《荷载与结构设计方法》.ppt

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1、第六章第六章 其它荷载与作用其它荷载与作用 一、温度作用一、温度作用 二、变形作用二、变形作用 三、爆炸作用三、爆炸作用 四、浮力作用四、浮力作用 五、制动力五、制动力 六、离心力六、离心力 七、预应力七、预应力 八、水压力和流水压力八、水压力和流水压力 九、冻胀力九、冻胀力 十、冰压力十、冰压力一、温度作用一、温度作用(6-6)二、变形作用二、变形作用 变形变形指指外界因素外界因素的影响使结构被迫发生变形的影响使结构被迫发生变形 地基变形地基变形 结构支座位移结构支座位移 混凝土徐变、收缩混凝土徐变、收缩受内部或外部约束受内部或外部约束 结构内力重分布结构内力重分布 制造误差等制造误差等 变

2、形作用效应变形作用效应 静定结构：静定结构：支支座座移移动动、材材料料收收缩缩、制制造造误误差差等等使使结结构构发发生生的的变变形形不不引引起起内内力力、但但引起变形和位移引起变形和位移 超静定结构：超静定结构：支支座座移移动动、材材料料收收缩缩、制制造造误误差差等等使使结结构构发发生生的的变变形形引引起起内内力力、变形和位移变形和位移 变形作用计算变形作用计算按力学基本原理求解按力学基本原理求解 三、爆炸作用三、爆炸作用 爆炸概念爆炸概念 足够快、足够强的能量释放所产生的人们能够听见的空气冲击压力足够快、足够强的能量释放所产生的人们能够听见的空气冲击压力 (包括：核爆炸、普通炸药爆炸、油罐、

3、煤气等的爆炸包括：核爆炸、普通炸药爆炸、油罐、煤气等的爆炸)（非核）爆炸的特点（非核）爆炸的特点 空气冲击波的空气冲击波的作用时间很短作用时间很短、传播过程中、传播过程中强度迅速减小强度迅速减小 爆炸荷载的计算爆炸荷载的计算（爆炸冲击波对地面结构物的作用）（爆炸冲击波对地面结构物的作用）爆心爆心高压波高压波顶盖顶盖前墙前墙 背墙背墙 爆炸发生时反应区内瞬时形成极高的压力与周围未扰动的空气处于爆炸发生时反应区内瞬时形成极高的压力与周围未扰动的空气处于极端的不平衡状态极端的不平衡状态 高压波从爆心向外运动，强烈挤压邻近空气并不断向外扩展的压缩高压波从爆心向外运动，强烈挤压邻近空气并不断向外扩展的压

4、缩空气层空气层 冲击地面建筑物（冲击地面建筑物（前墙承受前墙承受压力压力；背墙、顶盖和侧墙承受；背墙、顶盖和侧墙承受吸力吸力）四、浮力作用四、浮力作用 浮力的计算取决于土的物理特性浮力的计算取决于土的物理特性 考虑地基的透水性考虑地基的透水性 产产生生浮浮力力的的必必要要条条件件：地地下下水水能能否否通通过过土土的的空空隙隙、连连通通或或溶溶入入到到结构基底结构基底浮力的计算浮力的计算 浮力浮力=物体排开水的体积物体排开水的体积 结构物基底单位面积上的水浮力：结构物基底单位面积上的水浮力：pbuo=whw red 结构物底基总浮力：结构物底基总浮力：P=pbuo F底面底面 redred浮力折

5、减系数，浮力折减系数，非岩石地基非岩石地基 red=1.0 岩石地基岩石地基 red=0.35 0.95五、制动力五、制动力1 1、汽车制动力、汽车制动力 汽车制动力汽车制动力 汽车刹车时在车轮与路面之间产生的滑动摩擦力汽车刹车时在车轮与路面之间产生的滑动摩擦力 汽车制动力计算汽车制动力计算 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）汽车荷载制动力汽车荷载制动力 按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算 一一个个设设计计车车道道上上由由汽汽车车荷荷载载产产生生的的制制动动力力标标准准值值按按规规范范规规定定的的车车道道荷荷载载标标准

6、准值值在在加加载载长长度度上上计计算算的的总总重重力力的的10%10%计计算算，但但公公路路-I-I级级汽汽车车荷荷载载的的制制动动力力标标准准值值不不得得小小于于165KN165KN；公公路路-II-II级级汽汽车车荷荷载载的的制制动动力力标标准准值不得小于值不得小于90KN90KN。同同向向行行驶驶双双车车道道的的汽汽车车荷荷载载制制动动力力标标准准值值为为一一个个车车道道制制动动力力标标准准值值的的2 2倍；倍；同同向向行行驶驶三三车车道道的的汽汽车车荷荷载载制制动动力力标标准准值值为为一一个个车车道道制制动动力力标标准准值值的的2.342.34倍；倍；同同向向行行驶驶四四车车道道的的汽

7、汽车车荷荷载载制制动动力力标标准准值值为为一一个个车车道道制制动动力力标标准准值值的的2.682.68倍倍 汽车制动力的作用位置汽车制动力的作用位置 一般制动力的着力点在桥面以上一般制动力的着力点在桥面以上1.2m1.2m处处 计算墩台时计算墩台时 不计由此产生的竖向力和弯矩不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至支座中心或支座底座面上制动力可移至支座中心或支座底座面上 计算刚构桥、拱桥时计算刚构桥、拱桥时 不计由此产生的竖向力和弯矩不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至桥面上制动力可移至桥面上2 2、吊车制动力、吊车制动力WG+Q Pmax Pmin横向水平制动力横向水平制动力横向水平制动力横

8、向水平制动力L 吊车竖向荷载（标准值）吊车竖向荷载（标准值）当当吊吊车车起起重重量量达达额额定定起起重重量量（Q Q），且且小小车车行行使使到到大大车车桥桥一一端端的的极极限限位位置置时时，吊吊车车轮轮子子作作用用于于该该边边柱柱吊吊车车梁梁轨轨道道上上的的压压力力达达最最大大最最大大轮轮压压P Pmaxmax ；此时另一端轨道上的轮压达最小；此时另一端轨道上的轮压达最小 最小轮压最小轮压P Pminmin。（图）（图）2(Pmax+Pmin )=(G+Q)+W 吊车横向水平制动力吊车横向水平制动力-小车制动或启动时小车轮子与桥架之间产生的滑动摩擦力小车制动或启动时小车轮子与桥架之间产生的滑动

9、摩擦力 （图）（图）小车总制动力小车总制动力 T0=N(G+Q)/2 每个轮子作用于吊车梁上横向水平荷载：每个轮子作用于吊车梁上横向水平荷载：T Tx=T0/4=N/8 (G+Q)=N(G+Q)N N 制动系数制动系数，按，按GB50009-2001GB50009-2001取用取用 软钩吊车：软钩吊车：当吊车额定起重量当吊车额定起重量Q Q 10t10t时时,N=0.12 当吊车额定起重量当吊车额定起重量Q=16Q=16 50t50t时时,N=0.10 当吊车额定起重量当吊车额定起重量Q Q 7575t t时时,N=0.08 硬钩吊车：硬钩吊车：N N=0.20=0.20六、离心力六、离心力

10、离心力离心力-弯道桥（弯道桥（曲率半径曲率半径250m250m时时考虑）考虑）m F离离H=F离离=-F惯惯=-ma=-m 2R=-m(v/R)2R=-mg.v2/(gR)离心力离心力 H=车辆重量车辆重量P P 离心系数离心系数C C离心系数离心系数C=v2/(gR)C=V2/(127R)单位换算单位换算:v:m/s km/h;g:m/s2;R:m 作用位置作用位置：车辆重心处，一般为桥面以上：车辆重心处，一般为桥面以上1.2m1.2m处处七、预应力七、预应力 2.全预应力混凝土和部分预应力混凝土全预应力混凝土和部分预应力混凝土3.有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土和无

11、粘结预应力混凝土 有粘结预应力混凝土系指预应力钢筋与其周围的混凝土有可靠的粘结强度，使得在荷载作用下预应力钢筋与其周围的混凝土有共同的变形。先张法预应力混凝土及后张灌浆的预应力混凝土都是有粘结预应力混凝土。无粘结预应力混凝土系指预应力钢筋与其周围的混凝土没有任何粘结强度，在荷载作用下预应力钢筋与其周围的混凝土各自变形。这种预应力混凝土采用的预应力筋全长涂有特制的防锈油脂，并套有防老化的塑料管保护。无粘结预应力技术克服了一般后张法预应力构件施工工艺的缺点。因为后张法预应力混凝土构件需要有预留孔道、穿筋、灌浆等施工工序，而预留孔道(尤其是曲线形孔道)和灌浆都比较麻烦，灰浆漏灌还易造成事故隐患。因此

12、，若将预应力钢筋外表涂以防腐油脂并用油纸包裹，外套塑料管，它就可以像普通钢筋一样直接按设计位置放入钢筋骨架内，并浇灌混凝土；这种钢筋就是无粘结预应力钢筋，当混凝土达到规定的强度(如不低于混凝土设计强度等级的75%)，即可对无粘结预应力钢筋进行张拉，建立预应力。无粘结预应力钢筋外涂油脂的作用是减少摩擦力，并能防腐，故要求它具有良好的化学稳定性，温度高时不流淌，温度低时不硬脆。无粘结预应力钢筋一般采用工业化生产。由于无粘结预应力混凝土技术综合了先张法和后张法施工工艺的优点，因而具有广阔的发展前景。4.体内预应力混凝土和体外预应力混凝土体内预应力混凝土和体外预应力混凝土八、水压力和流水压力八、水压力和流水压力九、冻胀力九、冻胀力十、冰压力十、冰压力