活載效應(yīng)分析

活載效應(yīng)分析第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月本章的主要內(nèi)容4.1基本可變作用4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.3可變作用分析4.4荷載組合第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用

基本可變作用也稱為活載，一般指汽車作用和人群作用。

4.1.1汽車荷載（《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ001-97）》）

舊規(guī)范4個等級：汽車10級、汽車15級、汽車20級和汽車超20級計算荷載——把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車隊，對一般橋梁設(shè)計起控制作用。驗算荷載——偶然地、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，只對較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用。500kN履帶車（簡稱履帶50），可多輛，間距>50m掛80、掛100和掛120，按一輛計算舊規(guī)范第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車車隊縱向排列第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車的平面尺寸及橫向布置第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月平板掛車和履帶車荷載

新規(guī)范中不再考慮。第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用

4.1.1汽車荷載（《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD60-2015）》）

新規(guī)范公路-Ⅰ級公路汽車荷載的分級公路-Ⅱ級車道荷載汽車荷載車輛荷載集中荷載均布荷載第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅰ級車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：10.5kN/m集中荷載：計算跨徑小于等于5m時，270kN

計算跨徑大于等于50m時，360kN

計算跨徑在5至50m之間時，直線內(nèi)插。

剪力效應(yīng)應(yīng)再乘以1.2的系數(shù)。第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅱ級車道荷載其均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)取公路-Ⅰ級汽車荷載的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值的0.75倍。車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(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，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處。第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范車輛荷載公路—Ⅰ級和公路—Ⅱ級車輛荷載均采用一輛總重為550kN的標(biāo)準(zhǔn)車。第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用汽車荷載的選用根據(jù)橋梁所在公路等級選用。公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路汽車荷載等級公路-Ⅰ級公路-Ⅰ級公路-Ⅱ級公路-Ⅱ級公路-Ⅱ級4.1.1汽車荷載新規(guī)范第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定車輛的布置——按橋梁寬度確定車道數(shù)第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定橫向折減系數(shù)——車道數(shù)>2，應(yīng)考慮車道折減。但折減后效應(yīng)≥2車道的荷載效應(yīng)?？v向折減系數(shù)——計算跨徑>150m，應(yīng)考慮縱向折減。多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大跨折減。第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動力作用。這種動力作用會使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時大。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作用。沖擊作用的大小采用沖擊力來加以衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型以及橋梁結(jié)構(gòu)的型式和跨度等因素的綜合影響，目前還難以精確考慮，只能在橋梁動載試驗的基礎(chǔ)上提出近似計算公式。在設(shè)計中，引入沖擊系數(shù)（1+）。當(dāng)豎向活載包括沖擊力時，系指將靜活載乘以沖擊系數(shù)。第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力沖擊系數(shù)μ可按下式計算：第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力簡支梁橋的基頻f

的計算公式連續(xù)梁橋的基頻f

的計算公式連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩和剪力效應(yīng)時，采用f1，負(fù)彎矩采用f2。第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力雙塔斜拉橋的豎向彎曲基頻f

的計算公式無輔助墩有輔助墩單跨簡支懸索橋的豎向彎曲基頻f

的計算公式第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.4人群荷載公路橋梁的人群荷載一般取3kN/m2，城市、郊區(qū)行人密集地區(qū)一般取3.5kN/m2；人群荷載應(yīng)與汽車荷載同時考慮，但不與驗算荷載同時計算。人行道可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0kN/m2的均布荷載計算。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考慮。第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的概念它是反映荷載橫向分布程度的參數(shù)，表示某根主梁所承擔(dān)的最大荷載是軸重的倍數(shù)。第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的影響因素梁位荷載類型荷載位置梁的橫向剛度第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的影響因素橋梁橫向剛度對荷載橫向分布系數(shù)的影響：第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的計算方法橫向分布的規(guī)律與結(jié)構(gòu)橫向連結(jié)剛度關(guān)系密切，

目前常用的荷載橫向分布計算方法主要有：梁格系模型：

（1）杠桿原理法

（2）偏心壓力法（修正的偏心壓力法）

（3）鉸接板（梁）法

（4）剛接梁法平板模型：

（5）比擬正交異性板法（G-M法）適用性：不同條件簡支梁橋的荷載橫向分布計算第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.1等效簡支梁變換法例題：三跨等截面連續(xù)梁，計算第二跨的橫向分布系數(shù)，則將第二跨等效為簡支梁，然后利用簡支梁的橫向分布計算理論，求出P=1作用于第二跨跨中時的撓度。第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.1等效簡支梁變換法再取一等效簡支梁，其跨徑與連續(xù)梁計算跨徑相同，其換算剛度為，相應(yīng)的撓度為。根據(jù)剛度等效，即，可得等效簡支梁換算慣性矩的換算系數(shù)第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.1等效簡支梁變換法也可取等效簡支梁的剛度不變，計算等效跨徑。即取

代替公式中的l，得出等效簡支梁跨度的換算系數(shù)第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.1等效簡支梁變換法等效剛度系數(shù)可查表得到，則可算出等效跨度系數(shù)。等效簡支梁法適應(yīng)于多梁式連續(xù)梁橋的荷載橫向分布系數(shù)的計算，如簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的小箱梁、T梁等。第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.1等效簡支梁變換法例題：P98第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.2增大系數(shù)法增大系數(shù)法是計算箱形梁橋橫向分布系數(shù)的一種經(jīng)驗方法。將橋跨偏心荷載，分解為對稱荷載及扭轉(zhuǎn)荷載。由于約束扭轉(zhuǎn)，斷面翹曲受到約束而產(chǎn)生正應(yīng)力，一般為橋跨結(jié)構(gòu)對稱荷載產(chǎn)生的正應(yīng)力的15%左右，故得到箱梁各肋分布荷載為：第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.2增大系數(shù)法計算箱梁截面剪力是，考慮翹曲扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力約占彎曲剪應(yīng)力的5%，故得到箱梁各肋之剪力荷載為：第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.2增大系數(shù)法例題：某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，截面采用單箱單室截面，二車道布載。當(dāng)按整體箱梁分析時，荷載橫向分布為：第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.2.2增大系數(shù)法例題：某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，截面采用單箱單室截面，二車道布載。當(dāng)按梁肋分析時，單肋的荷載橫向分布為：第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載在求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線后，就可以對影響線進行加載，求得可變作用下各截面的最大、最小內(nèi)力。車道荷載加載。計算截面正效應(yīng)時，將集中力作用在影響線最大值處，將均布荷載作用在正的影響區(qū)域內(nèi)。計算截面負(fù)效應(yīng)時，將集中力作用在影響線最小值處，將均布荷載作用在負(fù)的影響區(qū)域內(nèi)。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載在求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線后，就可以對影響線進行加載，求得可變作用下各截面的最大、最小內(nèi)力。人群荷載為均布荷載，則將均布荷載作用在正的影響區(qū)域或負(fù)的影響區(qū)域即可得到人群荷載的最大值、最小值。第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載單列車在該截面上引起的截面彎矩的最大值、最小值：人群荷載在該截面上引起的截面彎矩的最大值、最小值：第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載對于橋梁整體結(jié)構(gòu)的汽車效應(yīng)，還應(yīng)考慮荷載橫向分布系數(shù)、汽車沖擊系數(shù)、車道橫向折減系數(shù)、縱向折減系數(shù)等，則：將橋梁各截面得到的內(nèi)力最大值、最小值分布連線，則得到橋梁結(jié)構(gòu)的活載包絡(luò)圖。第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合作用效應(yīng)

結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如彎矩、扭矩、位移等。作用頻遇值

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合設(shè)計時，采用的一種可變作用代表值，其值可根據(jù)在足夠長觀測期內(nèi)作用任意時點概率分布的0.95分位值確定。作用準(zhǔn)永久值

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合設(shè)計時，采用的另一種可變作用代表值，其值可根據(jù)在足夠長觀測期內(nèi)作用任意時點概率分布的0.5（或略高于0.5）分位值確定。分項系數(shù)

為保證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有規(guī)定的可靠度而在設(shè)計表達式中采用的