第三章桥梁的设计作用.pptx

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1、编编 号号作作 用用 分分 类类作作 用用 名名 称称1永久作用永久作用结构重力（包括结构附加重力）结构重力（包括结构附加重力）2预加力预加力3土的重力土的重力4土侧压力土侧压力5混凝土收缩和徐变作用混凝土收缩和徐变作用6水的浮力水的浮力7基础变位作用基础变位作用表表3-1 3-1 作用分类作用分类 作用的分类：作用的分类：第一节第一节 规范中有关设计作用的规定规范中有关设计作用的规定第1页/共51页编编 号号作作 用用 分分 类类作作 用用 名名 称称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1

2、3汽车制动力汽车制动力14风荷载风荷载15流水压力流水压力16冰压力冰压力17温度（均匀温度和梯度温度）作用温度（均匀温度和梯度温度）作用18支座摩阻力支座摩阻力19偶然作用偶然作用地震作用地震作用20船舶或漂浮物的撞击作用船舶或漂浮物的撞击作用21汽车撞击作用汽车撞击作用第一节第一节 规范中有关设计作用的规定规范中有关设计作用的规定第2页/共51页作用的代表值作用的代表值结构或构件设计时，针对不同设结构或构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值。计目的所采用的各种作用规定值。标准值标准值频遇值频遇值准永久值准永久值永久作用永久作用的代表值只有一个，即标准值。的代表值只有一个，即标准

3、值。可变作用可变作用的代表值根据不同的极限状态而定，可取的代表值根据不同的极限状态而定，可取标准值、频遇值或准永久值。标准值、频遇值或准永久值。偶然作用偶然作用的代表值为标准值。的代表值为标准值。作用代表值的选取：作用代表值的选取：有关名词有关名词第3页/共51页作用效应设计值作用效应设计值作用效应的设计值为标准值乘以相应的作用分项系作用效应的设计值为标准值乘以相应的作用分项系数。数。分项系数分项系数为保证所设计的结构具有规定的可靠度为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数。而在设计表达式中采用的系数。第4页/共51页编号编号作用分类作用分类作用类别作用类别作用分项系数作用

4、分项系数符号符号对结构的承对结构的承载力不利时载力不利时对结构的承对结构的承载力有利时载力有利时1永久作用永久作用混凝土和圬工结构重力（包括混凝土和圬工结构重力（包括结构附加重力）结构附加重力）1.21.0钢结构重力钢结构重力(包括结构附加重力包括结构附加重力)1.1或或1.22预加力预加力1.23土的重力土的重力4混凝土收缩和徐变作用混凝土收缩和徐变作用1.05土侧压力土侧压力1.46水的浮力水的浮力1.07基础变位基础变位作用作用混凝土和圬工结构混凝土和圬工结构0.5钢结构钢结构1.0作用分项系数作用分项系数第5页/共51页编号编号作用分类作用分类作用类别作用类别作用分项系数作用分项系数符

5、号符号对结构承载力有利和不利对结构承载力有利和不利1可变作用可变作用汽车荷载汽车荷载1.4汽车冲击力汽车冲击力汽车离心力汽车离心力2汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力3人群荷载人群荷载4汽车制动力汽车制动力5风荷载风荷载1.16流水压力流水压力1.47冰压力冰压力8温度温度(均匀温度和梯度温度均匀温度和梯度温度)作用作用偶然作用偶然作用支座摩阻力支座摩阻力1.0地震作用地震作用船舶或漂浮物的撞击作用船舶或漂浮物的撞击作用 作用分项系数作用分项系数第6页/共51页作用的规定与计算作用的规定与计算一、永久作用一、永久作用概念在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可忽略不计的作

6、用。结构自重、桥面铺装及附属设施等的重量。内容内容结构重力结构重力计算方法：结构物的实际体积乘以其材料的重计算方法：结构物的实际体积乘以其材料的重度（标准值）。度（标准值）。第7页/共51页一、永久作用一、永久作用预加力（分两种情况）预加力（分两种情况）在结构在结构正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计和和使用阶段构件应使用阶段构件应力计算力计算时时，应作为应作为永久作用永久作用计算其主效应和次效计算其主效应和次效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不计由于偏心距增大所引起的附加效应。计由于偏心距增大所引起的附加效应。在结构在结构承载能力极限状态

7、设计承载能力极限状态设计时，时，预加应力不作预加应力不作为作用，而将预应力钢筋作为为作用，而将预应力钢筋作为结构抗力结构抗力的一部分。的一部分。在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力引起在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力引起的次效应。的次效应。第8页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的重力和土侧压力（1）静土压力）静土压力第9页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的重力和土侧压力（2）主动土压力）主动土压力作用在桥台、挡土墙前后的主动土压力标准值：作用在桥台、挡土墙前后的主动土压力标准值：第10页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的

8、重力和土侧压力（2）主动土压力）主动土压力第11页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的重力和土侧压力（2）主动土压力）主动土压力压实填土竖向压力强度标准值：压实填土竖向压力强度标准值：压实填土水平压力强度标准值：压实填土水平压力强度标准值：第12页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的重力和土侧压力（3）承受土侧压力的墩台，作用在每根柱上的土）承受土侧压力的墩台，作用在每根柱上的土压力计算宽度：压力计算宽度：第13页/共51页一、永久作用一、永久作用土的重力和土侧压力土的重力和土侧压力（3）承受土侧压力的墩台，作用在每根柱上的土）承受土侧压力的墩台，作用在

9、每根柱上的土压力计算宽度：压力计算宽度：时时时时时时时时第14页/共51页基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的的桥梁墩台不考虑水浮力。作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。一、永久作用一、永久作用水的浮力水的浮力当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。第15页/共51页一、永久作用一、永久作用混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩及徐变作用超静定的

10、混凝土结构、钢和混凝土的组合结构等超静定的混凝土结构、钢和混凝土的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的作用。应考虑混凝土收缩及徐变的作用。混凝土的收缩应变和徐变系数可按混凝土的收缩应变和徐变系数可按公路钢筋混公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的规定计算。的规定计算。做混凝土徐变的计算，可假定徐变与混凝土应力做混凝土徐变的计算，可假定徐变与混凝土应力呈线性关系。呈线性关系。计算圬工拱圈的收缩作用效应时，如考虑徐变影计算圬工拱圈的收缩作用效应时，如考虑徐变影响，作用效应可乘以响，作用效应可乘以0.45的折减系数。的折减系数。第16页/共51页一、永久作用一、永久作

11、用基础变位作用基础变位作用对于超静定结构，当计算由于地基压密等引起的对于超静定结构，当计算由于地基压密等引起的长期变形影响时，应根据最终位移量计算构件的长期变形影响时，应根据最终位移量计算构件的效应。效应。第17页/共51页二、可变作用二、可变作用概念：概念：在结构使用期间，其量值随时间而变化且其在结构使用期间，其量值随时间而变化且其变化值与平均值相比不可忽略不计的荷载作用。变化值与平均值相比不可忽略不计的荷载作用。（1 1）等级：公路）等级：公路-级和公路级和公路-级级 公路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路汽车荷载等级汽车荷载等级公

12、路公路级级公路公路级级表表3-3 各级公路桥涵的汽车荷载等级各级公路桥涵的汽车荷载等级（3）荷载等级的选用：）荷载等级的选用：(一一)汽车荷载汽车荷载第18页/共51页（2 2）组成：车道荷载、车辆荷载）组成：车道荷载、车辆荷载 第19页/共51页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；车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。第20页/共51页（4 4）车道荷载标准值：）车道荷载标准值：级车道荷载：级车道荷载：计

13、算剪力效应时，计算剪力效应时，Pk的标准值要乘以的标准值要乘以1.2的系数。的系数。级车道荷载标准值为级车道荷载标准值为级车道荷载相应数据乘级车道荷载相应数据乘以以0.75的系数。的系数。第21页/共51页（5 5）车辆荷载标准值：）车辆荷载标准值：第22页/共51页车辆荷载主要技术指标车辆荷载主要技术指标第23页/共51页（6 6）车辆荷载的横向布置：）车辆荷载的横向布置：第24页/共51页汽车荷载的加载规定：汽车荷载的加载规定：车车道道荷荷载载的的纵纵向向加加载载为为均均布布荷荷载载标标准准值值满满布布于于使使结构产生结构产生最不利效应最不利效应的的同号同号影响线上。影响线上。集集中中荷荷

14、载载标标准准值值只只用用于于相相应应影影响响线线中中一一个个最最大大影影响线峰值处。响线峰值处。横向分布系数按设计车道横向分布系数按设计车道车辆荷载车辆荷载计算。计算。第25页/共51页（7）桥涵设计车道数的规定）桥涵设计车道数的规定第26页/共51页（8 8）汽车荷载的折减：）汽车荷载的折减：横向折减：横向折减：当桥涵设计车道数大于当桥涵设计车道数大于2时，由汽车荷时，由汽车荷载产生的效应应进行横向折减，但折减后的效应不载产生的效应应进行横向折减，但折减后的效应不得小于得小于两设计车道两设计车道的荷载效应。的荷载效应。横向布置横向布置设计车道数设计车道数横向折减横向折减系数系数横向布置横向布

15、置设计车道数设计车道数横向折减横向折减系数系数3450.780.670.606780.550.520.50表表3-10 横向折减系数横向折减系数第27页/共51页（8 8）汽车荷载的折减：）汽车荷载的折减：纵向折减：纵向折减：当桥梁计算跨径大于当桥梁计算跨径大于150m时，应按表时，应按表规定的纵向折减系数进行纵向折减。规定的纵向折减系数进行纵向折减。计算跨径计算跨径L L（m m）纵向折减纵向折减系数系数计算跨径计算跨径L L（m m）纵向折减纵向折减系数系数150L400400L600600L8000.970.960.95800L1000L10000.940.93表表3-11 纵向折减系数

16、纵向折减系数第28页/共51页二、可变作用二、可变作用(二二)汽车荷载冲击力：汽车荷载冲击力：冲击作用：由于荷载的动力作用冲击作用：由于荷载的动力作用使桥梁发生振动而使桥梁发生振动而造成内力和变形增大的现象称为冲击作用。造成内力和变形增大的现象称为冲击作用。（1）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座及钢筋混拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。（2）当填料厚度（包括路面厚度）当填料厚度（包括路面厚度）50cm拱桥、拱桥、涵洞以及重力式墩台，

17、不计冲击作用。涵洞以及重力式墩台，不计冲击作用。（3）支座的冲击力按相应的桥梁取用。）支座的冲击力按相应的桥梁取用。第29页/共51页(二二)汽车荷载冲击力：汽车荷载冲击力：（4）计算方法：汽车荷载标准值）计算方法：汽车荷载标准值冲击系数冲击系数表3-12 钢筋混凝土、圬工桥涵的冲击系数结构基频结构基频冲击系数冲击系数结构基频结构基频冲击系数冲击系数 0.050.45汽车荷载的局部加载及在汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用0.3。当填料厚度（包括路面厚度）当填料厚度（包括路面厚度）50cm拱桥、涵洞以及重力式墩台，拱桥、涵洞以及重力式墩台，不计

18、冲击作用。不计冲击作用。二、可变作用二、可变作用第30页/共51页第31页/共51页二、可变作用二、可变作用(三三)汽车荷载离心力：汽车荷载离心力：V 设计速度（km/h）R曲线半径(m)（2）离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁路桥）；多车道时应考虑横向折减。离心力系数：离心力系数：汽车荷载离心力汽车荷载离心力=车辆荷载（不计冲击力）车辆荷载（不计冲击力）离心力系数离心力系数（1）弯桥的曲线半径等于或小于）弯桥的曲线半径等于或小于250m时，应计算时，应计算汽车荷载引起的离心力。汽车荷载引起的离心力。第32页/共51页二、可变作用二、可变作用(四四)汽车引起的土压力

19、：汽车引起的土压力：车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可换算成等代均布土层厚度计算；起的土侧压力，可换算成等代均布土层厚度计算；计算涵洞顶上车辆荷载引起的土压力，车轮按其计算涵洞顶上车辆荷载引起的土压力，车轮按其着地面积的边缘向下作着地面积的边缘向下作30角分布。角分布。第33页/共51页二、可变作用二、可变作用(六六)汽车制动力：汽车制动力：（1）桥规规定，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%，但公路-级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN；公路-级汽车荷载的制动力标准值

20、不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。（2）制动力的着力点在桥面以上）制动力的着力点在桥面以上1.2m处，计算时可处，计算时可移至桥面上，但不计由此引起的力矩。移至桥面上，但不计由此引起的力矩。第34页/共51页二、可变作用二、可变作用（五）人群（五）人群荷载荷载 当桥梁计算跨径L050m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2；当L0150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；当50mL0150m时，可由线性内插得到人群荷载标准值。不等跨的连续结构，以最大计算跨

21、径为准。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5 kN/m2。第35页/共51页二、可变作用二、可变作用（五）人群（五）人群荷载荷载 人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加应使结构产生最不利荷载效应的区段内。人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标准值4.0 kN/m2的均布荷载计算。计算人行道栏杆荷载时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75 kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0 kN/m。第36页/共51页二、可变作用二、可变作用风风荷载荷载 流水压力流水压力温度作用温度作用支座摩阻力支座摩

22、阻力第37页/共51页三、偶然作用三、偶然作用定义：定义：在结构使用期间，出现的概率很小，一旦出在结构使用期间，出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用称为偶然作用。现，其值很大且持续时间很短的作用称为偶然作用。1 地震作用地震作用地震区建造桥梁，必须考虑地震作用。公路桥梁地震作用的计算及结构的设计，应符合现行公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）。对于地震动峰值加速度等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设计；地震动峰值加速度大于或等于0.40g地区的公路桥涵，应进行专门设计。第38页/共51页三、偶然作用三、偶然作用2 船舶或漂流物的

23、撞击作用船舶或漂流物的撞击作用（1）内河上船舶撞击作用的标准值）内河上船舶撞击作用的标准值第39页/共51页三、偶然作用三、偶然作用2 船舶或漂流物的撞击作用船舶或漂流物的撞击作用（2）海轮撞击作用的标准值）海轮撞击作用的标准值第40页/共51页三、偶然作用三、偶然作用2 船舶或漂流物的撞击作用船舶或漂流物的撞击作用（3）可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应进行桥）可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应进行桥墩防撞设施设计。当设有与桥墩分开的防撞击的防护墩防撞设施设计。当设有与桥墩分开的防撞击的防护结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。（4）漂流物的横桥向撞击力可按下式

24、计算：）漂流物的横桥向撞击力可按下式计算：（5）作用点位置（内河船舶、海轮、漂流物）作用点位置（内河船舶、海轮、漂流物）第41页/共51页三、偶然作用三、偶然作用3 汽车撞击作用汽车撞击作用汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取1000kN，在车，在车辆行驶垂直方向取辆行驶垂直方向取500kN，两个方向不同时考虑；，两个方向不同时考虑；撞击力作用于行车道以上撞击力作用于行车道以上1.2m处，直接分布于设计处，直接分布于设计的构件上。的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可适当折减，但折对于设有防撞设施的结构构件，可适当折减，但折减后的汽车撞击力标准值不应低于上述规定值

25、的减后的汽车撞击力标准值不应低于上述规定值的1/6。第42页/共51页第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合一、一、按承载能力极限状态设计时的作用效应组合按承载能力极限状态设计时的作用效应组合（一）基本组合（一）基本组合作用的设计值为标准值乘以相应的作用分项系数。作用的设计值为标准值乘以相应的作用分项系数。第43页/共51页表表3-9 3-9 结构重要性系数及设计安全等级结构重要性系数及设计安全等级桥涵结构桥涵结构设计安全等级设计安全等级结构重要性系数结构重要性系数特大桥、重要大桥特大桥、重要大桥一级一级1.1大桥、中桥、重要小桥大桥、中桥、重要小桥二级二级1.0小桥、涵洞小桥、涵洞三

26、级三级0.9作用组合作用组合永久作用永久作用+汽车荷载汽车荷载+人群荷载人群荷载(或其他一种可变作用或其他一种可变作用)0.8永久作用永久作用+汽车荷载汽车荷载+二种可变作用二种可变作用 除汽车荷载除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力含汽车冲击力、离心力)0.7永久作用永久作用+汽车荷载汽车荷载+三种可变作用三种可变作用 除汽车荷载除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力含汽车冲击力、离心力)0.6永久作用永久作用+汽车荷载汽车荷载+四种（及多于四种）可变作用四种（及多于四种）可变作用 除汽车荷载除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力含汽车冲击力、离心力)0.5可变作用效应的组合系数可变作用效应的组合系数第二节

27、第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第44页/共51页上部结构承载能力极限状态的基本组合：上部结构承载能力极限状态的基本组合：第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第45页/共51页（二）偶然组合（二）偶然组合永久作用标准值效应永久作用标准值效应+可变作用某种代表值效应可变作用某种代表值效应+一种偶然作用标准值效应一种偶然作用标准值效应第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第46页/共51页二、二、按正常使用极限状态设计时的作用效应组合按正常使用极限状态设计时的作用效应组合（一）作用短期效应组合（二）作用长期效应组合第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第47页/共

28、51页可变作用效应频遇值系数和准永久值系数可变作用效应频遇值系数和准永久值系数作用类别作用类别频遇值频遇值系数系数准永久值准永久值系数系数作用类别作用类别频遇值系数频遇值系数准永久值系准永久值系数数汽车荷载汽车荷载(不计冲击力不计冲击力)0.70.4温度梯度温度梯度作用作用0.8人群荷载人群荷载1.0其他作用其他作用1.0风荷载风荷载0.75第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第48页/共51页可变作用不同时组合表可变作用不同时组合表编号编号作用名称作用名称不与该作用同时参与组合的作用编号不与该作用同时参与组合的作用编号13汽车制动力汽车制动力15、16、1815流水压力流水压力13、1616冰压力冰压力13、1518支座摩阻力支座摩阻力13第二节第二节 桥梁作用效应组合桥梁作用效应组合第49页/共51页练习题名词解释：永久作用、可变作用、偶然作用桥梁作用效应组合分哪几种？各如何计算？请说明汽车车道荷载与车辆荷载的组成和取值。汽车荷载为什么要进行纵向和横向折减？如何折减？汽车荷载为什么要考虑冲击力？如何计算？偶然作用包括哪几种？各如何计算？第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页