橋梁所受的作用

第四節(jié)

橋梁所受的作用

1.§1.4橋梁的設(shè)計(jì)作用〔荷載〕

Action(Loads)onBridges1.4.1橋梁作用分類1.4.2作用計(jì)算1.4.3作用效應(yīng)組合2.

一、橋梁作用分類

3.橋梁所受作用示意圖

4.

作用的分類

【永久作用】

permanentaction：量值不隨時(shí)間變化或變化值可忽略。如：結(jié)構(gòu)重力，預(yù)加應(yīng)力，混凝土收縮和徐變作用等【可變作用】variableaction：量值隨時(shí)間變化且變化值不可忽略。如：汽車荷載、人群荷載、風(fēng)荷載、溫度作用等【偶然作用】accidentalaction：作用時(shí)間短暫，發(fā)生的機(jī)率小。如：地震作用、船撞力和汽車撞擊作用5.編號(hào)作用分類作用名稱1永久作用結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加力3土的重力4土側(cè)壓力5混凝土收縮及徐變作用6水的浮力7基礎(chǔ)變位作用8可變作用汽車荷載9汽車沖擊力10汽車離心力11汽車引起的土側(cè)壓力12人群荷載13汽車制動(dòng)力14風(fēng)荷載15流水壓力16冰壓力17溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用18支座摩阻力19偶然作用地震作用20船只或漂浮物撞擊力21汽車撞擊作用6.

二、作用的計(jì)算〔上〕

7.

永久作用結(jié)構(gòu)自重，按設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度計(jì)算確定。常用材料的重力密度材料種類重力密度（kN/m3）材料種類重力密度（kN/m3）鋼78.5漿砌片石23鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土25~26瀝青混凝土23~24混凝土24填土17~188.〔1〕公路橋梁汽車荷載依據(jù)：?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?〔JTGD60-2004〕公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路汽車荷載等級(jí)公路—Ⅰ級(jí)公路—Ⅰ級(jí)公路—Ⅱ級(jí)公路—Ⅱ級(jí)公路—Ⅱ級(jí)

汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用車道荷載，橋梁結(jié)構(gòu)局部加載、橋臺(tái)等計(jì)算采用車輛荷載。二者作用效應(yīng)不得疊加。9.

汽車荷載

——車道荷載汽車荷載等級(jí)均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk公路-I級(jí)10.5kN/m

計(jì)算跨徑≤5mPk=180kN計(jì)算跨徑≥50mPk=360kN公路-II級(jí)按公路-I級(jí)車道荷載的0.75倍采用10.公路-I級(jí)和公路-II級(jí)采用相同的車輛荷載550kN立面布置平面布置

汽車荷載

——車輛荷載11.

汽車荷載的橫向布置橫向分布系數(shù)計(jì)算時(shí)，按圖示的方式進(jìn)行偏心加載。橫向布置的最大車輛數(shù)不超過設(shè)計(jì)車道數(shù)。12.汽車荷載折減系數(shù)

橫向布置車道數(shù)

2345678橫向折減系數(shù)10.780.670.60.550.520.5橫向折減系數(shù)縱向折減系數(shù)計(jì)算跨徑l（m）

150<l<400400≤l<600600≤l<800800≤l<1000l>1000縱向折減系數(shù)0.970.960.950.940.9313.

城市橋梁汽車荷載

汽車荷載組成：車道荷載和車輛荷載荷載等級(jí)劃分為城-A級(jí)和城-B級(jí)荷載折減系數(shù)：只考慮橫向折減系數(shù)

依據(jù)：?城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)?CJJ77—9814.城－Ａ級(jí)車道荷載城－B級(jí)車道荷載15.〔2〕汽車荷載沖擊力

沖擊作用：汽車以較高速度過橋時(shí)，由于橋面不平整等原因，引起橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)，內(nèi)力增大。沖擊力=汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值×沖擊系數(shù)。〔填料厚度≥0.5m的拱橋和重力式墩臺(tái)不計(jì)沖擊力〕。沖擊系數(shù)μ：豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)，以結(jié)構(gòu)基頻f為指標(biāo)。

f<1.5HZμ=0.051.5HZ≤f≤14HZμ=0.1767lnf-0.0157f>14HZμ=0.45

城市橋梁

μ與

l相關(guān)16.〔3〕汽車荷載的其它影響力

汽車荷載離心力〔彎橋半徑≤250m〕：車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值×C離心力系數(shù)汽車荷載制動(dòng)力：剎車時(shí)在路面與車輛之間發(fā)生的滑動(dòng)摩阻力。制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值=加載長(zhǎng)度內(nèi)車道荷載的10%。公路一級(jí)荷載：制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值≥165kN，公路二級(jí)荷載：制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值≥90kN.17.〔4〕人群荷載橋梁計(jì)算跨徑（m）人群荷載（kN/m2）≤50m3.0≥150m2.5城市郊區(qū)行人密集區(qū)，人群荷載取上述規(guī)定值的1.15倍。專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5

kN/m218.

二、作用的計(jì)算〔下〕

19.中華人民共和國(guó)鐵道標(biāo)準(zhǔn)活載〔簡(jiǎn)稱“中-活載〞〕ZK-活載鐵路列車荷載20.

風(fēng)荷載的研究Tay橋跨橋事故〔1879年〕21.TayBridge22.塔科馬橋風(fēng)毀事件〔1940〕板式鋼梁風(fēng)速：19m/s扭轉(zhuǎn)顫振23.Tacomabridge24.

風(fēng)荷載取值橋梁橫橋向：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值=橫橋向風(fēng)壓×迎風(fēng)面積橋梁順橋向：可不計(jì)橋面系及上承式梁所受的風(fēng)荷載橋墩：順橋向風(fēng)荷載值=70%橫橋向風(fēng)壓×迎風(fēng)面積橋塔：順橋向風(fēng)荷載值=橫橋向風(fēng)壓×迎風(fēng)面積

風(fēng)洞試驗(yàn)25.

溫度作用均勻溫差〔年溫差〕：導(dǎo)致橋梁各截面的均勻溫升或溫降、伸長(zhǎng)或縮短。梯度溫差：由日照輻射或驟然溫降所引起。在結(jié)構(gòu)各截面上分布是不均勻，非線性的。26.橋梁結(jié)構(gòu)損傷形態(tài)：落梁、支承連接件破壞、墩臺(tái)和根底破壞偶然作用

——地震作用27.橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度≥0.10g地區(qū)的橋涵，抗震設(shè)計(jì)。地震動(dòng)峰值加速度≤0.05g地區(qū)的橋涵，簡(jiǎn)易設(shè)防。28.船舶的撞擊力內(nèi)河船舶撞擊作用內(nèi)河航道等級(jí)船舶噸級(jí)（t）橫橋向撞擊作用（kN）順橋向撞擊作用（kN）一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七5015012529.廣東南海九江大橋事故

通航孔橋墩：橫橋向撞擊力1200t非通航孔橋墩：橫橋向撞擊力40t【事故鑒定】大橋質(zhì)量?jī)?yōu)良，防撞設(shè)計(jì)具有前瞻性。30.

三、作用效應(yīng)組合

31.橋梁極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法承載能力極限狀態(tài)：作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值≤承載力設(shè)計(jì)值正常使用極限狀態(tài)：裂縫寬度、撓度等驗(yàn)算橋梁結(jié)構(gòu)特大橋、重要大橋大橋、中橋、重要小橋小橋、涵洞設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.11.00.9橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)32.承載能力極限狀態(tài)——根本組合

γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)SGik——永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值SQ1k——汽車荷載效應(yīng)〔含沖擊力、離心力〕的標(biāo)準(zhǔn)值SQjk——其它可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值Ψc——組合系數(shù)〔0.8—0.7—0.6—0.5〕永久作用與可變作用相結(jié)合

γ——分項(xiàng)系數(shù)γGi——1.2γQ1——1.4γQi——1.4〔風(fēng)荷載取1.1〕33.例：1.1×〔1.2結(jié)構(gòu)重力+1.4汽車荷載+0.8×1.4人群荷載〕1.0×[1.2結(jié)構(gòu)重力+1.4汽車荷載+0.7×(1.4人群荷載+1.1風(fēng)荷載〕]34.承載能力極限狀態(tài)——偶然組合永久作用與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用相結(jié)合。多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合，偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.035.正常使用極限狀態(tài)

——

作用短期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用頻遇值相組合汽車荷載〔不計(jì)沖擊力〕ψ1=0.7人群荷載ψ1=1.0風(fēng)荷載ψ1=0.75溫度梯度作用ψ1=0.8其他作用ψ1=1.0ψ1——頻遇值系數(shù)36.正常使用極限狀態(tài)

——

作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用準(zhǔn)永久值相組合汽車荷載〔不計(jì)沖擊力〕ψ2=0.4人群荷載ψ2=0.4風(fēng)荷載ψ2=0.75溫度梯度作用ψ2=0.8其他作用ψ2=1.0ψ2——準(zhǔn)永久值系數(shù)37.習(xí)題1計(jì)算跨徑l=15.5m的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，其跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為：梁自重作用產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值MG1k=399.806kN·m；橋面鋪裝、欄桿、人行道等自重〔二期恒載〕作用產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值MG2k=302.715kN·m；汽車荷載作用〔計(jì)入沖擊系數(shù)μ=0.352〕產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值MQ1k=726.507×1.352=982.237kN·m；人群荷載作用產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值MQ2k=21.014kN·m。試進(jìn)行作用效應(yīng)組合的計(jì)算?！?〕承載能力極限狀態(tài)根本組合〔2〕正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合〔3〕正常使用極限狀態(tài)的長(zhǎng)期效應(yīng)組合38.習(xí)題2計(jì)算跨徑為29.16m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形截面梁，其支點(diǎn)截面的剪力標(biāo)準(zhǔn)值VG1k=275.71kN；橋面鋪裝、欄桿、人行道等自重作用〔二期恒載〕產(chǎn)生的剪力標(biāo)準(zhǔn)值VG2k=94.92kN；汽車荷載作用〔計(jì)入沖擊系數(shù)μ=0.1188〕產(chǎn)生的剪力標(biāo)準(zhǔn)值VQ1k=374.65kN；人群荷載作用產(chǎn)生的剪力標(biāo)準(zhǔn)值VQ2k=16.34kN。試進(jìn)行作用效應(yīng)組合計(jì)算。

39.習(xí)題3主孔凈跨徑為60m的等截面懸鏈線空腹式無鉸拱橋的拱圈為石板拱。在拱圈的拱頂截面上，由荷載作用在單位拱圈寬度上產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值見表1-2。試求其根本組合設(shè)