桥梁的设计荷载ppt课件.ppt
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1、第三章 桥梁的设计荷载荷荷载载的的种种类类、型型式式、大大小小的的确确定定是是否否得得当当,既既关系到桥梁建设的投资,也关系到桥梁的安全关系到桥梁建设的投资,也关系到桥梁的安全特点特点荷载标准并不是一成不变的荷载标准并不是一成不变的作作用用于于桥桥梁梁结结构构上上的的荷荷载载(及及其其组组合合)可可能能会会越越来来越复杂越复杂对结构行为和材料行为的认识在逐步加深对结构行为和材料行为的认识在逐步加深本本章章内内容容:介介绍绍各各类类荷荷载载及及其其组组合合的的基基本本概概念念和和计计算算方方法法,实实际际设设计计时时荷荷载载取取值值按按铁铁路路桥桥涵涵设设计计基基本本规规范范和和公公路路桥桥涵涵
2、设设计计通通用用规规范范计算计算结构设计方法的发展简介(第九章)结构设计方法的发展简介(第九章)11/12/20221李亚东:桥梁工程概论 第三章术语解释(公路)作用(作用(Action)施加在结构上的一组集中力或分布力施加在结构上的一组集中力或分布力(直接作用,或荷载),或引起结构变形的原因(间(直接作用,或荷载),或引起结构变形的原因(间接作用)接作用)永久作用(永久作用(Permanentaction)可变作用(可变作用(Variableaction)偶然作用(偶然作用(Accidentalaction)作用代表值(作用代表值(Representativevalueofanaction)
3、结构结构或构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用或构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值,包括作用规定值,包括作用标准值标准值、准永久值准永久值和和频遇值频遇值。11/12/20222李亚东:桥梁工程概论 第三章术语解释(续)设计基准期(设计基准期(Designreferenceperiod)在进行结构可在进行结构可靠性分析时,考虑持久设计状态下各项基本变量与时靠性分析时,考虑持久设计状态下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。间关系所采用的基准时间参数。100年年作用标准值(作用标准值(Characteristicvalueofanaction)各种各种作用的基本代表
4、值,其值可根据作用在设计基准期内作用的基本代表值,其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。最大值概率分布的某一分位值确定。作用准永久值(作用准永久值(Quasi-permanentvalueofanaction)一种可变作用代表值,作用概率分布的一种可变作用代表值,作用概率分布的0.5分位值,用分位值,用于正常使用极限状态长期效应组合设计(经常出现者)于正常使用极限状态长期效应组合设计(经常出现者)作用频遇值(作用频遇值(Frequentvalueofanaction)一种可变作一种可变作用代表值,作用概率分布的用代表值,作用概率分布的0.95分位值,用于正常使用分位值,用
5、于正常使用极限状态短期效应组合设计(频繁出现且量值较大者)极限状态短期效应组合设计(频繁出现且量值较大者)11/12/20223李亚东:桥梁工程概论 第三章作用代表值的取用永久作用永久作用标准值标准值可变作用可变作用根据不同的极限状态分别采用标准值、频根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态标准值承载能力极限状态标准值按弹性阶段计算结构强度标准值按弹性阶段计算结构强度标准值正常使用状态按短期效应组合设计频遇值正常使用状态按短期效应组合设计频遇值频遇值标准值乘以频遇值系数频遇值标准值乘以频遇值系数1正常使用状态按长期效应组合设计
6、准永久值正常使用状态按长期效应组合设计准永久值准永久值标准值乘以准永久值系数准永久值标准值乘以准永久值系数2偶然作用偶然作用标准值标准值11/12/20224李亚东:桥梁工程概论 第三章第一节 作用分类、代表值和作用效应组合作用分类、代表值和作用效应组合一、作用分类:一、作用分类:11/12/20225李亚东:桥梁工程概论 第三章术语解释(续)作用效应(作用效应(Effectofanaction)结构对所受作用的反应,结构对所受作用的反应,如弯矩、位移等(通过结构分析得到)如弯矩、位移等(通过结构分析得到)作用效应设计值(作用效应设计值(Designvalueofanactioneffect)
7、作作用标准值效应与分项系数的乘积。用标准值效应与分项系数的乘积。分项系数(分项系数(Partialsafetyfactor)为保证结构具有规定为保证结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数。项系数和抗力分项系数。作用效应组合(作用效应组合(Combinationforactioneffects)结构结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加上几种作用分别产生的效应的随机叠加作用效应组合系数(作用效应组合系数(Coefficientofcombinationforactioneffects)考虑几个独立可变作用效应最
8、不利值同考虑几个独立可变作用效应最不利值同时出现的概率较小而对作用采用的折减系数时出现的概率较小而对作用采用的折减系数11/12/20226李亚东:桥梁工程概论 第三章二、作用效应组合二、作用效应组合作用效应组合作用效应组合各种作用效应的取舍以及它们同时作各种作用效应的取舍以及它们同时作用的可能性用的可能性组合原则组合原则以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为原则受力状态为原则基本组合方式(基本组合方式(公公、铁)、铁):作用效应基本组合,即作用效应基本组合,即仅考虑主力仅考虑主力;作用效应偶然组合,即作用效应偶然组合,即主力与特殊荷载同时作用主力与
9、特殊荷载同时作用;作用短期效应组合,即作用短期效应组合,即主力与附加力同时作用;主力与附加力同时作用;作用长期效应组合。即作用长期效应组合。即主力与附加力同时作用。主力与附加力同时作用。11/12/20227李亚东:桥梁工程概论 第三章术语解释(续)作用效应基本组合(作用效应基本组合(Fundamentalcombinationforactioneffects)承载能力极限状态设计时,永久作用标承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合准值效应与可变作用标准值效应的组合作用效应偶然组合(作用效应偶然组合(Accidentalcombinationforactionef
10、fects)承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准值效应应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准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(Combinationforshort-termactioneffects)正常使用极限状态设计时,永久作用标正常使用极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合准值效应与可变作用频遇值效应的组合作用长期效应组合(作用长期效应组合(Combinationforlong-termactioneffects)正常使用极限状态设计时,永久作用标准值效正常使
11、用极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应的组合应与可变作用准永久值效应的组合11/12/20228李亚东:桥梁工程概论 第三章公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时的基本组合结构重要性系数,结构重要性系数,1.1,1.0,0.9承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值第第i个永久作用效应的分项系数个永久作用效应的分项系数第第i个永久作用效应的标准值个永久作用效应的标准值汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的分项系数汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的分项系数汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的标准值汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的标
12、准值除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数除汽车荷载效应、风荷载外的其他第除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应个可变作用效应的分项系数的分项系数除汽车荷载效应外的其他第除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值个可变作用效应的标准值11/12/20229李亚东:桥梁工程概论 第三章公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时的短期组合第一项:作用短期效应组合设计值第一项:作用短期效应组合设计值第二项:永久作用标准值(不乘系数)第二项:永久作用标准值(不乘系数)第三项:可变作用效应的频遇值的组合第三项:可变作用效应的频遇值的组合第第j个
13、可变作用效应的频遇值系数个可变作用效应的频遇值系数11/12/202210李亚东:桥梁工程概论 第三章公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时的长期组合第一项:作用长期效应组合设计值第一项:作用长期效应组合设计值第二项:永久作用标准值(不乘系数)第二项:永久作用标准值(不乘系数)第三项:可变作用效应的准永久值的组合第三项:可变作用效应的准永久值的组合第第j个可变作用效应的准永久值系数个可变作用效应的准永久值系数11/12/202211李亚东:桥梁工程概论 第三章其他可变荷载不同时组合表(公路)其他可变荷载不同时组合表(公路)编号编号荷载名称荷载名称不与该不与该荷载同时参与组合的荷载号荷载同时参与组
14、合的荷载号15汽车制动力汽车制动力流水压力,冰压力,支座摩阻力流水压力,冰压力,支座摩阻力16流水压力流水压力汽车制动力,冰压力汽车制动力,冰压力17冰冰压力压力汽车制动力,流水压力汽车制动力,流水压力19支座摩阻力支座摩阻力汽车制动力汽车制动力11/12/202212李亚东:桥梁工程概论 第三章第二节第二节永久作用永久作用作用于桥梁上部结构的恒载作用于桥梁上部结构的恒载结构的重力和附属设备等外加重力;结构的重力和附属设备等外加重力;作作用用在在桥桥梁梁下下部部结结构构的的恒恒载载由由支支座座传传递递的的上上部部结结构构的的重重力力、墩墩台本身的重力、土压力和水压(浮)力等。台本身的重力、土压
15、力和水压(浮)力等。结构重力结构重力结构体积与材料容重(重力密度)的乘积结构体积与材料容重(重力密度)的乘积土土的的重重力力及及土土侧侧压压力力计计算算涉涉及及结结构构型型式式、填填料料性性质质、墩墩台台位位移移和和地基变形,也与气象、水文和外加荷载等因素有关地基变形,也与气象、水文和外加荷载等因素有关水水浮浮力力指指由由地地表表水水或或地地下下水水通通过过地地基基土土壤壤的的孔孔隙隙而而传传递递给给建建筑筑物物基基础础底底面面的的(由由下下而而上上的的)水水压压力力;对对位位于于碎碎石石类类土土、砂砂类类土土、粘砂土等透水性地基上的墩台,需在设计中考虑水浮力。粘砂土等透水性地基上的墩台,需在
16、设计中考虑水浮力。对对于于预预应应力力混混凝凝土土桥桥梁梁,在在检检算算结结构构的的使使用用性性能能(如如混混凝凝土土应应力力)时时,预预加加应应力力当当视视为为恒恒载载;在在检检算算结结构构的的承承载载能能力力(如如抗抗弯弯强强度度)时时,预预加加应应力力不不作作为为恒恒载载,但但把把预预应应力力钢钢筋筋视视为为结结构构抗抗力力的的一一部部分,但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑其次效应。分,但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑其次效应。在在外外部部超超静静定定的的混混凝凝土土桥桥梁梁结结构构中中,混混凝凝土土收收缩缩、徐徐变变影影响响力力是是长长期期存存在在并并起起作作用用的的。基基础础变变位
17、位一一旦旦发发生生,其其对对结结构构的的影影响响也也是是长期的。长期的。11/12/202213李亚东:桥梁工程概论 第三章第三节第三节可变作用可变作用一、车辆、人群活载一、车辆、人群活载(一)车辆活载(一)车辆活载 车车辆辆荷荷载载指指桥桥梁梁承承受受的的机机动动交交通通活活载载。对对铁铁路路桥桥,指指列列车车活活载载;对对公公路路桥桥,指指汽汽车车、挂挂车车、履履带带车车等等。车车辆辆荷荷载载的的种种类类繁繁多多,因因此此,需需要要对对车车辆辆荷荷载载进进行行调调查查分分析析和和综综合合概概括括,并并按按照照安安全全、适适用用和和经经济济的的原原则则,确确定定出出设设计计采采用用的的标准活
18、载。标准活载。对对于于不不包包括括冲冲击击效效应应的的车车辆辆活活载载,可可称称之之为为静活载静活载。11/12/202214李亚东:桥梁工程概论 第三章铁路中活载铁路中活载我国铁路活载标准的情况是:我国铁路活载标准的情况是:20年代开始自行制订铁年代开始自行制订铁路建筑标准,路建筑标准,1938年公布中华活载标准,年公布中华活载标准,1951年制订年制订了中了中Z活载标准,活载标准,1975年对中年对中Z活载标准进行修订,活载标准进行修订,形成目前所用的中活载标准。形成目前所用的中活载标准。11/12/202215李亚东:桥梁工程概论 第三章国际铁路联盟国际铁路联盟(UIC)活载图式活载图式
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