第三章-作用及作用效應(yīng)組合課件

3.作用及作用效應(yīng)組合3.1作用的分類(lèi)3.2作用的選定和作用效應(yīng)組合3.3作用的規(guī)定與計(jì)算1可編輯課件PPT3.1作用的分類(lèi)3.1.1作用定義

作用于橋梁結(jié)構(gòu)的荷載和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因統(tǒng)稱(chēng)為作用。3.1.2作用分類(lèi)表3-1作用分類(lèi)編號(hào)作用分類(lèi)作用名稱(chēng)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混凝土收縮和徐變作用6水的浮力7基礎(chǔ)變位作用2可編輯課件PPT續(xù)上表編號(hào)作用分類(lèi)作用名稱(chēng)8可變作用汽車(chē)荷載9汽車(chē)沖擊力10汽車(chē)離心力11汽車(chē)引起的土側(cè)壓力12人群荷載13汽車(chē)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船舶或漂浮物的撞擊作用21汽車(chē)撞擊作用3可編輯課件PPT3.2.1作用的代表值作用代表值一般可分為標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。

3.2作用的選定和作用效應(yīng)組合

作用的分類(lèi)永久作用可變作用偶然作用代表值標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值、準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值表3-2作用的代表值在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。

在正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用頻遇值作為代表值；按長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用準(zhǔn)永久值作為代表值。4可編輯課件PPT編號(hào)作用分類(lèi)作用類(lèi)別作用分項(xiàng)系數(shù)符號(hào)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力不利時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力有利時(shí)1永久作用混凝土和圬工結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.21.0鋼結(jié)構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力)1.1或1.22預(yù)加力1.23土的重力4混凝土收縮和徐變作用1.05土側(cè)壓力1.46水的浮力1.07基礎(chǔ)變位作用混凝土和圬工結(jié)構(gòu)0.5鋼結(jié)構(gòu)1.0表3-3作用分項(xiàng)系數(shù)3.2.2作用的設(shè)計(jì)值作用的設(shè)計(jì)值為作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)。5可編輯課件PPT編號(hào)作用分類(lèi)作用類(lèi)別作用分項(xiàng)系數(shù)符號(hào)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力有利和不利1可變作用汽車(chē)荷載1.4汽車(chē)沖擊力汽車(chē)離心力2汽車(chē)引起的土側(cè)壓力3人群荷載4汽車(chē)制動(dòng)力5風(fēng)荷載1.16流水壓力1.47冰壓力8溫度(均勻溫度和梯度溫度)作用偶然作用支座摩阻力1.0地震作用船舶或漂浮物的撞擊作用續(xù)上表6可編輯課件PPT3.2.3作用效應(yīng)組合（1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合。1）基本組合表3-4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)及設(shè)計(jì)安全等級(jí)橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)特大橋、重要大橋一級(jí)1.1大橋、中橋、重要小橋二級(jí)1.0小橋、涵洞三級(jí)0.97可編輯課件PPT作用組合永久作用+汽車(chē)荷載+人群荷載(或其他一種可變作用)0.8永久作用+汽車(chē)荷載+二種可變作用[除汽車(chē)荷載(含汽車(chē)沖擊力、離心力)]0.7永久作用+汽車(chē)荷載+三種可變作用[除汽車(chē)荷載(含汽車(chē)沖擊力、離心力)]0.6永久作用+汽車(chē)荷載+四種（及多于四種）可變作用[除汽車(chē)荷載(含汽車(chē)沖擊力、離心力)]0.5表3-5可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)2）偶然組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。（2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種作用效應(yīng)組合。1）作用短期效應(yīng)組合8可編輯課件PPT2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合表3-6可變作用效應(yīng)頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)作用類(lèi)別頻遇值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)作用類(lèi)別頻遇值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)汽車(chē)荷載(不計(jì)沖擊力)0.70.4溫度梯度作用0.8人群荷載1.0其他作用1.0風(fēng)荷載0.75表3-7可變作用不同時(shí)組合表編號(hào)作用名稱(chēng)不與該作用同時(shí)參與組合的作用編號(hào)13汽車(chē)制動(dòng)力15、16、1815流水壓力13、1616冰壓力13、1518支座摩阻力139可編輯課件PPT

公路橋涵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需作不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。

當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不參與組合；實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)可變作用，或組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。10可編輯課件PPT（1）概念在結(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。（2）內(nèi)容3.3.1永久作用（恒載）1）結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)自重、橋面鋪裝及附屬設(shè)施等。3.3作用的規(guī)定與計(jì)算2）預(yù)加力11可編輯課件PPT對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久作用計(jì)算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于偏心距增大所引起的附加效應(yīng)。在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)加應(yīng)力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。（3）土的重力和土側(cè)壓力但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力的次效應(yīng)。12可編輯課件PPT基礎(chǔ)底面位于透水性地基上的橋梁墩臺(tái)，當(dāng)驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位的浮力；當(dāng)驗(yàn)算地基應(yīng)力時(shí)，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力?；A(chǔ)嵌入不透水性地基的的橋梁墩臺(tái)不考慮水浮力。作用在樁基承臺(tái)底面的浮力，應(yīng)考慮全部底面積。對(duì)樁嵌入不透水地基并灌注混凝土封閉者，不應(yīng)考慮樁的浮力，在計(jì)算承臺(tái)底面浮力時(shí)應(yīng)扣除樁的截面面積。4）水的浮力13可編輯課件PPT當(dāng)不能確定地基是否透水時(shí)，應(yīng)以透水或不透水兩種情況與其他作用組合，取其最不利者。（5）混凝土收縮及徐變作用混凝土收縮的計(jì)算可按結(jié)構(gòu)降溫考慮，混凝土徐變影響的計(jì)算可依據(jù)混凝土應(yīng)力與徐變變形呈直線(xiàn)關(guān)系的假定并確定適當(dāng)?shù)男熳兿禂?shù)來(lái)進(jìn)行。（6）基礎(chǔ)變位的影響3.3.2可變作用

（1）概念14可編輯課件PPT在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間而變化或其變化值與平均值相比不可忽略不計(jì)的荷載作用。（2）內(nèi)容

1）汽車(chē)荷載及其影響力汽車(chē)荷載等級(jí)：公路-Ⅰ級(jí)和公路-Ⅱ級(jí)

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(chē)荷載等級(jí)公路一級(jí)公路二級(jí)表3-8各級(jí)公路橋涵的汽車(chē)荷載等級(jí)15可編輯課件PPT圖3-2車(chē)輛荷載組成：車(chē)道荷載和車(chē)輛荷載圖3-1車(chē)道荷載16可編輯課件PPT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(chē)荷載等級(jí)公路一級(jí)公路二級(jí)均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk(kN/m)10.57.785集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk(kN）表3-9各級(jí)公路橋涵的汽車(chē)荷載等級(jí)和車(chē)道荷載標(biāo)準(zhǔn)值注：為橋梁計(jì)算跨徑。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，表中集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2。應(yīng)用：整體計(jì)算采用車(chē)道荷載；局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車(chē)輛荷載。

17可編輯課件PPT車(chē)輛荷載與車(chē)道荷載的作用不得疊加。加載規(guī)定車(chē)道荷載的縱向加載為均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值滿(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)值只用于相應(yīng)影響線(xiàn)中一個(gè)最大影響線(xiàn)峰值處。

橫向分布系數(shù)按設(shè)計(jì)車(chē)道車(chē)輛荷載計(jì)算。折減規(guī)定當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)大于2時(shí)，由汽車(chē)荷載產(chǎn)生的效應(yīng)應(yīng)進(jìn)行橫向折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩設(shè)計(jì)車(chē)道的荷載效應(yīng)。18可編輯課件PPT橫向布置車(chē)隊(duì)數(shù)橫向折減系數(shù)橫向布置車(chē)隊(duì)數(shù)橫向折減系數(shù)3450.780.670.606780.550.520.50表3-10橫向折減系數(shù)當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，應(yīng)按表規(guī)定的縱向折減系數(shù)進(jìn)行縱向折減。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)150≤L＜400400≤L＜600600≤L＜8000.970.960.95800≤L＜1000L≥10000.940.93表3-11縱向折減系數(shù)19可編輯課件PPT汽車(chē)沖擊力當(dāng)汽車(chē)以較高速度通過(guò)橋梁時(shí)，使橋梁發(fā)生振動(dòng)而造成內(nèi)力和變形增大的現(xiàn)象稱(chēng)為沖擊作用。

表3-12

鋼筋混凝土、圬工橋涵的沖擊系數(shù)結(jié)構(gòu)基頻沖擊系數(shù)結(jié)構(gòu)基頻沖擊系數(shù)0.050.45《橋規(guī)》規(guī)定：鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺(tái)，應(yīng)計(jì)算汽車(chē)的沖擊作用。20可編輯課件PPT當(dāng)填料厚度（包括路面厚度）≥50cm拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)，不計(jì)沖擊作用。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0.3。離心力V—設(shè)計(jì)速度

（km/h）R—曲線(xiàn)半徑(m)離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處（公路橋）或軌頂面2m處（鐵路橋）；多車(chē)道時(shí)應(yīng)考慮折減。汽車(chē)引起的土壓力21可編輯課件PPT汽車(chē)制動(dòng)力《橋規(guī)》規(guī)定，一個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)道上由汽車(chē)荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按車(chē)道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%，但公路-Ⅰ級(jí)汽車(chē)荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路-Ⅱ級(jí)汽車(chē)荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于90kN。同向行駛雙車(chē)道的汽車(chē)荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的兩倍；同向行駛?cè)?chē)道為一個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)道的2.34倍；同向行駛四車(chē)道為一個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)道的2.68倍。22可編輯課件PPT2）人群荷載設(shè)有人行道的橋梁，在以汽車(chē)荷載計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮人行道上人群荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定采用：當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑L0≤50m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2；當(dāng)L0≥150m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2；當(dāng)50m＜L0＜150m時(shí)，可由線(xiàn)性?xún)?nèi)插得到人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。不等跨的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨徑為準(zhǔn)。城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍。23可編輯課件PPT專(zhuān)用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2。人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加應(yīng)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）可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0kN/m2的均布荷載計(jì)算。計(jì)算人行道欄桿荷載時(shí)，作用在欄桿立柱頂上的水平推力標(biāo)準(zhǔn)值取0.75kN/m；作用在欄桿扶手上的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值取1.0kN/m。3）風(fēng)荷載4）流水壓力24可編輯課件PPT5）溫度作用6）支座摩阻力在結(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)間很短的作用稱(chēng)為偶然作用。3.3.3偶然作用（1）地震作用地震區(qū)建造橋梁，必須考慮地震作用。對(duì)于地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地區(qū)的公路橋涵，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)大于或等于0.40g地區(qū)的公路橋涵，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的抗震研究和設(shè)計(jì)；25可編輯課件PPT（2）船舶或漂浮物的撞擊作用跨越江、河、海灣的橋梁，位于通航河道或有漂流物的河流中的橋梁墩臺(tái)，設(shè)計(jì)