第三章-橋梁設(shè)計(jì)荷載PPT課件

1、,橋梁工程Bridge Engineering,1,橋梁工程,教學(xué)內(nèi)容：,3.3 偶然荷載,3.4 荷載組合,3.2 可變荷載,第3章 橋梁設(shè)計(jì)荷載,3.1 永久荷載,2,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范主要修訂內(nèi)容,1、極限狀態(tài)：明確了公路橋涵結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，并引入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的持久狀況、短暫狀況和偶然狀況三個(gè)設(shè)計(jì)狀況。,2、組合方式：修改了公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用效應(yīng)的組合方式及其組合系數(shù)，引入了作用的短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合，并提出了各種可變作用短期效應(yīng)組合時(shí)的頻遇值系數(shù)和長期效應(yīng)組合時(shí)的準(zhǔn)永久值系數(shù)。,3、安全等級(jí)及

2、其重要性系數(shù)：引入了公路橋涵設(shè)計(jì)的安全等級(jí)及其重要性系數(shù)，以橋涵結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度的不同采用不同的重要性系數(shù)，使結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更趨合理。,3,橋梁的設(shè)計(jì)與規(guī)劃,JTG D60-2004修訂的具體內(nèi)容摘錄,1.0.1 為統(tǒng)一公路橋涵設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，貫徹國家有關(guān)法規(guī)和公路技術(shù)政策，使公路橋涵設(shè)計(jì)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求，制定本規(guī)范。,1.0.5 還應(yīng)按照美觀和有利環(huán)保的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。,1.0.10 特殊大橋宜進(jìn)行景觀設(shè)計(jì),1.0.6 公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：與使用壽命的概念不同，指荷載和作用在某一時(shí)間段變化的參考坐標(biāo)。 使用壽命與結(jié)構(gòu)使用狀況

3、、環(huán)境有關(guān)，綜合評(píng)價(jià)較難。 建筑結(jié)構(gòu)實(shí)行質(zhì)量終生制，但判斷體系未完全建立，如無裂縫的定量評(píng)價(jià)等。,4,橋梁的設(shè)計(jì)與規(guī)劃,JTG D60-2004修訂的具體內(nèi)容摘錄,4.1.1 公路橋涵設(shè)計(jì)采用的作用分為永久作用、可變作用、偶然作用三類。,引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因可以按其作用的性質(zhì)分為兩類：一類是施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施加于結(jié)構(gòu)上的，可用“荷載”概括。,另一類不是一外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的特性、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境等有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮徐變、溫度變化等，它們是間接作用于結(jié)構(gòu)的。,國際上普遍將所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因統(tǒng)稱為“作用”，而“荷載”

4、僅限于施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。,5,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,第3章 橋梁設(shè)計(jì)荷載,荷載分類表（公路、城市橋梁）,6,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,第3章 橋梁設(shè)計(jì)荷載,荷載分類表（公路、城市橋梁）,注：如構(gòu)件主要為承受某種其他可變荷載而設(shè)置，則計(jì)算該構(gòu)件時(shí)，所承荷載作為基本可變荷載。,7,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,第3章 橋梁設(shè)計(jì)荷載,荷載分類表（鐵路橋梁）,8,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,第3章 橋梁設(shè)計(jì)荷載,荷載分類表（鐵路橋梁）,9,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.1 永久荷載,永久荷載是指在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，又稱恒載。,結(jié)構(gòu)自重稱

5、為一期恒載；橋面鋪裝、附屬設(shè)施等名加重力稱為二期恒載。永久荷載往往占全部設(shè)計(jì)荷載的很大部分。,預(yù)加應(yīng)力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)作為永久荷載計(jì)算其效應(yīng)，但應(yīng)計(jì)入相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失；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)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。,對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)及結(jié)合梁橋等，應(yīng)考慮混凝土的收縮和徐變的影響。,基礎(chǔ)變位影響力（基礎(chǔ)沉降）、土的重力及土側(cè)壓力、水的浮力均為永久荷載。,10,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,可變荷載是指在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。,按其對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)的影響程度，又

6、可分為基本可變荷載和其他可變荷載。,基本可變荷載又稱“活載”，主要部分是車輛荷載及其影響力。,其他可變荷載包括自然和人為產(chǎn)生的各種變化力。,11,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,(1) 汽車荷載分為公路I級(jí)和公路II級(jí)兩個(gè)等級(jí)。,各級(jí)公路橋涵的汽車荷載等級(jí),12,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,(1) 汽車荷載分為公路I級(jí)和公路II級(jí)兩個(gè)等級(jí)。,車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。,(2)汽車荷載由車道荷載

7、和車輛荷載組成。,車道荷載由影響線進(jìn)行布載,13,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,車輛荷載,14,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,(1) 汽車荷載分為公路I級(jí)和公路II級(jí)兩個(gè)等級(jí)。,車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。,橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載。,(2) 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。,橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。,車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加計(jì)算!,15,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公

8、路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,(1) 汽車荷載分為公路I級(jí)和公路II級(jí)兩個(gè)等級(jí)。,(2) 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。,(3) 汽車荷載折減。, 橫向折減 原因：橫向每一車隊(duì)同時(shí)出現(xiàn)最大荷載的概率隨車道數(shù)增加而減小。 橫向折減系數(shù)：表3.2.4。, 縱向折減 原因：橋跨越長，全橋達(dá)到高密度和重載的概率越小，當(dāng)跨度150m時(shí)進(jìn)行縱向折減。 縱向折減系數(shù)：表3.2.5。 方法：多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，按最大計(jì)算跨徑考慮。,16,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,2、汽車沖擊力,* 原因：橋面不平

9、整 車輪不圓 發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng),橋振動(dòng),效應(yīng)比靜載時(shí)大,這種動(dòng)力效應(yīng)稱為沖擊力,* 沖擊力=(1+)(汽車荷載) 沖擊系數(shù),* 影響的主要因素：結(jié)構(gòu)阻尼,材料（重自 ) 連接方式（剛度 ) 跨徑（跨徑 ),* 與橋梁基頻 f 有關(guān),17,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,2、汽車沖擊力,* 與橋梁基頻 f 有關(guān),的計(jì)算宜采用有限元法（有限元軟件）計(jì)算,18,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,2、汽車沖擊力,3、離心

10、力,19,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,2、汽車沖擊力,3、離心力,4、人群荷載,20,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）,1、汽車荷載,2、汽車沖擊力,3、離心力,4、人群荷載,5、車輛荷載引起的土的側(cè)壓力,21,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載,1、制動(dòng)力,22,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.2

11、公路橋梁其他可變荷載,1、制動(dòng)力,2、風(fēng)力,23,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載,1、制動(dòng)力,2、風(fēng)力,3、溫度影響力,24,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.2 可變荷載,3.2.1 基本可變荷載,3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載,1、制動(dòng)力,2、風(fēng)力,3、溫度影響力,4、支座摩阻力,25,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.3 偶然荷載,26,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.3 偶然荷載,27,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.3 偶然荷載,28,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.4 荷載組合,3.4.1 荷載組合（作用效應(yīng)組合）,* 作用不

12、一定同時(shí)出現(xiàn) 影響結(jié)構(gòu)安全的組合 作用效應(yīng)組合,* 公路橋梁設(shè)計(jì)方法,以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法，采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式。,* 極限狀態(tài),承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài),29,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.4 荷載組合,3.4.1 荷載組合（作用效應(yīng)組合）,* 三種設(shè)計(jì)狀況,必須進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算。,持久狀況（使用階段狀況）,只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算（時(shí)間短），必要時(shí)才進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算。,短暫狀況（施工階段狀況）,只進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算（保證主要承重結(jié)構(gòu)不喪失承載能力，或只發(fā)生局部破壞）。,偶然狀況（偶然出現(xiàn)的狀況）,30,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷

13、 載,3.4 荷載組合,3.4.1 荷載組合（作用效應(yīng)組合）,31,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.4 荷載組合,3.4.1 荷載組合（作用效應(yīng)組合）,組合系數(shù)（示例）: 1.2恒荷載+1.4汽車荷載 1.2恒荷載+1.4汽車荷載+0.8 （1.4 人群） 1.2恒荷載+1.4汽車荷載+0.7 （1.4 人群+1.1 風(fēng)荷載） 1.2恒荷載+1.4汽車荷載+0.6 （1.4 人群+1.1 風(fēng)荷載+1.4 土壓力） 1.2恒荷載+1.4汽車荷載+0.5 （1.4 人群+1.1 風(fēng)荷載+1.4 土壓力+1.4汽車制動(dòng)力）,32,橋 梁 設(shè) 計(jì) 荷 載,3.4 荷載組合,3.4.2 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,RC和PC結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)按承載力和正常使用兩大類極限狀態(tài)計(jì)算。,* 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算以塑性理論為基礎(chǔ)。 其設(shè)計(jì)原則： 荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值，必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值。,* 正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算以彈性理論為基礎(chǔ)或彈塑性理論為基礎(chǔ)。 主要計(jì)算內(nèi)容： 限制應(yīng)力 短期荷載作用下的變形 各種荷載組合下的裂縫寬度。,33,作用在橋梁上的荷載可分為永久荷載、可變荷載和偶