活載效應(yīng)分析

活載效應(yīng)分析第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月本章的主要內(nèi)容4.1基本可變作用4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.3可變作用分析4.4荷載組合第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用

基本可變作用也稱為活載，一般指汽車作用和人群作用。

4.1.1汽車荷載（《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ001-97）》）

舊規(guī)范4個(gè)等級(jí)：汽車10級(jí)、汽車15級(jí)、汽車20級(jí)和汽車超20級(jí)計(jì)算荷載——把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車隊(duì)，對(duì)一般橋梁設(shè)計(jì)起控制作用。驗(yàn)算荷載——偶然地、個(gè)別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，只對(duì)較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用。500kN履帶車（簡(jiǎn)稱履帶50），可多輛，間距>50m掛80、掛100和掛120，按一輛計(jì)算舊規(guī)范第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車車隊(duì)縱向排列第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車的平面尺寸及橫向布置第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月平板掛車和履帶車荷載

新規(guī)范中不再考慮。第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用

4.1.1汽車荷載（《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2015）》）

新規(guī)范公路-Ⅰ級(jí)公路汽車荷載的分級(jí)公路-Ⅱ級(jí)車道荷載汽車荷載車輛荷載集中荷載均布荷載第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅰ級(jí)車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：10.5kN/m集中荷載：計(jì)算跨徑小于等于5m時(shí)，270kN

計(jì)算跨徑大于等于50m時(shí)，360kN

計(jì)算跨徑在5至50m之間時(shí)，直線內(nèi)插。

剪力效應(yīng)應(yīng)再乘以1.2的系數(shù)。第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅱ級(jí)車道荷載其均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)取公路-Ⅰ級(jí)汽車荷載的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值的0.75倍。車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線峰值處。第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范車輛荷載公路—Ⅰ級(jí)和公路—Ⅱ級(jí)車輛荷載均采用一輛總重為550kN的標(biāo)準(zhǔn)車。第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用汽車荷載的選用根據(jù)橋梁所在公路等級(jí)選用。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)公路汽車荷載等級(jí)公路-Ⅰ級(jí)公路-Ⅰ級(jí)公路-Ⅱ級(jí)公路-Ⅱ級(jí)公路-Ⅱ級(jí)4.1.1汽車荷載新規(guī)范第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定車輛的布置——按橋梁寬度確定車道數(shù)第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定橫向折減系數(shù)——車道數(shù)>2，應(yīng)考慮車道折減。但折減后效應(yīng)≥2車道的荷載效應(yīng)?？v向折減系數(shù)——計(jì)算跨徑>150m，應(yīng)考慮縱向折減。多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大跨折減。第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力車輛活載以一定的速度在橋上行駛時(shí)，會(huì)使橋梁發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力作用。這種動(dòng)力作用會(huì)使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時(shí)大。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作用。沖擊作用的大小采用沖擊力來加以衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型以及橋梁結(jié)構(gòu)的型式和跨度等因素的綜合影響，目前還難以精確考慮，只能在橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出近似計(jì)算公式。在設(shè)計(jì)中，引入沖擊系數(shù)（1+）。當(dāng)豎向活載包括沖擊力時(shí)，系指將靜活載乘以沖擊系數(shù)。第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力沖擊系數(shù)μ可按下式計(jì)算：第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力簡(jiǎn)支梁橋的基頻f

的計(jì)算公式連續(xù)梁橋的基頻f

的計(jì)算公式連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩和剪力效應(yīng)時(shí)，采用f1，負(fù)彎矩采用f2。第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力雙塔斜拉橋的豎向彎曲基頻f

的計(jì)算公式無輔助墩有輔助墩單跨簡(jiǎn)支懸索橋的豎向彎曲基頻f

的計(jì)算公式第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.1基本可變作用4.1.4人群荷載公路橋梁的人群荷載一般取3kN/m2，城市、郊區(qū)行人密集地區(qū)一般取3.5kN/m2；人群荷載應(yīng)與汽車荷載同時(shí)考慮，但不與驗(yàn)算荷載同時(shí)計(jì)算。人行道可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0kN/m2的均布荷載計(jì)算。人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN/m考慮。作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN/m考慮。第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)的概念它是反映荷載橫向分布程度的參數(shù)，表示某根主梁所承擔(dān)的最大荷載是軸重的倍數(shù)。第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)的影響因素梁位荷載類型荷載位置梁的橫向剛度第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)的影響因素橋梁橫向剛度對(duì)荷載橫向分布系數(shù)的影響：第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算方法橫向分布的規(guī)律與結(jié)構(gòu)橫向連結(jié)剛度關(guān)系密切，

目前常用的荷載橫向分布計(jì)算方法主要有：梁格系模型：

（1）杠桿原理法

（2）偏心壓力法（修正的偏心壓力法）

（3）鉸接板（梁）法

（4）剛接梁法平板模型：

（5）比擬正交異性板法（G-M法）適用性：不同條件簡(jiǎn)支梁橋的荷載橫向分布計(jì)算第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡(jiǎn)支梁變換法例題：三跨等截面連續(xù)梁，計(jì)算第二跨的橫向分布系數(shù)，則將第二跨等效為簡(jiǎn)支梁，然后利用簡(jiǎn)支梁的橫向分布計(jì)算理論，求出P=1作用于第二跨跨中時(shí)的撓度。第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡(jiǎn)支梁變換法再取一等效簡(jiǎn)支梁，其跨徑與連續(xù)梁計(jì)算跨徑相同，其換算剛度為，相應(yīng)的撓度為。根據(jù)剛度等效，即，可得等效簡(jiǎn)支梁換算慣性矩的換算系數(shù)第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡(jiǎn)支梁變換法也可取等效簡(jiǎn)支梁的剛度不變，計(jì)算等效跨徑。即取

代替公式中的l，得出等效簡(jiǎn)支梁跨度的換算系數(shù)第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡(jiǎn)支梁變換法等效剛度系數(shù)可查表得到，則可算出等效跨度系數(shù)。等效簡(jiǎn)支梁法適應(yīng)于多梁式連續(xù)梁橋的荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算，如簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)的小箱梁、T梁等。第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.1等效簡(jiǎn)支梁變換法例題：P98第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法增大系數(shù)法是計(jì)算箱形梁橋橫向分布系數(shù)的一種經(jīng)驗(yàn)方法。將橋跨偏心荷載，分解為對(duì)稱荷載及扭轉(zhuǎn)荷載。由于約束扭轉(zhuǎn)，斷面翹曲受到約束而產(chǎn)生正應(yīng)力，一般為橋跨結(jié)構(gòu)對(duì)稱荷載產(chǎn)生的正應(yīng)力的15%左右，故得到箱梁各肋分布荷載為：第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法計(jì)算箱梁截面剪力是，考慮翹曲扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力約占彎曲剪應(yīng)力的5%，故得到箱梁各肋之剪力荷載為：第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法例題：某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，截面采用單箱單室截面，二車道布載。當(dāng)按整體箱梁分析時(shí)，荷載橫向分布為：第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.2荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算4.2.2增大系數(shù)法例題：某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，截面采用單箱單室截面，二車道布載。當(dāng)按梁肋分析時(shí)，單肋的荷載橫向分布為：第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載在求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線后，就可以對(duì)影響線進(jìn)行加載，求得可變作用下各截面的最大、最小內(nèi)力。車道荷載加載。計(jì)算截面正效應(yīng)時(shí)，將集中力作用在影響線最大值處，將均布荷載作用在正的影響區(qū)域內(nèi)。計(jì)算截面負(fù)效應(yīng)時(shí)，將集中力作用在影響線最小值處，將均布荷載作用在負(fù)的影響區(qū)域內(nèi)。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載在求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線后，就可以對(duì)影響線進(jìn)行加載，求得可變作用下各截面的最大、最小內(nèi)力。人群荷載為均布荷載，則將均布荷載作用在正的影響區(qū)域或負(fù)的影響區(qū)域即可得到人群荷載的最大值、最小值。第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載單列車在該截面上引起的截面彎矩的最大值、最小值：人群荷載在該截面上引起的截面彎矩的最大值、最小值：第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.3可變作用分析4.3.2影響線加載對(duì)于橋梁整體結(jié)構(gòu)的汽車效應(yīng)，還應(yīng)考慮荷載橫向分布系數(shù)、汽車沖擊系數(shù)、車道橫向折減系數(shù)、縱向折減系數(shù)等，則：將橋梁各截面得到的內(nèi)力最大值、最小值分布連線，則得到橋梁結(jié)構(gòu)的活載包絡(luò)圖。第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.4荷載組合作用效應(yīng)

結(jié)構(gòu)對(duì)所受作用的反應(yīng)，如彎矩、扭矩、位移等。作用頻遇值

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的一種可變作用代表值，其值可根據(jù)在足夠長(zhǎng)觀測(cè)期內(nèi)作用任意時(shí)點(diǎn)概率分布的0.95分位值確定。作用準(zhǔn)永久值

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的另一種可變作用代表值，其值可根據(jù)在足夠長(zhǎng)觀測(cè)期內(nèi)作用任意時(shí)點(diǎn)概率分布的0.5（或略高于0.5）分位值確定。分項(xiàng)系數(shù)

為保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有規(guī)定的可靠度而在設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的