《桥梁工程》(南京理工版)第1篇第4章 桥梁设计荷载.ppt
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1、第 四 章 Chapter 4 桥 梁 上 的 作 用 Action on the Bridge,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,前者为直接作用,也可称荷载; 后者为间接作用(不宜称为荷载) 新桥规(JTG D62-2004),施加在结构上的集中力或分布力(如汽车、结构自重等) The force applied on structure: pointed or distributed,Introduction 作用(Action) :,引起结构外加变形或约束变形的原因(如地震、基础不均匀沉降、温度变化等)。 The factors that cau
2、se or constrain structural deformation,作用(Action),永久作用 (Permanent Action ),可变作用(Variable Action ),偶然作用(Accidental Action ),作用的分类 Classification of the action 按时间的变化情况,按对结构的反应情况(加速度的大小)作用可分为: 静态作用(Static Action) 动态作用(Dynamic Action),Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the
3、 Bridge,作用代表值(Representative value of an action) 结构或构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值,包括作用标准值、准永久值和频遇值。,作用标准值(Characteristic value of an action) 各种作用的基本代表值,其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。 作用准永久值(Quasi-permanent value of an action) 一种可变作用代表值,作用概率分布的0.5分位值,用于正常使用极限状态长期效应组合设计(经常出现者) 作用频遇值(Frequent value of an a
4、ction) 一种可变作用代表值,作用概率分布的0.95分位值,用于正常使用极限状态短期效应组合设计(频繁出现且量值较大者),Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,作用代表值的取用,永久作用标准值 可变作用根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。 承载能力极限状态标准值 按弹性阶段计算结构强度标准值 正常使用状态按短期效应(频遇)组合设计频遇值 频遇值标准值乘以频遇值系数1 正常使用状态按长期效应组合设计准永久值 准永久值标准值乘以准永久值系数2 偶然作用标准值,Chapter 4 作用分类 Action on the Bridge
5、,在使用使用期内,其量值不随时间而变化,或其变化值与其平均值相比可以忽略不计的作用。 The permanent action varies little in service time,结构物重力 weight of the structure 预加应力* prestress 土的重力 gravity of the soil 土侧压力 lateral force from the soil 混凝土收缩及徐变作用 shrinkage and creep of concrete 基础变位作用 deformation of the foundation 水的浮力 buoyancy,4.1永久作用(
6、恒载) Permanent Action,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,在结构使用期内,其量值随时间变化,且其变化值与其平均值相比不可以忽略的作用。共11种:,4.2可变作用(活载) Variable action (live load),汽车荷载* Load of the motor 汽车的冲击力* Impact 汽车的离心力* Centrifugal force 汽车的制动力* Braking 汽车引起的土侧压力 Lateral force of the soil caused by the motor 人群荷载* Load of the pe
7、destrian 风荷载 Wind 流水压力 Hydraulic Pressure of flow 冰压力 Pressure of ice 温度作用 Temperature effect 支座摩阻力 Friction of the bearing,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,4.2.1汽车荷载 Load of the motor 最主要的可变作用(活载),NEXT,1 ) 汽车荷载的组成与使用规定,新标准: 汽车荷载分为公路 - 级和公路 - 级 车道荷载(均布荷载+集中荷载) Load of roadway 车辆荷载 Load of vehic
8、le 车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加(取加载不利者)。桥涵结构的整体计算采用车道荷载,局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采用车辆荷载。,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT, ) 汽车荷载等级的使用规定,4.2.1汽车荷载最主要的可变作用(活载) Load of the motor,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT, )车道荷载的计算图示 the form of Load of roadway,4.2.1汽车荷载车道荷载 Load of th
9、e motor- Load of roadway,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT, )车道荷载的标准值 Standard Load of roadway,均布荷载标准值: 10.5kN/m 集中荷载: 计算跨径小于等于5m时,180kN 计算跨径大于等于50m时,360kN 计算跨径在5至50m之间时,直线内插。 剪力效应应再乘以1.2的系数。 公路 - 级车道荷载的均布荷载的标准值和集中荷载标准值,为公路 -级车道的0.75倍。,4.2.1汽车荷载车道荷载 Load of the motor- Load of roadway,Chapte
10、r 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT, ) 车道荷载的加载方式,车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个影响线上峰值处。,4.2.1汽车荷载车道荷载 Load of the motor- Load of roadway,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT, ) 车辆荷载的布置图示与规定: 公路级和公路级汽车荷载采用同一车辆荷载标准值。,550kN汽车平面尺寸,3.2.1汽车荷载车辆荷载 Load of the motor- Load of ve
11、hicle,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,7 ) 车辆荷载的技术指标如下表,4.2.1 汽车荷载车辆荷载 Load of the motor- Load of vehicle,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,8 )车道荷载或车辆荷载的横向布置 transverse distribution of the Load of the motor : 横向布置的最大车道数不应超过设计规定的车道数,4.2.1 汽车荷载 Load of the motor,Chapter 4 桥梁上的作用 Act
12、ion on the Bridge,NEXT,9) 多车道横向折减系数 当横向布置的车道数超过车道时,应按布置的车道数计算后乘以横向折减系数 ;但不得小于车道计算的结果,否则,以车道计算的结果为准。 车道数 2 3 4 5 6 7 8 横向折减系数 1.00 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.5,4.2.1 汽车荷载 Load of the motor,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,10 ) 纵向折减系数的规定,施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。当桥梁计算跨径L150m时,应按表规定的纵向折减系数进行折减。当为
13、多跨连续结构时,整个结构均应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。,表 纵向折减系数,4.2.1 汽车荷载 Load of the motor,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,4.2.2 汽车冲击力(冲击系数) Impact caused by motor (Coefficient of impact),NEXT,汽车荷载的冲击力 产生原因 Cause 考虑的方法 How to take into account of the impact? 如何计算 How to calculate the action?,Chapter 4 桥梁上的作用
14、Action on the Bridge,NEXT,)冲击力与结构的自振频率有关 Impact is related with the frequency of the structure,冲击系数可按下式计算:,4.2.2汽车冲击力(冲击系数) Impact caused by motor (Coefficient of impact),Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,BACK,人群,3kN/m2 2.5kN/m2,人群荷载横向布置,kurb缘石,Width of the sidewalk 人行道宽,0.75kN/m,1.0kN/m,3kN/m2
15、2.5kN/m2,4.2.3 人群荷载 Load of the pedestrian,50m-计算跨径-150m,人行道板还应以4kN/m2的荷载进行检算,人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑,作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m考虑。,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,人群荷载标准值的规定:,1、当桥梁的计算跨径小于或等于50m时,取 3.0KN/m2, 当桥梁的计算跨径大于150m时,取 2.5KN/m2, 当桥梁的计算跨径在50m-150m之间时,线性内插计算。 对跨径不等的连续结构,以最大计算跨为准. 2、 城市郊区行
16、人密集区一般取上述值得1.15倍。 3、专用人行桥梁,人群荷载标准值为3.5KN/m2 。,4.2.3 人群荷载 Load of the pedestrian,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,1)汽车的离心力 曲线桥梁且曲线半径250m 如何计算,4.2.4 其他 Other live loads,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,BACK,车辆荷载的离心力 Centrifugal action 作用方向及作用点 direction and location,A,A,A-A,R,4.2.4 其他 O
17、ther live loads,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,BACK,桥规规定: 制动力的标准值为布置在加载长度上计算总重力的10%,但公路-1级的制动力的标准值不得小于165KN ;公路-2级的制动力的标准值不得小于90KN ; 多车道时,制动力为上述计算值进行横向折减(2-2;3-2.34;4-2.64)。,2)汽车制动力 Braking of motor,1.2m,固定支座处,滑动支座处,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,BACK,桥规仅对中、小跨径桥梁的平均风压做了规定,对大跨桥梁一般要进行专门的
18、抗风设计和研究 作用于桥梁结构的风荷载应按顺桥向和横桥向分别计算,并且仅取一个方向的风荷载参与荷载效应组合,风产生的效应,3)风荷载 Load of Wind,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,4.2.4 其他,NEXT,4 ) 温度作用(次内力):均匀温度和梯度温度,温度影响力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。 温度的变化可分为(年平均)气温变化和温差两种情况,前者可说明结构在一年中的温度变化,后者则可解释为结构截面上的不同点或不同构件之间的温差。 对静定结构,气温的变化通常只会导致结构的伸长或缩短; 在超静定结构中,由于气温的变化引起的变形受
19、到约束,导致结构产生相应的附加力。 由于日照、骤冷等天气情况引起的温差对静定结构或超静定结构均可能产生附加力。 气温变化的幅度,可按桥梁所在地区的气温条件(一般取当地最高和最低月平均气温)确定。,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,4.2.4 其他,NEXT,4 ) 温度作用(次内力):均匀温度的计算 从结构合龙时的温度算起,考虑最高和最低有效温度的作用效应。 有效温度的标准值见下表,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,NEXT,Chapter 4 桥梁上的作用 Action on the Bridge,均匀温度的
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