guī)范中有關(guān)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定,2015年12月1日起施行 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2015） 對(duì)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60 2004)進(jìn)行修訂而成。 2004年10月1日起施行 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004) 對(duì)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 024 85)修訂而成,承載能力極限狀態(tài) 對(duì)應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài),正常使用極限狀態(tài) 對(duì)應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值的狀態(tài),橋涵結(jié)構(gòu)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行

2、設(shè)計(jì),公路橋涵三種設(shè)計(jì)狀況,持久狀況 橋涵建成后承受自重、汽車(chē)荷載等持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的狀況,橋涵應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì),短暫狀況 橋涵施工過(guò)程中承受臨時(shí)性作用的狀況,橋涵進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì),偶然狀況 在橋涵使用過(guò)程中可能偶然出現(xiàn)的狀況,橋涵僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì),表1 公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí),公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年,在橋梁計(jì)算中有三部分內(nèi)容必不可少： 確定計(jì)算模式； 確定荷載大小及作用方式； 內(nèi)力計(jì)算,作用 施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生外加變形或約束變形的原因。 前者稱(chēng)直接作用，亦稱(chēng)荷載，后者稱(chēng)間接作

3、用,永久作用,在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比可忽略不計(jì)的作用,可變作用,在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的作用,偶然作用,在結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用,橋通用規(guī)范術(shù)語(yǔ),表2 作用分類(lèi),一、 永久作用,1.1 重力：結(jié)構(gòu)自重及橋面鋪裝、附屬設(shè)備等附加重力均屬結(jié)構(gòu)重力，用體積乘以容重求得。 1.2 預(yù)加應(yīng)力：結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)時(shí)，作為永久荷載計(jì)算其效應(yīng)，并考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于偏心距增大引起的附加內(nèi)力；結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)時(shí)，預(yù)應(yīng)力不作為荷載，將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。 1.

4、3 土的重力及土側(cè)壓力 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范給出了主動(dòng)土壓力、靜土壓力的計(jì)算公式,1.4 混凝土收縮及徐變的影響力 混凝土的收縮、徐變影響力在外部超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)合梁橋等結(jié)構(gòu)中是必然產(chǎn)生且長(zhǎng)期作用的。 收縮可作為相應(yīng)的溫度的降低來(lái)考慮。 徐變影響：可采用混凝土應(yīng)力與徐變變形間直線(xiàn)關(guān)系的假定。 1.5 基礎(chǔ)變位影響 主要指地基經(jīng)壓密變形而引起變位。一旦出現(xiàn)，也是長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)應(yīng)按最終變位根據(jù)彈性理論求解構(gòu)件截面的附加內(nèi)力。 1.6 水的浮力 對(duì)水中結(jié)構(gòu)部分是長(zhǎng)期作用的,二、 可變作用,汽車(chē)荷載等級(jí),公路級(jí),公路級(jí),表3 各級(jí)公路設(shè)計(jì)速度,表4 各級(jí)公路橋涵的汽車(chē)荷載等級(jí)(

5、表1-4-1,2.1 汽車(chē)荷載,公路-級(jí),汽車(chē)荷載,車(chē)道荷載,車(chē)輛荷載,集中荷載,均布荷載,橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算,橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等計(jì)算,車(chē)道荷載計(jì)算圖式,公路 級(jí),均布荷載,集中荷載,q k=10.5kN/m,L5m時(shí)，Pk=270kN,5L50m時(shí)，Pk=2(L+130)直線(xiàn)內(nèi)插得到,L50m時(shí)，Pk=360kN,公路 級(jí) 0.75倍公路級(jí)荷載,車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿(mǎn)布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線(xiàn)上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線(xiàn)中一個(gè)最大影響線(xiàn)峰值處,計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，Pk應(yīng)乘1.2的系數(shù),車(chē)道荷載橫向分布系數(shù)按設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)(圖1-4-3)布置車(chē)輛荷載

6、來(lái)計(jì)算,表1-4-3 橋涵設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù),多車(chē)道橋梁上的汽車(chē)荷載應(yīng)考慮多車(chē)道折減，折減后的效應(yīng)不應(yīng)小于2車(chē)道荷載效應(yīng),表1-4-4 橫向折減系數(shù),表1-4-5 縱向折減系數(shù),2.2 汽車(chē)沖擊力 高速行駛的汽車(chē)，當(dāng)車(chē)輪下突然遇到起伏不平的道路或磚、石塊等小的障礙物時(shí)（或車(chē)輪軸有偏心時(shí)），迫使車(chē)輪急劇改變?cè)瓉?lái)的直線(xiàn)軌跡，車(chē)輪與車(chē)箱之間的壓力彈簧瞬時(shí)改變長(zhǎng)度。所有這些，都使車(chē)輪與路面（橋面）之間的作用力急劇增加，這個(gè)增加量就叫做汽車(chē)沖擊力。增加量與原量值的比值，叫做沖擊系數(shù)，用表示。另一方面，當(dāng)跳起的車(chē)輪自由下落時(shí)，對(duì)路面（橋面）亦產(chǎn)生一個(gè)沖擊力,引用一個(gè)荷載增大系數(shù)即：沖擊系數(shù)來(lái)表示汽車(chē)沖擊的作用,橋

7、通用規(guī)范 4.3.2 汽車(chē)荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)u,f結(jié)構(gòu)基頻,汽車(chē)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1.3。 填料厚度（包括路面厚度）大于或等于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)不計(jì)沖擊力,2.3 汽車(chē)荷載離心力 車(chē)輛荷載（不計(jì)沖擊力）標(biāo)準(zhǔn)值乘以離心力系數(shù)。 C離心力系數(shù) V設(shè)計(jì)速度（km/h），按橋梁所在路線(xiàn)設(shè)計(jì)速度采用； R 曲線(xiàn)半徑，以米計(jì)。 R 250m時(shí)應(yīng)考慮離心力 ； 著力點(diǎn)在橋面以上1.2m,可移動(dòng)至橋面,但不計(jì)由此引起的力矩； 計(jì)算多車(chē)道橋梁離心力，車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以車(chē)道折減系數(shù),2.4 汽車(chē)荷載引起的土壓力 換算成等代的均布土層厚度計(jì)

8、算 式中：土容量（kN/m3） B橋臺(tái)計(jì)算寬度（取橫橋向全寬）（m） l0橋臺(tái)后填土的破壞棱體長(zhǎng)度（m） G為布置在 面積內(nèi)的車(chē)輪重力（KN,2.5 人群荷載 強(qiáng)度：橋梁計(jì)算跨徑50m：3kN/m2 ；計(jì)算跨徑150m：2.5kN/m2 ；計(jì)算跨徑在50-150m之間直線(xiàn)內(nèi)插得到?？鐝讲坏鹊倪B續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨徑為準(zhǔn)。 行人密集區(qū)的公路橋梁，取上述規(guī)定值得1.15倍，專(zhuān)用人行橋梁取3.5 kN/m2 。 人群荷載橫向布置在人行道的凈寬度內(nèi)，縱向施加于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。 人行道板（局部構(gòu)件）以4.0kN/m2的均布荷載作用在一塊板上進(jìn)行計(jì)算。 欄桿立柱頂?shù)乃剑ǔ鰳蛎妫┩屏Γ?

9、.75kN/m 扶手上的豎向力力（）：1kN/m,2.6 風(fēng)載 橫橋向：橫向風(fēng)壓迎風(fēng)面積 橫橋向風(fēng)壓按規(guī)范給出的公式及系數(shù)確定，作用點(diǎn)位于迎風(fēng)面積的形心。 縱橋向：縱向風(fēng)壓縱向迎風(fēng)面積 橋上汽車(chē)的縱、橫向風(fēng)力，一般不考慮,2.7 汽車(chē)制動(dòng)力 是汽車(chē)在橋上剎車(chē)時(shí)為克服其慣性力而在車(chē)輪與路面之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力,制動(dòng)力的著力點(diǎn):橋面上1.2m處： 計(jì)算墩臺(tái)時(shí)可移至支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動(dòng)、橡膠、擺動(dòng)支座的底板面上； 計(jì)算剛架橋，拱橋和木橋時(shí)，可移至橋面 以上均不計(jì)由移動(dòng)而產(chǎn)生的力矩,2.8 流水壓力 式中：A橋墩阻水面積，（m2）； k橋墩形狀系數(shù)； 水的容重（kN/ m3 ）； V設(shè)計(jì)流速

10、（m/s,2.9 冰壓力 位于有冰棱河流或水庫(kù)中的橋梁墩臺(tái)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇獾木唧w情況及墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，考慮有關(guān)冰壓力,2.10 溫度影響力 包括：均勻溫度作用引起的脹縮在超靜定結(jié)構(gòu)中的影響力； 梯度溫度作用下截面產(chǎn)生的附加內(nèi)力。 依當(dāng)?shù)鼐唧w情況、結(jié)構(gòu)材質(zhì)、施工條件等因素計(jì)算溫度作用引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng),2.11 支座摩阻力 上部結(jié)構(gòu)因溫度變化引起的伸長(zhǎng)或縮短以及受其他縱向力的作用，活動(dòng)支座將產(chǎn)生一個(gè)反向的力，即支座摩阻力。 F =W 支座摩擦系數(shù)；通用規(guī)范表4.3.11； W作用于活動(dòng)支座上由上部結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的效應(yīng),3.偶然作用,3.1 地震作用,3.偶然作用,3.2 船舶或漂流物撞擊作用 位于通航河流或有漂流物的河流中的橋梁墩臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮船只或漂流物的撞擊力。撞擊力可按實(shí)測(cè)資料確定，無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，可查“通橋規(guī)”計(jì)算。 3.3 汽車(chē)撞擊作用 汽車(chē)撞擊力：縱向?。?000KN； 橫向?。?00KN； 作用點(diǎn)：橋面以上1.2M處,4-2 荷載組合,4-2 荷載組合,一、按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)的組合,基本組合：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)組合,按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，采用