桥梁的设计作用荷载.ppt

【模块编号】MU-02-01MU-02-01ModularUnit-0201桥梁设计的作用（荷载）桥梁设计的作用（荷载）1【模块编号】MU-02-01MU-02-01主主要要内内容容1、作用（荷载）的概念与分类、作用（荷载）的概念与分类2、“桥规桥规”关于作用的有关规定关于作用的有关规定3、新、旧、新、旧“桥规桥规”的对比的对比“85桥规桥规”设计荷载简介设计荷载简介2【模块编号】MU-02-01MU-02-011、作用（荷载）的概念与分类、作用（荷载）的概念与分类作用作用(旧规范称旧规范称“荷载荷载”）的概念的概念使结构产生内力或变形的因素。使结构产生内力或变形的因素。分为直接作用、间接作用。分为直接作用、间接作用。直接作用，可称直接作用，可称“荷载荷载”。作用的分类：作用的分类：永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用3【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于1】荷载的确定与选用荷载的确定与选用必须考虑到：必须考虑到：桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用；桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用；主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性；主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性；对长、短桥跨的不同影响；对长、短桥跨的不同影响；对对于于大大跨跨结结构构必必须须注注意意结结构构实实际际工工作作状状态态中中可可能能遇遇到的一些复杂而巨大的荷载；到的一些复杂而巨大的荷载；4【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于1】作用分类表作用分类表编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称1永久作用永久作用结构重力结构重力（包括结构附加重力）（包括结构附加重力）15可变作用可变作用流水压力流水压力2预加力预加力16冰压力冰压力3土的重力土的重力17温度（均匀、梯度）作用温度（均匀、梯度）作用4土侧压力土侧压力18支座摩阻力支座摩阻力5混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩及徐变作用19偶然作用偶然作用地震作用地震作用6水的浮力水的浮力20船只或漂流物的撞击作用船只或漂流物的撞击作用7基础变位作用基础变位作用21汽车撞击作用汽车撞击作用8可变作用可变作用汽车荷载汽车荷载9汽车冲击力汽车冲击力10汽车离心力汽车离心力11汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力12人群荷载人群荷载13汽车制动力汽车制动力14风荷载风荷载5【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于1】各类作用的定义各类作用的定义永久作用永久作用在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化值与平均值在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计。比较可忽略不计。永久作用（或荷载）的取值永久作用（或荷载）的取值具有具有随机性随机性如，构件自重，由于材料容重的变化和构件尺寸的偏如，构件自重，由于材料容重的变化和构件尺寸的偏差可能与计算值不符，是随机变量。差可能与计算值不符，是随机变量。可变作用可变作用在设计基准期内量值随时间变化，且变化值与平均值比较在设计基准期内量值随时间变化，且变化值与平均值比较不可忽略。不可忽略。作用于桥梁上的车辆荷载和人群荷载的作用位置和数值大作用于桥梁上的车辆荷载和人群荷载的作用位置和数值大小都是变化的，其小都是变化的，其随机性随机性是是很明显很明显的。的。偶然作用偶然作用在设计基准其内出现的概率很小，一旦出现其值很大，且在设计基准其内出现的概率很小，一旦出现其值很大，且持续时间很短。持续时间很短。如，罕遇地震，如，罕遇地震，车辆车辆或船舶撞击力等。或船舶撞击力等。6【模块编号】MU-02-01MU-02-012 2、“桥规桥规”关于作用的有关规定关于作用的有关规定2-1可变作用汽车荷载可变作用汽车荷载汽车荷载分为汽车荷载分为公路公路I级级和和公路公路II级级两个等级。两个等级。汽车荷载由汽车荷载由车道荷载车道荷载和和车辆荷载车辆荷载组成。组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载；压力等的计算采用车辆荷载；车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。7【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2.1】车道荷载车道荷载车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，按下列规定取值：车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，按下列规定取值：公路公路I级车道荷载的均布荷载标准值为级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kNm；集中荷载集中荷载标准值标准值Pk按以下规定选取：按以下规定选取：a.桥涵计算跨径小于或等于5m时，Pk180kN；b.桥涵计算跨径等于或大于50m时，Pk360kN；c桥涵计算跨径大于5m、小于50m时，Pk值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘以计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘以1 12 2的系数。的系数。公路公路II级级车道荷载的均布荷载标准值车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值和集中荷载标准值Pk，为为公路一公路一I级级车道荷载的车道荷载的0.75倍。倍。车道荷载的均布荷载标准值应车道荷载的均布荷载标准值应满布满布于使结构产生最不利效应的于使结构产生最不利效应的同号影同号影响线响线上；集中荷载标准值上；集中荷载标准值只作用只作用于相应影响线中于相应影响线中一个影响线峰值一个影响线峰值处。处。8【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2.1】车辆荷载车辆荷载公路公路I、II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。9【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2.1】车辆荷载主要技术指标车辆荷载主要技术指标10【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】作用代表值作用代表值根根据据规规范范规规定定，结结构构或或结结构构构构件件设设计计时时，针针对对不不同同设设计计目目的的所采用的各种作用规定值：所采用的各种作用规定值：它包括作用标准值、准永久值、频遇值。它包括作用标准值、准永久值、频遇值。可变作用：可变作用：根据不同的极限状态采用；根据不同的极限状态采用；永久作用、偶然作用：永久作用、偶然作用：采用标准值作为代表值；采用标准值作为代表值；作用标准值作用标准值:基基本本代代表表值值，可可根根据据设设计计基基准准期期内内最最大大值值概概率率分分布布的的某某一一分分位位（概概率率，百分比）值确定。百分比）值确定。正正常常使使用用极极限限状状态态短短期期效效应应组组合合设设计计时时，采采用用的的一一种种可可变变作作用用代代表表值值，其其值值可可根根据据在在足足够够长长观观测测期期内内作作用用任任意意时时点点概概率率分分布布的的0.95（或或略略高高于于0.5）分位值确定。）分位值确定。准永久值准永久值:正正常常使使用用极极限限状状态态长长期期效效应应组组合合设设计计时时，采采用用的的另另一一种种可可变变作作用用代代表表值值，其其值值可可根根据据在在足足够够长长观观测测期期内内作作用用任任意意时时点点概概率率分分布布的的0.5（或或略略高高于于0.5）分位值确定。）分位值确定。对于同一可变作用，有：对于同一可变作用，有：标准值频遇值准永久值标准值频遇值准永久值11【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】汽车荷载的折汽车荷载的折减减12【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】人群荷载人群荷载人群荷载标准人群荷载标准1）L50m:3.0kN/m2；2）L150m:2.5kN/m2；3）L:50150m:按上述值内插按上述值内插；4）城镇郊区等行人密集处，按上述标准的）城镇郊区等行人密集处，按上述标准的1.15倍倍取值。取值。5）专用人行桥：）专用人行桥：3.5kN/m26）人行道板局部验算：人行道板局部验算：以以4.0kN/m2布置；布置；计算栏杆时的荷载：计算栏杆时的荷载：作用在栏杆柱顶的水平推力取作用在栏杆柱顶的水平推力取0.75kN/m，作用在栏杆扶手上的竖向力取作用在栏杆扶手上的竖向力取1.0kNm。13【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】偶然作用偶然作用根据实际需求，考虑地震、船舶（漂流物）、根据实际需求，考虑地震、船舶（漂流物）、汽车等的撞击。汽车等的撞击。汽车的撞击汽车的撞击指对桥本身的局部构件撞击；指对桥本身的局部构件撞击；旧规范（旧规范（85桥规）不考虑汽车撞击；桥规）不考虑汽车撞击；14【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】作用效应的组合作用效应的组合组合的基本原则组合的基本原则1、“最不利最不利”原则：对结构的影响是有利的可变作用，不原则：对结构的影响是有利的可变作用，不参加组合；参加组合；2、施工阶段的效应，根据施工的实际情况选择；、施工阶段的效应，根据施工的实际情况选择；3、多个偶然作用，不同时组合；、多个偶然作用，不同时组合；承载能力极限状态设计时，有两种作用效应组合：承载能力极限状态设计时，有两种作用效应组合：1）基本组合）基本组合永久作用永久作用（设计值效应）（设计值效应）与可变作用与可变作用（设计值效应）（设计值效应）的组合；的组合；2）偶然组合）偶然组合永久作用永久作用（标准值效应）（标准值效应）与可变作用与可变作用（某代表值效应）（某代表值效应）、一种偶、一种偶然作用然作用（标准值效应）标准值效应）的组合；的组合；15【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于2】作用效应的组合作用效应的组合（续）（续）正常使用极限状态设计时，有两种作用效应组合：正常使用极限状态设计时，有两种作用效应组合：作用短期效应组合作用短期效应组合永久作用永久作用（标准值效应）标准值效应）与可变作用与可变作用（频遇值效应）（频遇值效应）的组合；的组合；作用短期效应组合作用短期效应组合永久作用永久作用（标准值效应）标准值效应）与可变作用与可变作用（准永久值效应）（准永久值效应）的组合；的组合；组合系数组合系数所谓组合，所谓组合，并非简单的并非简单的相加（减）：相加（减）：根据结构的重要性，以及各个作用效应的各自特点，选择根据结构的重要性，以及各个作用效应的各自特点，选择不同的组合系数。不同的组合系数。16【模块编号】MU-02-01MU-02-013、【附录】【附录】“85桥规桥规”设计荷载简介设计荷载简介荷载分类荷载分类根据荷载出现的概率划分：根据荷载出现的概率划分：主要荷载、次要荷载及特殊荷载主要荷载、次要荷载及特殊荷载“8585桥规桥规”设计规范划分：设计规范划分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载、可变荷载、偶然荷载17【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】永久荷载永久荷载永久荷载的含义：永久荷载的含义：桥梁使用期内，位置、大小、方向不随时间变化桥梁使用期内，位置、大小、方向不随时间变化或变化很小可以忽略不计的荷载。或变化很小可以忽略不计的荷载。主要类型主要类型主梁结构自重、桥面铺装及附属设施；主梁结构自重、桥面铺装及附属设施；土重、土压力、体内、外预应力、混凝土收缩、徐土重、土压力、体内、外预应力、混凝土收缩、徐变影响、基础变位影响等；变影响、基础变位影响等；18【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】可变荷载可变荷载基本可变荷载（活载）基本可变荷载（活载）桥梁的使用荷载：车辆、人群、以及由车辆间接引起桥梁的使用荷载：车辆、人群、以及由车辆间接引起的荷载的荷载汽车、挂车、履带车、人群及特种车辆，对弯桥考虑汽车、挂车、履带车、人群及特种车辆，对弯桥考虑离心力（离心系数离心力（离心系数V2/127R）、）、冲击力（冲击系数）冲击力（冲击系数）其他可变包括：其他可变包括：汽车制动力（支座有关，行车方向、汽车制动力（支座有关，行车方向、1.2米）、支座摩米）、支座摩阻力、温度、风荷载、水压力等阻力、温度、风荷载、水压力等风力风力-中小桥按静风压计算，大桥按动力计算中小桥按静风压计算，大桥按动力计算汽车制动力汽车制动力-计算支座及桥墩时使用计算支座及桥墩时使用温度影响力温度影响力-日照及常年温差日照及常年温差支座摩阻力、流水压力及冰压力支座摩阻力、流水压力及冰压力-计算桥墩时使用计算桥墩时使用19【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】基本可变荷载基本可变荷载（一）车辆荷载（一）车辆荷载-按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载1、计算荷载：（车列荷载）、计算荷载：（车列荷载）汽车汽车-10级、级、汽车汽车-15级、汽车级、汽车-20级、汽车超级、汽车超-20级；级；一列车队中可以有多辆车，全桥可以有多列车队。一列车队中可以有多辆车，全桥可以有多列车队。2、验算荷载：、验算荷载：履带履带-50、挂车、挂车-80、挂车、挂车-100和挂车和挂车-120。全桥只允许布置一辆车。全桥只允许布置一辆车。3、车辆荷载的选用及布载规定、车辆荷载的选用及布载规定车辆的选用按公路的等级。汽车荷载平面布置、车辆的选用按公路的等级。汽车荷载平面布置、车辆的布置车辆的布置按桥梁宽度确定车道数；车辆荷载按桥梁宽度确定车道数；车辆荷载的折减。的折减。20【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】基本可变荷载基本可变荷载（续）（续）（二）人群荷载（二）人群荷载公路桥涵公路桥涵3kN/m2，城市郊区城市郊区3.5kN/m2人群荷载只与计算荷载同时考虑人群荷载只与计算荷载同时考虑人行道板人行道板-以以1.2kN集中竖向力作用在一块板上进行验算集中竖向力作用在一块板上进行验算计算栏杆计算栏杆-水平推力水平推力0.75kN/m，作用在栏杆柱顶，竖向力作用在栏杆柱顶，竖向力1kNm，作用在上部扶手。作用在上部扶手。（三）汽车冲击力（三）汽车冲击力目前规范规定与桥型及跨径有关目前规范规定与桥型及跨径有关跨径越大冲击系数越小跨径越大冲击系数越小理论上应与结构自振频率有关理论上应与结构自振频率有关（四）离心力（四）离心力曲线桥梁半径小于曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车荷载的离心力米时应计算汽车荷载的离心力（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力-计算桥台计算桥台时使用时使用21【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】偶然荷载偶然荷载偶然荷载偶然荷载地震力（设计烈度地震力（设计烈度78度）度）、船舶撞击力、漂流物撞击力。、船舶撞击力、漂流物撞击力。22【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】汽车荷载汽车荷载车队车队23【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】汽车荷载平面尺寸及横向布置汽车荷载平面尺寸及横向布置24【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】验算荷载的纵向排列、横向布置验算荷载的纵向排列、横向布置25【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】荷载组合荷载组合根据各种荷载重要性的不同及同时作用的可能性，极限状态根据各种荷载重要性的不同及同时作用的可能性，极限状态设计考虑荷载安全系数设计考虑荷载安全系数,5种荷载组合：种荷载组合：组合组合（主要组合）（主要组合）汽车汽车+人群人群+永久荷载一种或几种永久荷载一种或几种组合组合（附加组合附加组合）汽车汽车+人群人群+永久荷载一种或几种永久荷载一种或几种+其他可变荷载其他可变荷载组合组合（验算组合）（验算组合）挂车（履带）挂车（履带）+结构自重、预应力、土重及土侧压力组合结构自重、预应力、土重及土侧压力组合组合组合（偶然组合）偶然组合）汽车汽车+人群人群+永久荷载一种或几种永久荷载一种或几种+偶然荷载撞击力偶然荷载撞击力组合组合结构自重、预应力、土重及土侧压力的一种或几种结构自重、预应力、土重及土侧压力的一种或几种+地震力组合地震力组合26【模块编号】MU-02-01MU-02-01【属于【属于3】【附录】【附录】荷载组合荷载组合（续）（续）荷载组合的应用荷载组合的应用承载能力极限状态承载能力极限状态荷载安全系数，反映抵抗能力。以是否荷载安全系数，反映抵抗能力。以是否“崩溃崩溃”为判据为判据；正常使用极限状态正常使用极限状态材料允许应力，反映材料强度。控制变形、倾覆、裂缝等；材料允许应力，反映材料强度。控制变形、倾覆、裂缝等；27