第三章 桥梁设计荷载课件.pptx

1 1 荷载分类铁路桥梁根据荷载出现的概率划分主力、附加力及特殊荷载公路桥梁设计荷载分三类永久作用、可变作用、偶然作用第1页/共35页铁路桥梁荷载第2页/共35页公路桥梁荷载第3页/共35页1.1 永久荷载定义：不随时间变化或变化值与其平均值相比可以忽略不计的荷载，亦称恒载。第4页/共35页1.2 可变荷载定义：在设计使用期内，其值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的荷载基本可变荷载（活载）其它可变荷载分类第5页/共35页 列车活载、汽车荷载、由列车活载或汽车活载引起的动力效应（冲击力）、曲线上的离心力及由活载引起的土侧压力、人群荷载、列车横向摇摆力等。基本可变荷载（活载）第6页/共35页一、列车活载 1.“中活载”（铁路标准活载）（P.25）某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响第7页/共35页2.“ZK活载”第8页/共35页二、汽车荷载q汽车荷载分为公路I级和公路级两个等级。二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路I级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数,车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。第9页/共35页q汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。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、桥台和挡土墙土压力等的 计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。第10页/共35页车道荷载 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。1.公路-I级车道荷载 均布荷载标准值 qk=10.5kN/m；集中荷载标准值 计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN；计算跨径等于或大于50m时，Pk=360kN；计算跨径在5m50m之间时，PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，集中荷载标准值PK应乘以1.2的系数。2.公路-级车道荷载 均布荷载标准值qk 和集中荷载标准值PK 按公路-级车道荷载的0.75倍采用。第11页/共35页车辆荷载第12页/共35页汽车荷载的加载方式 1.车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。2.车道荷载横向分布系数应按照设计车道数如下图布置车辆荷载来进行计算。第13页/共35页桥梁设计车道数第14页/共35页汽车荷载效应的横、纵向折减 1.车道数大于2时，汽车荷载效应可进行折减，但不小于2车道效应。注：折减后的效应不得不小两设计车道的荷载效应。2.计算跨径大于150m时，可按下表进行纵向折减。注：当为多跨连续结构时，整个结构应按最大计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。第15页/共35页 公路桥涵：计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3kN/m2；计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；计算跨径在50m150m之间时，可线性内插。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取为上述值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2三、人群荷载：第16页/共35页 铁路桥涵：1.道碴桥面和明桥面的人行道按4.0KPa，人工养护的道碴桥面尚应考虑养护时人行道的堆碴荷载。2.设计主梁时，人行道的竖向静荷载不与列车活载同时计算；为允许城镇居民通行而加宽的人行道，则应与列车活载同时计算，采用的数值可按实际情况确定。第17页/共35页 铁路：列车竖向动力作用等于列车静活载乘以动力系数（1+）。目前规范规定的动力系数大小与桥型及跨径有关。跨径越大冲击系数越小。公路：根据桥梁的竖向自振频率(结构基频)进行计算。四、冲击力第18页/共35页第19页/共35页 铁路：列车在曲线桥梁上运行时需计算离心力。公路：弯道桥的曲线半径等于或小于250m时应 计算汽车荷载引起的离心力。离心力系数：式中：V为设计速度（Km/h）；R为曲线半径（m）。五、离心力第20页/共35页 分为均匀温差（年温差）和日照温差（梯度温度）。均匀温差应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。日照温差的计算模式公路、铁路有所不同。铁路采用指数模式。六、温度作用第21页/共35页公路梯度温差计算模式：梯度温度作用结构类型T1T2混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装206.7100mm沥青混凝土铺装145.5 砼上部结构和带砼桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差的-0.5倍。第22页/共35页铁路梯度温差计算模式：第23页/共35页七、其他作用铁路列车横向摇摆力；无缝线路长钢轨纵向力：伸缩力、挠曲力；风荷载；支座摩阻力、流水压力及冰压力第24页/共35页1.3 1.3 偶然荷载一、地震力二、无缝线路断轨力；三、脱轨荷载；四、船只、汽车或漂流物撞击力。第25页/共35页2 荷载组合总原则：1.存在的永久荷载均应进行组合2.凡可能出现的基本可变荷载，除个别情况外应进行组合3.纵向力与横向力不同时组合4.对于其它可变荷载的组合，根据同时作用的效应的可能、以及规范的具体规定选择性的组合第26页/共35页一、铁路第27页/共35页第28页/共35页二、公路：第29页/共35页第30页/共35页第31页/共35页第32页/共35页3 荷载的确定与选用桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用对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于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载第33页/共35页THE ENDTHANK YOU!第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页