第一篇第四章橋梁的設(shè)計(jì)荷載

1、第四章第四章 橋梁的設(shè)計(jì)荷載橋梁的設(shè)計(jì)荷載1規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定2荷載組合荷載組合第第一一篇篇 總總論論 1規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定l老規(guī)范稱“荷載”，04年新規(guī)范稱為“作用”。l作用引起橋涵結(jié)構(gòu)反應(yīng)的各種原因的統(tǒng)稱。我我國(guó)公路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)作用的分類國(guó)公路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)作用的分類:永久作用永久作用 可變作用可變作用偶然作用偶然作用 永久作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間而變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。結(jié)構(gòu)重力預(yù)加應(yīng)力土的重力土側(cè)壓力混凝土收縮及徐變作用水的浮力基礎(chǔ)變位作用定義內(nèi)容（7種）1.永久作用永久作用2.可變作用可變作用可變作用是指在結(jié)

2、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。汽車荷載，由汽車荷載引起的沖擊力、離心力、制動(dòng)力及其引起的土側(cè)壓力人群荷載風(fēng)荷載流水壓力冰壓力溫度作用支座摩阻力定義內(nèi)容（11種）2.1汽車荷載汽車荷載v汽車荷載的2個(gè)等級(jí)（1、3）v汽車荷載的2個(gè)表現(xiàn)形式（2）v汽車荷載的5點(diǎn)內(nèi)容：適用條件、作用形式、位置、大小、方向（2、4、5）v橫向分布計(jì)算（6）v多車道和特大跨度時(shí)的汽車縱向橫向折減（7、8）弄清楚以下5個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)栴}一：汽車荷載如何分級(jí)，如何選取？第1條：汽車荷載分為2個(gè)等級(jí)：公路級(jí)和公路級(jí)。第3條：等級(jí)選取第2條：汽車荷載有2種簡(jiǎn)化型式：車道荷載和車輛荷載車道荷載和車輛

3、荷載。兩者適用條件不同舊規(guī)范（2004年前）新規(guī)范（2004年后）車道荷載車道荷載車輛荷載車輛荷載問(wèn)題二：汽車荷載的作用形式如何？（簡(jiǎn)化）選擇其一加載車道荷載（第2、4條）v適用條件：橋梁整體計(jì)算v作用形式：由均布荷載和集中荷載組成。v位置：一條車道上。均布荷載位于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載位于該同號(hào)影響線最大值處。（隱含著最不利布置的概念）v方向：向下v大小：?jiǎn)栴}三：汽車荷載的具體內(nèi)容？必須共同加載車道荷載v大小：1、公路一級(jí)： 均布荷載取10.5KN/m；集中荷載取180360KN，按照最大計(jì)算跨徑5米到50米內(nèi)插；求剪力時(shí)乘以1.2系數(shù)；多跨橋按照最大跨度取值。2、公路

4、二級(jí)：以上荷載乘以0.75的系數(shù)。車輛荷載（第2、5條）v適用條件：局部結(jié)構(gòu)（主要指：橋面板）計(jì)算，以及橋臺(tái)、涵洞、擋土墻計(jì)算。v作用形式：一輛車。各車輪按照矩形均布荷載考慮。v位置：一個(gè)車道上，選取能夠產(chǎn)生最大或最小內(nèi)力的最不利位置處，注意車輪尺寸和間距規(guī)定。v方向：向下v大?。阂惠v車總重55噸；無(wú)公路等級(jí)之分車輛荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值汽車荷載車道荷載（整體計(jì)算）車輛荷載（局部和涵洞計(jì)算）按照不同計(jì)算場(chǎng)合一輛一輛55噸的重車，對(duì)車輪各自取值見(jiàn)表。噸的重車，對(duì)車輪各自取值見(jiàn)表。公路一級(jí)公路二級(jí)按照不同公路標(biāo)準(zhǔn)均布荷載：范圍：一車道；方向：縱向；位置：同號(hào)影響線上；大?。?0.5KN/m集中荷載：位置：

5、上述最大影響值處；大小：180360KN按照最大計(jì)算跨徑5米到50米內(nèi)插；求剪力時(shí)乘以1.2系數(shù)。按照組成，放在一起計(jì)算上述荷載分別乘以0.75倍系數(shù)v適用條件：橫向分布計(jì)算v作用形式：車輪為集中力v位置：選取最不利布置v大?。好總€(gè)車輪取P/2；v方向：向下問(wèn)題四：橫向分布計(jì)算時(shí)的汽車？ 同一輛車車輪間距1.8米不變。相鄰車輛輪間距最小值為1.3米，距離路緣石最小值0.5米車輪橫向間距值？橫向能夠布置幾輛車？教材：第6條確定橫向設(shè)計(jì)車道數(shù)（第7條）問(wèn)題五：汽車效應(yīng)（計(jì)算結(jié)果）的縱橫向折減？ 當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)大于2時(shí)，汽車荷載應(yīng)考慮多車道折減，但是折減后的效應(yīng)不得小于兩設(shè)計(jì)車道的荷載效應(yīng)。 橫向

6、折減系數(shù)橫向布置車隊(duì)數(shù)345678橫向折減系數(shù)0.780.670.600.550.520.50多車道時(shí)，計(jì)算結(jié)果橫向折減系數(shù)為什么要折減？ 當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的縱向折減。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按最大的計(jì)算跨徑考慮縱向折減系數(shù)計(jì)算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù)計(jì)算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù)150L4000.97800L10000.94400L6000.96L10000.93600L8000.95特大跨徑時(shí)，計(jì)算結(jié)果縱向折減系數(shù)（第8條）汽車荷載v汽車荷載的等級(jí)v汽車荷載的兩個(gè)表現(xiàn)形式。v汽車荷載的五點(diǎn)內(nèi)容v橫向分布系數(shù)計(jì)算時(shí)的汽車v多車道和特大跨度的效應(yīng)縱向橫向折減由汽

7、車引起的影響力2.2汽車荷載沖擊力汽車荷載沖擊力v 原因：車輛以較高速度駛過(guò)橋梁時(shí)，由于橋面不平整、車輪不圓、發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)等原因， 使橋梁結(jié)構(gòu)引起振動(dòng)。v取值：沖擊系數(shù)1+一般采用靜力學(xué)的方法，求沖擊系數(shù)；汽車荷載變成了（1+ ）q不計(jì)入沖擊力的場(chǎng)合：沖擊系數(shù)取1.3的場(chǎng)合：一般場(chǎng)合：填料厚度大于0.5米的拱橋、涵洞和重力式墩臺(tái)。梁體變形按照結(jié)構(gòu)基頻，帶入下述公式計(jì)算，取值0.05-0.45之間。汽車荷載局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊當(dāng)當(dāng) f 14Hz 時(shí)，時(shí)， = 0.45= 0.45 結(jié)構(gòu)基頻結(jié)構(gòu)基頻 f 的計(jì)算宜采用有限元法，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用的計(jì)算宜采用有限元法，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可

8、采用橋規(guī)橋規(guī)JTG D60條文說(shuō)明條文說(shuō)明83-85頁(yè)中給出的公式估算。頁(yè)中給出的公式估算。 2.3汽車離心力汽車離心力彎橋橫向受力與抗扭設(shè)計(jì)計(jì)算要考慮。當(dāng)彎道橋梁的曲線半徑等于或小于250m時(shí)，需要考慮汽車荷載離心力。離心力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載（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)按下式計(jì)算：RVC1272（1-3-3）式中V設(shè)計(jì)速度，應(yīng)按橋梁所在公路等級(jí)的規(guī)定采用，以km/h計(jì)；R曲線半徑，以m計(jì)。1.適用場(chǎng)合2.取值 2.3汽車離心力汽車離心力 計(jì)算多車道橋梁的汽車荷載離心力時(shí)，應(yīng)考慮橫向折減系數(shù)；計(jì)算曲線長(zhǎng)度大于150m的橋梁的離心力時(shí)，應(yīng)計(jì)入縱向折減系數(shù)。 離心力的著力點(diǎn)在橋面

9、以上1.2m，為計(jì)算簡(jiǎn)便，也可移至橋面上，不計(jì)由此引起的豎向力和力矩。方向：水平向外3、離心力的橫向和縱向折減4、方向、位置2.4汽車引起的土壓力汽車引起的土壓力1、車輛荷載作用在橋臺(tái)臺(tái)背或路堤擋土墻上，將引起臺(tái)背填土或擋土墻后填土的破壞棱體對(duì)橋臺(tái)或擋土墻的土側(cè)壓力，此類土側(cè)壓力可按下式換算成等代均布土層厚度h計(jì)算：0BlGh（1-3-4）破壞棱體的范圍；擋土墻需要車輪的橫向最不利布置土的重力密度，以kN/m3計(jì)；B橋臺(tái)的計(jì)算寬度或擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度，以m計(jì)； l0橋臺(tái)或擋土墻后填土的破壞棱體長(zhǎng)度，以m計(jì)；G布置在Bl0面積內(nèi)的車輛車輪總重力，以kN計(jì)。當(dāng)涉及 多車道加載時(shí)，車輪總重力應(yīng)進(jìn)行折減

10、。汽車引起的土壓力采用車輛荷載加載。 2、計(jì)算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時(shí)，車輪按照其著地面積的邊緣向下作30度角度分布。當(dāng)幾個(gè)車輪的壓力擴(kuò)散線相重疊時(shí)，擴(kuò)散面積以最外邊的擴(kuò)散線為準(zhǔn)。（確定擴(kuò)散范圍）2.5汽車制動(dòng)力汽車制動(dòng)力一個(gè)設(shè)計(jì)車道上的汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值，為布置在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%；但公路級(jí)汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路級(jí)不得小于90kN； （加載長(zhǎng)度，同向行駛，不計(jì)沖擊的汽車荷載）同向行駛雙車道的汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的2倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34倍；同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。（同橫向折減系數(shù)取值） 制動(dòng)力的

11、作用點(diǎn)在設(shè)計(jì)車道橋面以上1.2m處，在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至支座中心，或滑動(dòng)支座、橡膠支座、擺動(dòng)支座的底座面上；計(jì)算鋼構(gòu)橋、拱橋時(shí)，可移至橋面上，介不計(jì)因此而產(chǎn)生的力矩。單車道的取值多車道的取值部位和方向2.5汽車制動(dòng)力汽車制動(dòng)力3kN/m2 2.5kN/m2人群荷載橫向布置緣石人行道寬0.75kN/m1.0kN/m3kN/m2 2.5kN/m22.6人群荷載人群荷載50m-計(jì)算跨徑-150m行人密集地區(qū)：1.15倍系數(shù)專用人行橋： 3.5kN/m2人群人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定:1、當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑小于或等于50m時(shí)，取 3.0KN/m2， 當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，取 2.5KN/m2， 當(dāng)橋

12、梁的計(jì)算跨徑在50m-150m之間時(shí)，線性內(nèi)插計(jì)算。 對(duì)跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨為準(zhǔn).2、 城市郊區(qū)行人密集區(qū)一般取上述值得1.15倍。3、專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5KN/m2 。1)人行道板（鋼筋混凝土）可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)4.0kNm22) 計(jì)算欄桿時(shí)人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN/m考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN/m來(lái)考慮。4、人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加于使主梁產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。對(duì)于大跨徑橋梁，特別是斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載是極為重要的設(shè)計(jì)荷載2.7颶風(fēng)颶風(fēng)2.8流水壓力與冰壓力流水壓力與冰壓力2.92.9溫度作

13、用溫度作用 溫度作用包括均勻溫度和梯度溫度兩種影響 均勻溫度為常年氣溫變化，這種溫變將導(dǎo)致橋梁縱向長(zhǎng)度的變化，當(dāng)這種變化受到約束時(shí)就會(huì)引起溫度次內(nèi)力； 梯度溫度主要因太陽(yáng)輻射而來(lái)，它使結(jié)構(gòu)沿高度方向形成非線性的溫度變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。 線膨脹系數(shù) 最高和最低有效溫度標(biāo)準(zhǔn)值； 日照溫差梯度曲線2.102.10支座摩阻力支座摩阻力 支座摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： F=W （1-3-5）式中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)；支座摩擦系數(shù)，無(wú)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)按表1-3-9取用。在結(jié)構(gòu)使用期間內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其持續(xù)時(shí)間很短且數(shù)值很大的作用叫偶然作用，地震作用船舶或漂流物撞擊力汽車撞擊力定義內(nèi)容3.偶然作用偶然作用 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 004-89） 公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則20083.1地震作用地震作用 橋規(guī)JTG D604.4.2條中根據(jù)航道等級(jí)、船舶噸位定出的撞擊作用標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)缺乏實(shí)際調(diào)查資料時(shí)可參考采用。3.2船只或漂流物撞擊力船只或漂流物撞擊力佛山九江大橋 汽車撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值在行駛方向取1000kN，與之垂直方向取為500kN，兩個(gè)方向不同考慮；其作用于行車道上1.2m處，直接分布在撞擊涉及的構(gòu)件上。對(duì)