第三章-作用及作用效應(yīng)組合課件

3.作用及作用效應(yīng)組合3.1作用的分類3.2作用的選定和作用效應(yīng)組合3.3作用的規(guī)定與計(jì)算1可編輯課件PPT3.1作用的分類3.1.1作用定義

作用于橋梁結(jié)構(gòu)的荷載和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因統(tǒng)稱為作用。3.1.2作用分類表3-1作用分類編號(hào)作用分類作用名稱1永久作用結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2預(yù)加力3土的重力4土側(cè)壓力5混凝土收縮和徐變作用6水的浮力7基礎(chǔ)變位作用2可編輯課件PPT續(xù)上表編號(hào)作用分類作用名稱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(cè)壓力12人群荷載13汽車制動(dòng)力14風(fēng)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船舶或漂浮物的撞擊作用21汽車撞擊作用3可編輯課件PPT3.2.1作用的代表值作用代表值一般可分為標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。

3.2作用的選定和作用效應(yīng)組合

作用的分類永久作用可變作用偶然作用代表值標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值、準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值表3-2作用的代表值在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。

在正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用頻遇值作為代表值；按長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用準(zhǔn)永久值作為代表值。4可編輯課件PPT編號(hào)作用分類作用類別作用分項(xiàng)系數(shù)符號(hào)對結(jié)構(gòu)的承載力不利時(shí)對結(jié)構(gòu)的承載力有利時(shí)1永久作用混凝土和圬工結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.21.0鋼結(jié)構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力)1.1或1.22預(yù)加力1.23土的重力4混凝土收縮和徐變作用1.05土側(cè)壓力1.46水的浮力1.07基礎(chǔ)變位作用混凝土和圬工結(jié)構(gòu)0.5鋼結(jié)構(gòu)1.0表3-3作用分項(xiàng)系數(shù)3.2.2作用的設(shè)計(jì)值作用的設(shè)計(jì)值為作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)。5可編輯課件PPT編號(hào)作用分類作用類別作用分項(xiàng)系數(shù)符號(hào)對結(jié)構(gòu)承載力有利和不利1可變作用汽車荷載1.4汽車沖擊力汽車離心力2汽車引起的土側(cè)壓力3人群荷載4汽車制動(dòng)力5風(fēng)荷載1.16流水壓力1.47冰壓力8溫度(均勻溫度和梯度溫度)作用偶然作用支座摩阻力1.0地震作用船舶或漂浮物的撞擊作用續(xù)上表6可編輯課件PPT3.2.3作用效應(yīng)組合（1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合。1）基本組合表3-4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)及設(shè)計(jì)安全等級橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)特大橋、重要大橋一級1.1大橋、中橋、重要小橋二級1.0小橋、涵洞三級0.97可編輯課件PPT作用組合永久作用+汽車荷載+人群荷載(或其他一種可變作用)0.8永久作用+汽車荷載+二種可變作用[除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)]0.7永久作用+汽車荷載+三種可變作用[除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)]0.6永久作用+汽車荷載+四種（及多于四種）可變作用[除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)]0.5表3-5可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)2）偶然組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。（2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種作用效應(yīng)組合。1）作用短期效應(yīng)組合8可編輯課件PPT2）作用長期效應(yīng)組合表3-6可變作用效應(yīng)頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)作用類別頻遇值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)作用類別頻遇值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)汽車荷載(不計(jì)沖擊力)0.70.4溫度梯度作用0.8人群荷載1.0其他作用1.0風(fēng)荷載0.75表3-7可變作用不同時(shí)組合表編號(hào)作用名稱不與該作用同時(shí)參與組合的作用編號(hào)13汽車制動(dòng)力15、16、1815流水壓力13、1616冰壓力13、1518支座摩阻力139可編輯課件PPT

公路橋涵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需作不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。

當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不參與組合；實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)可變作用，或組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。10可編輯課件PPT（1）概念在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比可忽略不計(jì)的作用。（2）內(nèi)容3.3.1永久作用（恒載）1）結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)自重、橋面鋪裝及附屬設(shè)施等。3.3作用的規(guī)定與計(jì)算2）預(yù)加力11可編輯課件PPT對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久作用計(jì)算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于偏心距增大所引起的附加效應(yīng)。在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)加應(yīng)力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。（3）土的重力和土側(cè)壓力但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力的次效應(yīng)。12可編輯課件PPT基礎(chǔ)底面位于透水性地基上的橋梁墩臺(tái)，當(dāng)驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位的浮力；當(dāng)驗(yàn)算地基應(yīng)力時(shí)，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力?；A(chǔ)嵌入不透水性地基的的橋梁墩臺(tái)不考慮水浮力。作用在樁基承臺(tái)底面的浮力，應(yīng)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(yīng)考慮樁的浮力，在計(jì)算承臺(tái)底面浮力時(shí)應(yīng)扣除樁的截面面積。4）水的浮力13可編輯課件PPT當(dāng)不能確定地基是否透水時(shí)，應(yīng)以透水或不透水兩種情況與其他作用組合，取其最不利者。（5）混凝土收縮及徐變作用混凝土收縮的計(jì)算可按結(jié)構(gòu)降溫考慮，混凝土徐變影響的計(jì)算可依據(jù)混凝土應(yīng)力與徐變變形呈直線關(guān)系的假定并確定適當(dāng)?shù)男熳兿禂?shù)來進(jìn)行。（6）基礎(chǔ)變位的影響3.3.2可變作用

（1）概念14可編輯課件PPT在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間而變化或其變化值與平均值相比不可忽略不計(jì)的荷載作用。（2）內(nèi)容

1）汽車荷載及其影響力汽車荷載等級：公路-Ⅰ級和公路-Ⅱ級

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一級公路二級表3-8各級公路橋涵的汽車荷載等級15可編輯課件PPT圖3-2車輛荷載組成：車道荷載和車輛荷載圖3-1車道荷載16可編輯課件PPT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一級公路二級均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk(kN/m)10.57.785集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk(kN）表3-9各級公路橋涵的汽車荷載等級和車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值注：為橋梁計(jì)算跨徑。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，表中集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2。應(yīng)用：整體計(jì)算采用車道荷載；局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。

17可編輯課件PPT車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。加載規(guī)定車道荷載的縱向加載為均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值滿布于使結(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)值只用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線峰值處。

橫向分布系數(shù)按設(shè)計(jì)車道車輛荷載計(jì)算。折減規(guī)定當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)大于2時(shí)，由汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng)應(yīng)進(jìn)行橫向折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩設(shè)計(jì)車道的荷載效應(yīng)。18可編輯課件PPT橫向布置車隊(duì)數(shù)橫向折減系數(shù)橫向布置車隊(duì)數(shù)橫向折減系數(shù)3450.780.670.606780.550.520.50表3-10橫向折減系數(shù)當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，應(yīng)按表規(guī)定的縱向折減系數(shù)進(jìn)行縱向折減。計(jì)算跨徑L（m）縱向折減系數(shù)計(jì)算跨徑L（m）縱向折減系數(shù)150≤L＜400400≤L＜600600≤L＜8000.970.960.95800≤L＜1000L≥10000.940.93表3-11縱向折減系數(shù)19可編輯課件PPT汽車沖擊力當(dāng)汽車以較高速度通過橋梁時(shí)，使橋梁發(fā)生振動(dòng)而造成內(nèi)力和變形增大的現(xiàn)象稱為沖擊作用。

表3-12

鋼筋混凝土、圬工橋涵的沖擊系數(shù)結(jié)構(gòu)基頻沖擊系數(shù)結(jié)構(gòu)基頻沖擊系數(shù)0.050.45《橋規(guī)》規(guī)定：鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺(tái)，應(yīng)計(jì)算汽車的沖擊作用。20可編輯課件PPT當(dāng)填料厚度（包括路面厚度）≥50cm拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)，不計(jì)沖擊作用。汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用0.3。離心力V—設(shè)計(jì)速度

（km/h）R—曲線半徑(m)離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處（公路橋）或軌頂面2m處（鐵路橋）；多車道時(shí)應(yīng)考慮折減。汽車引起的土壓力21可編輯課件PPT汽車制動(dòng)力《橋規(guī)》規(guī)定，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%，但公路-Ⅰ級汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路-Ⅱ級汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于90kN。同向行駛雙車道的汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的兩倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34倍；同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。22可編輯課件PPT2）人群荷載設(shè)有人行道的橋梁，在以汽車荷載計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮人行道上人群荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定采用：當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑L0≤50m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2；當(dāng)L0≥150m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2；當(dāng)50m＜L0＜150m時(shí)，可由線性內(nèi)插得到人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。不等跨的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨徑為準(zhǔn)。城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍。23可編輯課件PPT專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2。人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加應(yīng)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。人行道板（局部構(gòu)件）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。計(jì)算人行道欄桿荷載時(shí)，作用在欄桿立柱頂上的水平推力標(biāo)準(zhǔn)值取0.75kN/m；作用在欄桿扶手上的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值取1.0kN/m。3）風(fēng)荷載4）流水壓力24可編輯課件PPT5）溫度作用6）支座摩阻力在結(jié)構(gòu)使用期間，出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用稱為偶然作用。3.3.3偶然作用（1）地震作用地震區(qū)建造橋梁，必須考慮地震作用。對于地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地區(qū)的公路橋涵，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)大于或等于0.40g地區(qū)的公路橋涵，應(yīng)進(jìn)行專門的抗震研究和設(shè)計(jì)；25可編輯課件PPT（2）船舶或漂浮物的撞擊作用跨越江、河、海灣的橋梁，位于通航河道或有漂流物的河流中的橋梁墩臺(tái)，設(shè)計(jì)