最新-橋梁工程畢業(yè)設(shè)計講座-PPT課件

1、橋梁工程畢業(yè)設(shè)計講座（之一）周建賓 第一講 作用與作用效應(yīng) （荷載內(nèi)力） 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2019公路橋涵的設(shè)計基準期為100年公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩類極限狀態(tài)公路橋涵的三種設(shè)計狀況公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級公路橋涵設(shè)計采用的作用及作用效應(yīng)組合公路橋涵的設(shè)計基準期公路橋涵的設(shè)計基準期為100年設(shè)計基準期是針對橋梁結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件（受壓、受拉、正截面受彎、斜截面受剪和偏心受壓）而言的。橋梁耐久性 橋梁在設(shè)計基準期內(nèi)的要求： 主要受力構(gòu)件滿足承載力要求； 橋梁整體工作性能沒有明顯下降。公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩類極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)達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

2、正常使用極限狀態(tài) 正常使用或耐久性的某項限值安全性可靠性適用性和耐久性橋梁分類 橋 梁 分 類 多孔橋全長（m） 單孔跨徑（m） 特 殊 大 橋 L1000 L150 大 橋 100L1000 40 L 150 中 橋 30L 100 20L 40 小 橋 8L 30 5L 20國際特大橋梁分類標準 公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級按持久狀況承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果的嚴重程度公路橋涵的三種設(shè)計狀況1. 持久狀況使用階段2. 短暫狀況施工階段3. 偶然狀況可能遇到的罕遇地震等狀況承載能力極限狀態(tài)設(shè)計正常使用極限狀態(tài)設(shè)計作用及作用效應(yīng)組合作用（Action)：施加在結(jié)構(gòu)上的一組集

3、中力或分布力，或引 起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。 前者稱直接作用（荷載），后者稱間接作用。作用效應(yīng)： 作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力(如軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(撓度、轉(zhuǎn)角等)等。 由直接作用(荷載)引起的效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。作用效應(yīng)組合 橋梁作用分類隨時間的變異分為永久作用(Permanent action): 在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期間，其量值不隨時間而變化或其變化值與平均值相較可忽略不計的作用。可變作用(Variable action): 在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值 隨時間而變化，其變化值與平均值比較不可忽略的作用。偶然作用(Accidental action): 在結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的 概率很小，

4、一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的作用。作用分類表永久作用（永久荷載）結(jié)構(gòu)重力：結(jié)構(gòu)自重及橋面鋪裝、附屬設(shè)備等附加重力。其標準值 按常用材料的重力密度乘以體積計算 可變作用汽車荷載分為公路I級，公路II級兩個等級汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成1 車道荷載：橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算時采用， 計算圖式如下車道荷載的取值qk應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上。Pk只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處均布荷載qk(KN/m)集中荷載Pk(KN)注：計算剪力效應(yīng)時， Pk 應(yīng)乘以1.2Lj 5m5m Lj 50mLj50m公路I級10.5180內(nèi)插360 公路II級0.7510.50.75180

5、內(nèi)插0.753602 車輛荷載：局部加載涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算。立面、平面尺寸，橫向布置如圖車輛的布置按橋梁寬度確定車道數(shù)橋面凈寬W(m) 車輛單向行駛時 車輛雙向行駛時 橫向布置車隊數(shù) W7.0 1 7.0W10.5 7.0W14.0 2 10.5W14.0 3 14.0W17.5 14.0W21.0 4 17.5W21.0 5 21.0W24.5 21.0W28.0 6 24.5W28.0 7 28.0W31.5 28.0W35.0 8 車輛荷載的折減 橫向折減系數(shù)橫向布置車隊數(shù)345678橫向折減系數(shù)0.780.670.600.550.520.50縱向折減系數(shù)計算跨徑L(m)縱

6、向折減系數(shù)計算跨徑L(m)縱向折減系數(shù)150L4000.97800L10000.94400L6000.96L10000.93600L8000.95（二）人群荷載人群荷載標準值qr(KN/m2)Ln50m50mLn150mLn150m一般地區(qū)3.0線性內(nèi)插2.5城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋梁1.153.0線性內(nèi)插1.152.5專用行人橋梁3.5偶然作用一、地震作用二、船只或漂流物撞擊作用三、汽車撞擊作用作用代表值：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計時，采用的各種作用的基本代表值。 作用代表值 標準值 準永久值 頻遇值作用的標準值是作用的基本代表值，頻遇值和準永久值一般可以在標準值的基礎(chǔ)上計入不同的系數(shù)后得到。作用的

7、標準值反映了作用在設(shè)計基準期內(nèi)隨時間的變異，并按其在設(shè)計基準期內(nèi)的最大概率分布的某一分位值確定。設(shè)計時，采用什么作用代表值，與作用持續(xù)的時間長短有關(guān)。永久作用 代表值取其可變作用代表值取偶然作用 代表值取其 標準值(承載能力極限狀態(tài)和按彈性階段計算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時采用） 準永久值（正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計時） 頻遇值（正常使用極限狀態(tài)按長期效應(yīng)組合設(shè)計時） 標準值 標準值作用效應(yīng)組合作用效應(yīng)設(shè)計值： 作用標準值效應(yīng)與作用分項系數(shù)的乘積作用效應(yīng)設(shè)計值組合 結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮設(shè)計基準期內(nèi)可能同時出現(xiàn)的各種作用效應(yīng)。求總的作用效應(yīng)，同時考慮到作用出現(xiàn)的變化性質(zhì)，包括作用出現(xiàn)與否及作用出現(xiàn)的方向

8、，這種組合是多種多樣的，應(yīng)在必須考慮的所有可能的組合中，取其最不利的效應(yīng)組合進行設(shè)計。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：1.基本組合（永久作用設(shè)計值+可變作用設(shè)計值）2.偶然組合（永標+可頻+偶標）按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計要求采用：1.作用短期效應(yīng)組合（永標+可頻）2.作用長期效應(yīng)組合（永標+可準）2、我國現(xiàn)行規(guī)范采用的基本設(shè)計表達式 (1)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式 組合情況： 基本組合：永久荷載和最大的可變荷載以標準值作為 代表值，其它可變荷載以組合值為代表值。 偶然組合 基本組合承載能力設(shè)計采用下列設(shè)計表達式： 或 作用效用組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車

9、沖擊力、離心力）外的 其他可變荷載作用效應(yīng)的組合系數(shù)。當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他可變作用）組合時，人群荷載（或其他可變作用）的組合系數(shù)取=0.80；當(dāng)除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）外尚有兩種其他可變荷載參與組合時，其組合系數(shù)取0.70；尚有三種其他可變荷載參與組合時，其組合系數(shù)取0.60；尚有兩種其他可變荷載參與組合時，其組合系數(shù)取0.50； （2）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計 1. 作用短期效應(yīng)組合 永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)組合。 第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)：汽車荷載（不計沖擊力）為0.7；人群荷載為1.0 2. 作用長期效應(yīng)組合 永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久

10、值效應(yīng)組合。 第j個可變作用效應(yīng)的準永久值系數(shù)：汽車荷載（不計沖擊力）為0.4；人群荷載為0.4 3、分項系數(shù)的確定(1)確定的原則：以驗算點法為基礎(chǔ)(2)方 法： 在驗算點處將極限狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為分項系數(shù)表達的方程 對于驗算點法 對于分項系數(shù)法 等價求分項系數(shù)。 確定原則：對不同材料、荷載和結(jié)構(gòu)，取統(tǒng)一值； 在各項標準值等給定的前提下，誤差最小。 (3)優(yōu)化結(jié)果 荷載分項系數(shù) =1.2, =1.4 結(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù) :進一步分離成材料強度分項系數(shù) 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1.1,1.0, 0.9結(jié)構(gòu)的耐久性1定義：混凝土的耐久性是指在正常維護的條件下，在設(shè)計使用期間，在指定的工作環(huán)境中保證結(jié)構(gòu)滿足規(guī)定的功能要求。2影響因素：（內(nèi)部因素）混凝土的強度、滲透性、保護層厚度、水泥品種、標號和用量等（外部因素）環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳含量等。 1）混凝土凍融破壞；2）混凝土碳化；3）侵蝕性介質(zhì)的腐蝕；4）混凝土堿集料反應(yīng)；5）鋼筋銹蝕；6）其它影響因素：高溫作用，生物腐蝕，混凝土徐變等加強耐久性的規(guī)定和措施1提高耐久性的措施：1）足夠的保護層厚度；2）合理設(shè)計混凝土配合比；3）提高混凝土密實性，增強抗?jié)B性；4）控制混凝土摻和料的量；5）采用覆蓋面層；6）采用鋼筋阻銹劑或防腐蝕鋼筋2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性