橋梁所受的作用

第四節(jié)

橋梁所受的作用

1.§1.4橋梁的設計作用〔荷載〕

Action(Loads)onBridges1.4.1橋梁作用分類1.4.2作用計算1.4.3作用效應組合2.

一、橋梁作用分類

3.橋梁所受作用示意圖

4.

作用的分類

【永久作用】

permanentaction：量值不隨時間變化或變化值可忽略。如：結構重力，預加應力，混凝土收縮和徐變作用等【可變作用】variableaction：量值隨時間變化且變化值不可忽略。如：汽車荷載、人群荷載、風荷載、溫度作用等【偶然作用】accidentalaction：作用時間短暫，發(fā)生的機率小。如：地震作用、船撞力和汽車撞擊作用5.編號作用分類作用名稱1永久作用結構重力（包括結構附加重力）2預加力3土的重力4土側壓力5混凝土收縮及徐變作用6水的浮力7基礎變位作用8可變作用汽車荷載9汽車沖擊力10汽車離心力11汽車引起的土側壓力12人群荷載13汽車制動力14風荷載15流水壓力16冰壓力17溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用18支座摩阻力19偶然作用地震作用20船只或漂浮物撞擊力21汽車撞擊作用6.

二、作用的計算〔上〕

7.

永久作用結構自重，按設計尺寸和材料的重力密度計算確定。常用材料的重力密度材料種類重力密度（kN/m3）材料種類重力密度（kN/m3）鋼78.5漿砌片石23鋼筋混凝土或預應力混凝土25~26瀝青混凝土23~24混凝土24填土17~188.〔1〕公路橋梁汽車荷載依據(jù)：?公路橋涵設計通用標準?〔JTGD60-2004〕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

汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。橋梁結構整體計算采用車道荷載，橋梁結構局部加載、橋臺等計算采用車輛荷載。二者作用效應不得疊加。9.

汽車荷載

——車道荷載汽車荷載等級均布荷載標準值qk集中荷載標準值Pk公路-I級10.5kN/m

計算跨徑≤5mPk=180kN計算跨徑≥50mPk=360kN公路-II級按公路-I級車道荷載的0.75倍采用10.公路-I級和公路-II級采用相同的車輛荷載550kN立面布置平面布置

汽車荷載

——車輛荷載11.

汽車荷載的橫向布置橫向分布系數(shù)計算時，按圖示的方式進行偏心加載。橫向布置的最大車輛數(shù)不超過設計車道數(shù)。12.汽車荷載折減系數(shù)

橫向布置車道數(shù)

2345678橫向折減系數(shù)10.780.670.60.550.520.5橫向折減系數(shù)縱向折減系數(shù)計算跨徑l（m）

150<l<400400≤l<600600≤l<800800≤l<1000l>1000縱向折減系數(shù)0.970.960.950.940.9313.

城市橋梁汽車荷載

汽車荷載組成：車道荷載和車輛荷載荷載等級劃分為城-A級和城-B級荷載折減系數(shù)：只考慮橫向折減系數(shù)

依據(jù)：?城市橋梁設計荷載標準?CJJ77—9814.城－Ａ級車道荷載城－B級車道荷載15.〔2〕汽車荷載沖擊力

沖擊作用：汽車以較高速度過橋時，由于橋面不平整等原因，引起橋梁結構振動，內(nèi)力增大。沖擊力=汽車荷載標準值×沖擊系數(shù)?！蔡盍虾穸取?.5m的拱橋和重力式墩臺不計沖擊力〕。沖擊系數(shù)μ：豎向動力效應的增大系數(shù)，以結構基頻f為指標。

f<1.5HZμ=0.051.5HZ≤f≤14HZμ=0.1767lnf-0.0157f>14HZμ=0.45

城市橋梁

μ與

l相關16.〔3〕汽車荷載的其它影響力

汽車荷載離心力〔彎橋半徑≤250m〕：車輛荷載標準值×C離心力系數(shù)汽車荷載制動力：剎車時在路面與車輛之間發(fā)生的滑動摩阻力。制動力標準值=加載長度內(nèi)車道荷載的10%。公路一級荷載：制動力標準值≥165kN，公路二級荷載：制動力標準值≥90kN.17.〔4〕人群荷載橋梁計算跨徑（m）人群荷載（kN/m2）≤50m3.0≥150m2.5城市郊區(qū)行人密集區(qū)，人群荷載取上述規(guī)定值的1.15倍。專用人行橋梁，人群荷載標準值為3.5

kN/m218.

二、作用的計算〔下〕

19.中華人民共和國鐵道標準活載〔簡稱“中-活載〞〕ZK-活載鐵路列車荷載20.

風荷載的研究Tay橋跨橋事故〔1879年〕21.TayBridge22.塔科馬橋風毀事件〔1940〕板式鋼梁風速：19m/s扭轉顫振23.Tacomabridge24.

風荷載取值橋梁橫橋向：風荷載標準值=橫橋向風壓×迎風面積橋梁順橋向：可不計橋面系及上承式梁所受的風荷載橋墩：順橋向風荷載值=70%橫橋向風壓×迎風面積橋塔：順橋向風荷載值=橫橋向風壓×迎風面積

風洞試驗25.

溫度作用均勻溫差〔年溫差〕：導致橋梁各截面的均勻溫升或溫降、伸長或縮短。梯度溫差：由日照輻射或驟然溫降所引起。在結構各截面上分布是不均勻，非線性的。26.橋梁結構損傷形態(tài)：落梁、支承連接件破壞、墩臺和根底破壞偶然作用

——地震作用27.橋梁結構的抗震設計地震動峰值加速度≥0.10g地區(qū)的橋涵，抗震設計。地震動峰值加速度≤0.05g地區(qū)的橋涵，簡易設防。28.船舶的撞擊力內(nèi)河船舶撞擊作用內(nèi)河航道等級船舶噸級（t）橫橋向撞擊作用（kN）順橋向撞擊作用（kN）一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七5015012529.廣東南海九江大橋事故

通航孔橋墩：橫橋向撞擊力1200t非通航孔橋墩：橫橋向撞擊力40t【事故鑒定】大橋質(zhì)量優(yōu)良，防撞設計具有前瞻性。30.

三、作用效應組合

31.橋梁極限狀態(tài)設計方法承載能力極限狀態(tài)：作用效應的組合設計值≤承載力設計值正常使用極限狀態(tài)：裂縫寬度、撓度等驗算橋梁結構特大橋、重要大橋大橋、中橋、重要小橋小橋、涵洞設計安全等級一級二級三級結構重要性系數(shù)1.11.00.9橋梁結構的結構重要性系數(shù)32.承載能力極限狀態(tài)——根本組合

γ0——結構重要性系數(shù)SGik——永久作用效應的標準值SQ1k——汽車荷載效應〔含沖擊力、離心力〕的標準值SQjk——其它可變作用效應的標準值Ψc——組合系數(shù)〔0.8—0.7—0.6—0.5〕永久作用與可變作用相結合

γ——分項系數(shù)γGi——1.2γQ1——1.4γQi——1.4〔風荷載取1.1〕33.例：1.1×〔1.2結構重力+1.4汽車荷載+0.8×1.4人群荷載〕1.0×[1.2結構重力+1.4汽車荷載+0.7×(1.4人群荷載+1.1風荷載〕]34.承載能力極限狀態(tài)——偶然組合永久作用與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用相結合。多個偶然作用不同時參與組合，偶然作用的效應分項系數(shù)取1.035.正常使用極限狀態(tài)

——

作用短期效應組合永久作用標準值與可變作用頻遇值相組合汽車荷載〔不計沖擊力〕ψ1=0.7人群荷載ψ1=1.0風荷載ψ1=0.75溫度梯度作用ψ1=0.8其他作用ψ1=1.0ψ1——頻遇值系數(shù)36.正常使用極限狀態(tài)

——

作用長期效應組合永久作用標準值與可變作用準永久值相組合汽車荷載〔不計沖擊力〕ψ2=0.4人群荷載ψ2=0.4風荷載ψ2=0.75溫度梯度作用ψ2=0.8其他作用ψ2=1.0ψ2——準永久值系數(shù)37.習題1計算跨徑l=15.5m的鋼筋混凝土簡支梁，其跨中截面的彎矩標準值為：梁自重作用產(chǎn)生的彎矩標準值MG1k=399.806kN·m；橋面鋪裝、欄桿、人行道等自重〔二期恒載〕作用產(chǎn)生的彎矩標準值MG2k=302.715kN·m；汽車荷載作用〔計入沖擊系數(shù)μ=0.352〕產(chǎn)生的彎矩標準值MQ1k=726.507×1.352=982.237kN·m；人群荷載作用產(chǎn)生的彎矩標準值MQ2k=21.014kN·m。試進行作用效應組合的計算?！?〕承載能力極限狀態(tài)根本組合〔2〕正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合〔3〕正常使用極限狀態(tài)的長期效應組合38.習題2計算跨徑為29.16m的預應力鋼筋混凝土簡支T形截面梁，其支點截面的剪力標準值VG1k=275.71kN；橋面鋪裝、欄桿、人行道等自重作用〔二期恒載〕產(chǎn)生的剪力標準值VG2k=94.92kN；汽車荷載作用〔計入沖擊系數(shù)μ=0.1188〕產(chǎn)生的剪力標準值VQ1k=374.65kN；人群荷載作用產(chǎn)生的剪力標準值VQ2k=16.34kN。試進行作用效應組合計算。

39.習題3主孔凈跨徑為60m的等截面懸鏈線空腹式無鉸拱橋的拱圈為石板拱。在拱圈的拱頂截面上，由荷載作用在單位拱圈寬度上產(chǎn)生的效應標準值見表1-2。試求其根本組合設