作用及作用效應組合

作用及作用效應組合第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日

第一節(jié)作用的分類

一、作用的定義作用：我國現(xiàn)行《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60一2004)中將作用于橋梁結構的荷載和引起結構外加變形或約束變形的原因統(tǒng)稱為作用。作用是施加在結構上的一組集中力或分布力，或引起結構外加變形或約束變形的原因，前者稱直接作用，亦稱荷載，后者稱間接作用第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、作用的分類：永久作用、可變作用和偶然作用第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日1、永久作用(恒載)：是在結構使用期間，其量值不隨時間而變化或其變化值與平均值比較可忽略不計的作用。永久作用的量值是指其作用位置、大小和方向。⑴作用于橋梁上部結構永久作用：主要是結構物自重、橋面鋪裝及附屬設備的重力(人行道板、欄桿、扶手、燈柱等)、長期作用于結構上的人工預加力以及混凝土收縮和徐變作用、基礎變位作用。⑵作用于橋梁下部結構的永久作用：主要是上部結構傳給支座的永久作用、墩臺的自重。⑶作用于墩臺上的永久作用：土重及土側(cè)壓力、水浮力(水中墩臺)。第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、可變作用(活載)：是在結構使用期間，其量值隨時間而變化，或其變化值與平均值比較不可忽略不計的作用，主要包括汽車荷載及其影響力、自然和人為產(chǎn)生的各種變化力。3、偶然作用：是在結構使用期間，出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大旦持續(xù)時間很短的作用。偶然作用主要是地震作用、船舶或漂流物的撞擊作用、汽車撞擊作用。第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)作用的選定和作用效應組合一、作用的代表值作用具有變異性，但在結構設計時，不可能直接引用作用隨機變量或隨機過程的各類統(tǒng)計參數(shù)通過復雜的計算進行設計，作用代表值就是為結構設計而給定的量值。設計的要求不同，采用的作用代表值也可不同，這樣可以更確切、合理地反映作用對結構在不同設計要求下的特點。第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑴作用的代表值一般可分為標準值、頻遇值和淮永久值。⑵作用的標準值是作用的基本代表值。⑶頻遇值和準永久值一般可以在標準值的基礎上計人不同的系數(shù)后得到。⑷永久作用被近似地認為在設計基準期內(nèi)(公路橋涵結構的設計基準期為100年)是不變的．它的代表值只有一個，即標準值。第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑸可變作用應根據(jù)不同的極限狀態(tài)分別采用不同的代表值，即可取標準值、頻遇值和準永久值作為其代表值。①在承載能力極限狀態(tài)設計及按彈性階段計算結構強度時應采用的標準值作為代表值。②在正常使用極限狀態(tài)按短期效應（頻遇)組合設計時，應采用頻遇值作為代表值，其值為標準值乘以小于1的頻遇值系數(shù)ψ1，③按長期效應(準永久)組合設計時，應采用準永久值作為代表值，其值為標準值乘以小于ψ1

的準永久值系數(shù)ψ2。第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日

⑹偶然作用的代表值為其標準值。二、作用的設計值

作用的設計值為作用的標準值乘以相應的作用分項系數(shù)第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、作用效應組合

前面簡述了橋梁結構中各種可能出現(xiàn)的作用，顯然這些作用并非全部同時作用于橋梁結構上，因此，在設計中應分清哪些作用是恒久存在的、經(jīng)常出現(xiàn)的，哪些作用是偶然出現(xiàn)或者只在特殊情況下才發(fā)生的。根據(jù)各種作用重要性的不同和同時作用的可能性，《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60一2004)規(guī)定了以下幾種作用效應組合，以供設計時選擇：第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日1、公路橋涵結構按承載能力極限狀態(tài)設計時，應采用以下兩種作用效應組合。①基本組合：永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合，其效應組合表達式如下所示：第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日②偶然組合：永久作用標準值效應與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值效應相組合。(2)公路橋涵結構按正常使用極限狀態(tài)設計時，應根據(jù)不同的設計要求，采用以下兩種作用效應組合。①作用短期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合，其效應組合表達式為，第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日

②作用長期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為：第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)作用的規(guī)定與計算一、永久作用永久作用(也稱恒載)是在結構使用期間，其量值不隨時間而變化或其變化值與平均值比較可忽略不計的作用。永久作用的量值是指其作用位置、大小和方向。作用于橋梁上部結構的永久作用，主要是結構物自重、橋面鋪裝及附屬設備的重力(人行道板、欄桿、扶手、燈柱等)、長期作用于結構上的人工預加力以及混凝土收縮和徐變作用、基礎變位作用。作用于橋梁下部結構的永久作用，主要是上部結構傳給支座的永久作用、墩臺的自重、作用于墩臺上的土重及土側(cè)壓力、水浮力(水中墩臺)。

第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日1．結構重力結構物自重、橋面鋪裝及附屬設備的重力的標準值可按結構物的實際體積乘以其材料的重度計算。材料的重度可按表3—7采用。第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日2．預加力對于頂應力混凝土橋梁結構，頸加力在結構進行正常使用極限狀態(tài)設計和使用階段構件應力計算時、應作為永久作用討論其主效應和次效應．并計入相應階段的預應力損失，但不計由于預應力偏心距增大引起的附加效應。在結構進行承載能力極限狀態(tài)設計時，預應力不作為作用，而將預應力鋼筋作為結構抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結構中，仍需考慮預加力引起的次效應。第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日3．土的重力和土側(cè)壓力

作用于墩臺上的土的重力標準值為作用于墩臺基礎頂面土的體積乘以土的重度力可參照《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60一2004)有關規(guī)定計算。(1)靜土壓力在計算傾覆和滑動穩(wěn)定時，墩、臺、擋土墻前側(cè)地面以下不受沖刷部分土的側(cè)壓力可按靜土壓力計算。其標準值可按下列公式計算：第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日(2)主動土壓力①作用在橋臺、擋土墻前后的主動土壓力標準值，當土層特性無變化時按下式計算：第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日②作用在橋臺、擋土墻前后的主動土壓力標準值，當土層特性有變化或受水位影響時宜分層計算土的側(cè)壓力。③壓實填土重力的豎向和水平壓力強度豎向壓力強度標準值：第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日(3)承受土側(cè)壓力的柱式墩臺，作用在每根柱上的土壓力計算寬度的計算(圖3—2)。

第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日4．水的浮力水的浮力可按下列規(guī)定采用：(1)基礎地面位于透水性地基上的橋梁墩臺，當驗算穩(wěn)定時，當驗算地基應力時，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力。(2)基礎嵌入不適水性地基的橋梁墩臺不考慮水的浮力。(3)作用在樁基承臺底面的浮力，應考慮全部底面積。對樁嵌入不透水地基并灌注混凝土封閉者，不應考慮樁的浮力，在計算承臺底面浮力時應扣除樁的截面面積。(4)當不能確定地基是否透水時，應以透水或不透水兩種情況與其他作用組合，取其最不利者。

第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日另外，混凝土收縮和徐變作用在外部超靜定的混凝土結構及復合橋梁等結構中是必然產(chǎn)生的，而且是長期作用的，可參照《橋規(guī)》有關規(guī)定計算。對于超靜定結構，當考慮由于基礎壓密等引起的長期變形影響時，應根據(jù)最終位移量計算構件的效應。第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、可變作用可變作用(也稱活載)是在結構使用期間，其量值隨時間而變化，或其變化值與平均值比較不可忽略不計的作用，主要包括汽車荷載及其影響力、自然和人為產(chǎn)生的各種變化力。1．汽車荷載及其影響力(1)汽車荷載汽車荷載分為公路—I級和公路—II級兩個等級，由車道荷載和車輛荷載組成。第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日

車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，橋梁結構的整體計算采用車道荷載，橋梁結構的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算采用車輛荷載，車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。車道荷載的計算圖示如圖車輛荷載的計算圖式如圖第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日公路橋涵的汽車荷載等級和車道荷載標準值第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日(2)汽車沖擊力汽車以較高的速度駛過橋梁時，橋梁產(chǎn)生的應力與變形比大小相等的靜載引起的要大一些．這是因為汽車荷載不是慢慢地增加，而是以較快的速度突然加載于橋上，因而使橋梁發(fā)生振動。同時，由于橋面不平整、車輪不圓以及發(fā)動機抖動等原因，也會使橋梁結構發(fā)生振動。這種由于荷載的動力作用使橋梁發(fā)生振動而造成內(nèi)力加大的現(xiàn)象稱為沖擊作用。也就是說，橋梁不僅承受車輛荷載的重力作用、還受到一種沖擊力。鑒于目前對沖擊作用還不能從理論上作出符合實際的精確計算，只能采用粗略的近似方法，即以沖擊系數(shù)μ來計及荷載的沖擊作用。第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日《橋規(guī)》中規(guī)定：鋼橋、鋼筋混凝土及預應力混凝土橋、圬工拱橋等上部構造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺，應計算汽車的沖擊作用；填料厚度(包括路面厚度)等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺不計沖擊力。汽車荷載的沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)μ，按下表采用第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑶汽車離心力位于曲線上的橋梁，當曲線半徑等于或小于250m時，應計算汽車荷載引起的離心力。汽車荷載離心力標準值為車輛荷載(不計沖擊力)標準值乘以離心力系數(shù)c，離心力系數(shù)控下式計算：第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑷汽車引起的土壓力

汽車荷載引起的土壓力采用車輛荷載加載，并可按下列規(guī)定計算：①車輛荷載在橋合成擋土墻后填土的破壞棱體上引起的土側(cè)壓力，可按下式換算成等代均布土層厚度(m)計算：第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日(5)汽車制動力第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第五十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第六十頁，共六十五頁，202