大跨度橋梁設(shè)計(jì)活載效應(yīng)分析(ppt)

大跨度度橋梁梁設(shè)計(jì)計(jì)活載載效應(yīng)應(yīng)分析析本章的的主要要內(nèi)容容4.1基本可可變作作用4.2荷載橫橫向分分布系系數(shù)計(jì)計(jì)算4.3可變作作用分分析4.4荷載組組合§4.1基本可可變作作用基本可可變作作用也也稱為為活載載，一一般指指汽車車作用用和人人群作作用。。4.1.1汽車荷荷載（《公路工工程技技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（（JTJ001-97）》）舊規(guī)范范4個(gè)等級級：汽汽車10級、汽汽車15級、汽車20級和汽汽車超20級計(jì)算荷荷載——把經(jīng)常常地、、大量量出現(xiàn)現(xiàn)的汽汽車排排列形形成的的車隊(duì)隊(duì)，對對一般般橋梁梁設(shè)計(jì)計(jì)起控控制作作用。。驗(yàn)算荷荷載——偶然地地、個(gè)個(gè)別出出現(xiàn)的的平板板掛車車或履履帶車車，只只對較較小跨跨徑的的橋梁梁或局局部構(gòu)構(gòu)件起起控制制作用用。500kN履帶車車（簡簡稱履履帶50），可可多輛輛，間間距>50m掛80、掛100和掛120，按一一輛計(jì)計(jì)算舊規(guī)范范汽車車車隊(duì)縱縱向排排列汽車的的平面面尺寸寸及橫橫向布布置平板掛掛車和和履帶帶車荷荷載新規(guī)范范中不不再考考慮。?！?.1基本可可變作作用4.1.1汽車荷荷載（《公路橋橋涵設(shè)設(shè)計(jì)通通用規(guī)規(guī)范（（JTGD60-2015）》）新規(guī)范范公路-Ⅰ級公路汽汽車荷荷載的的分級級公路-Ⅱ級車道荷荷載汽車荷荷載車輛荷荷載集中荷荷載均布荷荷載§4.1基本可可變作作用4.1.1汽車荷荷載新規(guī)范范公路-Ⅰ級車道道荷載載均布荷荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值：10.5kN/m集中荷荷載：：計(jì)算跨跨徑小小于等等于5m時(shí)，270kN計(jì)算跨跨徑大大于等等于50m時(shí)，360kN計(jì)算跨跨徑在在5至50m之間時(shí)時(shí)，直直線內(nèi)內(nèi)插。。剪力效效應(yīng)應(yīng)應(yīng)再乘乘以1.2的系數(shù)數(shù)。§4.1基本可可變作作用4.1.1汽車荷荷載新規(guī)范范公路-Ⅱ級車道道荷載載其均布布荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值和和集中中荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，，應(yīng)取取公路路-Ⅰ級汽車車荷載載的車車道荷荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值的0.75倍。車道均布荷荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值應(yīng)滿布布于使使結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生生最不不利效效應(yīng)的的同號號影響響線上上，集中荷荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值只作用用于相相應(yīng)影影響線線中一一個(gè)最最大影影響線線峰值值處。?！?.1基本可可變作作用4.1.1汽車荷荷載新規(guī)范范車輛荷荷載公路—Ⅰ級和公公路—Ⅱ級車輛輛荷載載均采采用一一輛總總重為為550kN的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)車。。§4.1基本可可變作作用汽車荷荷載的的選用用根據(jù)橋橋梁所所在公公路等等級選選用。。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汽車荷荷載新規(guī)范范§4.1基本可可變作作用4.1.2汽車荷荷載布布載規(guī)規(guī)定車輛的布置置——按橋梁寬度度確定車道道數(shù)§4.1基本可變作作用4.1.2汽車荷載布布載規(guī)定橫向折減系系數(shù)——車道數(shù)>2，應(yīng)考慮車車道折減。。但折減后后效應(yīng)≥2車道的荷載載效應(yīng)。縱向折減系系數(shù)——計(jì)算跨徑>150m，應(yīng)考慮縱縱向折減。。多跨連續(xù)續(xù)結(jié)構(gòu)，按按最大跨折折減。§4.1基本可變作作用4.1.3汽車沖擊力力車輛活載以以一定的速速度在橋上上行駛時(shí)，，會(huì)使橋梁梁發(fā)生振動(dòng)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)動(dòng)力作用。。這種動(dòng)力力作用會(huì)使使橋梁的內(nèi)內(nèi)力和變形形較靜活載載作用時(shí)大大。這種現(xiàn)現(xiàn)象就稱之之為沖擊作用。沖擊作用的的大小采用用沖擊力來加以衡量量。沖擊力受線線路狀態(tài)、、車輛類型型以及橋梁梁結(jié)構(gòu)的型型式和跨度度等因素的的綜合影響響，目前還還難以精確確考慮，只只能在橋梁梁動(dòng)載試驗(yàn)驗(yàn)的基礎(chǔ)上上提出近似計(jì)算公公式。在設(shè)計(jì)中，，引入沖擊系數(shù)（（1+）。當(dāng)豎向活載載包括沖擊擊力時(shí)，系系指將靜活活載乘以沖沖擊系數(shù)。。§4.1基本可變作作用4.1.3汽車沖擊力力沖擊系數(shù)μ可按下式計(jì)計(jì)算：§4.1基本可變作作用4.1.3汽車沖擊力力簡支梁橋的的基頻f的計(jì)算公式式連續(xù)梁橋的的基頻f的計(jì)算公式式連續(xù)梁沖擊擊力引起的的正彎矩和和剪力效應(yīng)應(yīng)時(shí)，采用用f1，負(fù)彎矩采采用f2。§4.1基本可變作作用4.1.3汽車沖擊力力雙塔斜拉橋橋的豎向彎彎曲基頻f的計(jì)算公式式無輔助墩有輔助墩單跨簡支懸懸索橋的豎豎向彎曲基基頻f的計(jì)算公式式§4.1基本可變作作用4.1.4人群荷載公路橋梁的的人群荷載一般取3kN/m2，城市、郊郊區(qū)行人密密集地區(qū)一一般取3.5kN/m2；人群荷載載應(yīng)與汽車車荷載同時(shí)時(shí)考慮，但但不與驗(yàn)算算荷載同時(shí)時(shí)計(jì)算。人行道可以一塊板板為單元，，按標(biāo)準(zhǔn)值值4.0kN/m2的均布荷載載計(jì)算。人群作用于于欄桿上的水水平推力按0.75kN/m考慮。作用于立柱和扶手手的豎向力力按1.0kN/m考慮?！?.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算荷載橫向分分布系數(shù)的的概念它是反映荷荷載橫向分分布程度的的參數(shù)，表表示某根主主梁所承擔(dān)擔(dān)的最大荷荷載是軸重重的倍數(shù)。?！?.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算荷載橫向分分布系數(shù)的的影響因素素梁位荷載類型荷載位置梁的橫向剛剛度§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算荷載橫向分分布系數(shù)的的影響因素素橋梁橫向剛剛度對荷載載橫向分布布系數(shù)的影影響：§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算荷載橫向分分布系數(shù)的的計(jì)算方法法橫向分布的的規(guī)律與結(jié)結(jié)構(gòu)橫向連連結(jié)剛度關(guān)關(guān)系密切，，

目前常常用的荷載載橫向分布布計(jì)算方法法主要有：：梁格系模型型：（1）杠桿原理理法

（2）偏心壓力力法（修正正的偏心壓壓力法）（（3）鉸接板（（梁）法（（4）剛接梁法法平板模型：：（5）比擬正交交異性板法法（G-M法）適用性：不不同條件簡支梁橋的荷載橫向向分布計(jì)算算§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡支梁梁變換法例題：三跨跨等截面連連續(xù)梁，計(jì)計(jì)算第二跨跨的橫向分分布系數(shù)，，則將第二二跨等效為為簡支梁，，然后利用用簡支梁的的橫向分布布計(jì)算理論論，求出P=1作用于第二二跨跨中時(shí)時(shí)的撓度。?！?.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡支梁梁變換法再取一等效效簡支梁，，其跨徑與與連續(xù)梁計(jì)計(jì)算跨徑相相同，其換換算剛度為為，，相相應(yīng)的撓度度為。。根據(jù)剛度等等效，即，，可得等等效簡支梁梁換算慣性性矩的的換算算系數(shù)§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡支梁梁變換法也可取等效效簡支梁的的剛度不變變，計(jì)算等等效跨徑。。即取代替公式中中的l，得出等效效簡支梁跨跨度的換算算系數(shù)§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡支梁梁變換法等效剛度系系數(shù)可查表表得到，則則可算出等等效跨度系系數(shù)。等效簡支梁梁法適應(yīng)于多梁梁式連續(xù)梁梁橋的荷載橫向向分布系數(shù)數(shù)的計(jì)算，，如簡支轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)連續(xù)的小小箱梁、T梁等。§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡支梁梁變換法例題：P98§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法法增大系數(shù)法法是計(jì)算箱箱形梁橋橫橫向分布系系數(shù)的一種種經(jīng)驗(yàn)方法法。將橋跨偏心心荷載，分分解為對稱稱荷載及扭扭轉(zhuǎn)荷載。。由于約束束扭轉(zhuǎn)，斷斷面翹曲受受到約束而而產(chǎn)生正應(yīng)應(yīng)力，一般般為橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)對稱荷荷載產(chǎn)生的的正應(yīng)力的的15%左右，故得得到箱梁各各肋分布荷荷載為：§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法法計(jì)算箱梁截截面剪力是是，考慮翹翹曲扭轉(zhuǎn)剪剪應(yīng)力約占占彎曲剪應(yīng)應(yīng)力的5%，故得到箱箱梁各肋之之剪力荷載載為：§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法法例題：某預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)梁梁橋，截面面采用單箱箱單室截面面，二車道道布載。當(dāng)當(dāng)按整體箱梁分分析時(shí)，荷載橫橫向分布為為：§4.2荷載橫向分布系系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法法例題：某預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)梁梁橋，截面面采用單箱箱單室截面面，二車道道布載。當(dāng)當(dāng)按梁肋分析時(shí)，單肋的荷載橫向向分布為：：§4.3可變作用分分析4.3.2影響線加載載在求得結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力影響響線后，就就可以對影影響線進(jìn)行行加載，求求得可變作作用下各截截面的最大大、最小內(nèi)內(nèi)力。車道荷載加加載。計(jì)算截面面正效應(yīng)時(shí)時(shí)，將集中中力作用在在影響線最最大值處，，將均布荷荷載作用在在正的影響響區(qū)域內(nèi)。。計(jì)算截面負(fù)負(fù)效應(yīng)時(shí)，，將集中力力作用在影影響線最小小值處，將將均布荷載載作用在負(fù)負(fù)的影響區(qū)區(qū)域內(nèi)?！?.3可變作用分分析4.3.2影響線加載載在求得結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力影響響線后，就就可以對影影響線進(jìn)行行加載，求求得可變作作用下各截截面的最大大、最小內(nèi)內(nèi)力。人群荷載為均布荷載載，則將均均布荷載作作用在正的的影響區(qū)域域或負(fù)的影影響區(qū)域即即可得到人人群荷載的的最大值、、最小值。。§4.3可變作用分分析4.3.2影響線加載載單列車在該截面上上引起的截截面彎矩的的最大值、、最小值：：人群荷載在該截面上上引起的截截面彎矩的的最大值、、最小值：：§4.3可變作用分分析4.3.2影響線加載載對于橋梁整整體結(jié)構(gòu)的的汽車效應(yīng)應(yīng)，還應(yīng)考考慮荷載橫橫向分布系系數(shù)、汽車車沖擊系數(shù)數(shù)、車道橫橫向折減系系數(shù)、縱向向折減系數(shù)數(shù)等，則：：將橋梁各截截面得到的的內(nèi)力最大大值、最小小值分布連連線，則得得到橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)的活載載包絡(luò)圖。。§4.4荷載組合§4.4荷載組合§4.4荷載組合作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)對所受受作用的反反應(yīng)，如彎彎矩、扭矩矩、位移等等。作用頻遇值值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件按正常使使用極限狀狀態(tài)短期效效應(yīng)組合設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，采采用的一種種可變作用用代表值，，其值可根根據(jù)在足夠夠長觀測期期內(nèi)作用任任意時(shí)點(diǎn)概概率分布的的0.95分位值確定定。作用準(zhǔn)永久久值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件按正常使使用極限狀狀態(tài)長期效效應(yīng)組合設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，采采用的另一一種可變作作用代表值值，其值可可根據(jù)在足足夠長觀測測期內(nèi)作用用任意時(shí)點(diǎn)點(diǎn)概率分布布的0.5（或略高于于0.5）分位值確確定。分項(xiàng)系數(shù)為保證所所設(shè)計(jì)的的結(jié)構(gòu)具具有規(guī)定定的可靠靠度而在在設(shè)計(jì)表表達(dá)式中中采用的的系數(shù)，，分作用用分項(xiàng)系系數(shù)和抗抗力分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)兩兩大類。?！?.4荷載組合合承載能力力極限狀狀態(tài)下，，作用效效應(yīng)的基基本組合合：§4.4荷載組合合正常使用用極限狀狀態(tài)下，，作用短短期效應(yīng)應(yīng)組合：：§4.4荷載組合合正常使用用極限狀狀態(tài)下，，作用長長期效應(yīng)應(yīng)組合：：§4.4荷載組合合正常使用用極限狀狀態(tài)下，，持久狀狀況應(yīng)力力效應(yīng)組組合：§4.4荷載組合合1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載載1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載載+0.8*1.4*人群荷載載1.2*恒荷載+1.4*