桥梁设计荷载.pptx
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1、会计学1桥梁设计荷载桥梁设计荷载4-1规范中有关设计荷载的规定规范中有关设计荷载的规定4-1 规范中有关设计荷载的规定 作用 Action 施加于结构上的一组集中力或分布力,或引起结构外加变形或约束变形的原因。前者称直接作用,也称荷载,后者称间接作用。分类:分类:1 1)永久作用)永久作用 Permanent action Permanent action在结构使用期间,其量值不在结构使用期间,其量值不随时间而变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。随时间而变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。2 2)可变作用)可变作用 Variable action Variable acti
2、on在结构使用期间,其量值随时在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。间变化,且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。3 3)偶然作用)偶然作用 Accidental action Accidental action在结构使用期间出现的概率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。很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用。第1页/共41页规范中有关设计荷载的规定规范中有关设计荷载的规定编 号作 用 分 类作 用 名 称1永久作用 结构重力(包括结构附加重力)2 预加应力3 土的重力4土侧压力5 混凝土收缩及徐变作用6水的浮力7基础变
3、位作用8可变作用 汽车荷载9 汽车冲击力10 汽车离心力11 汽车引起的土侧压力12 人群荷载13 汽车制动力14 风荷载15 流水压力16 冰 压 力17温度(均匀温度和梯度温度)作用18 支座摩阻力19偶然作用 地 震 作 用20 船只或漂流物撞击作用21汽车撞击作用作作 用用 分分 类类 第2页/共41页永久作用永久作用一、永久作用(恒载)一、永久作用(恒载)包括:包括:结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、混凝土收缩及徐变作用和基础变位作用等收缩及徐变作用、混凝土收缩及徐变作用和基础变位作用等七种。七种。结构物自身重
4、力及桥面铺装、附属设施等外加重力结构物自身重力及桥面铺装、附属设施等外加重力均属于结均属于结构重力,它们可按照结构物的实际体积或设计拟定的构重力,它们可按照结构物的实际体积或设计拟定的体积乘体积乘以材料的容重以材料的容重计算。计算。第3页/共41页永久作用永久作用预加应力预加应力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时,应作为永久荷载来计算其主、次效应,并计入相应计算时,应作为永久荷载来计算其主、次效应,并计入相应阶段的预应力损失;在结构承载能力极限状态设计时,预加阶段的预应力损失;在结构承载能力极限状态设计时,预加应力不作为荷载,而将预应
5、力钢筋作为结构抗力的一部分。应力不作为荷载,而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑预加力引起的次效应。但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑预加力引起的次效应。对于对于超静定的混凝土结构、钢混凝土组合结构超静定的混凝土结构、钢混凝土组合结构等均应考虑等均应考虑混凝土的收缩和徐变作用的影响,预应力构件还涉及其预应混凝土的收缩和徐变作用的影响,预应力构件还涉及其预应力损失问题。力损失问题。第4页/共41页可变作用可变作用二、可变作用(活载)二、可变作用(活载)(一)汽车荷载(一)汽车荷载vv 汽车荷载分为汽车荷载分为公路公路-I-I级级和和公路公路-级级。vv 汽车荷载
6、由汽车荷载由车辆荷载车辆荷载和和车道荷车道荷载载组成。组成。第5页/共41页汽车荷载汽车荷载1.1.车道荷载车道荷载(整体计算)(整体计算)车道车道 荷载荷载均布荷载标准值均布荷载标准值 q qk k=10.5kN/m=10.5kN/m集中荷载标准值集中荷载标准值 注:注:1.1.计算计算剪力效应剪力效应时,集中荷载标准值时,集中荷载标准值P PK K应乘以应乘以1.21.2的系数。的系数。2.2.均布荷载标准值均布荷载标准值应满布于使结构产生应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;最不利效应的同号影响线上;3.3.集中荷载标准值集中荷载标准值只作用于相应影响线只作用于相应影响线中一个最大
7、影响线峰值处。中一个最大影响线峰值处。3.3.公路公路-级车道荷载的标准值级车道荷载的标准值q qk k 和和P PK K按按公路公路-级车道荷载的级车道荷载的0.750.75倍采用。倍采用。第6页/共41页汽车荷载汽车荷载2.2.车辆荷载车辆荷载(局部计算)(局部计算)车辆荷载主要技术指标车辆荷载主要技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550前轴重力标准值kN30中轴重力标准值kN2120后轴重力标准值kN2140轴距m3+1.4+7+1.4轮距m1.8前轮着地宽度及长度m0.30.2中、后轮着地宽度及长度m0.60.2车辆外形尺寸(长宽)m152.53.0第7页/共41页汽车荷载汽车
8、荷载3.3.车辆横向布置车辆横向布置第8页/共41页汽车荷载汽车荷载4.4.折减系数折减系数注:当横向布置车队数大于注:当横向布置车队数大于2 2时,应计入横向折减,但折减后不得小于时,应计入横向折减,但折减后不得小于用两行车队计算的结果。用两行车队计算的结果。注:当桥梁计算跨径大于注:当桥梁计算跨径大于150m150m时,应考虑计算荷载效应的纵向折减。时,应考虑计算荷载效应的纵向折减。第9页/共41页汽车冲击力汽车冲击力 (二)汽车冲击力(二)汽车冲击力1.1.产生产生原因:原因:vv汽车高速驶过桥梁、桥面不平整、发动机震动等会引起桥汽车高速驶过桥梁、桥面不平整、发动机震动等会引起桥梁结构振
9、动,从而造成内力增大,这种动力效应称为冲击梁结构振动,从而造成内力增大,这种动力效应称为冲击作用。作用。2.2.冲击系数冲击系数:vv汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。3 3.需要计算的规定:需要计算的规定:vv钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和刚制作、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土造和刚制作、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台,应计算汽车冲击作用。柱式墩台,应计算汽车冲击作用。第10页/共41页汽车冲击力汽车冲击力4 4.计算计算:vv以
10、结构基频为主要影响因素以结构基频为主要影响因素vv计算方法:计算方法:当当 f f1.5Hz1.5Hz时,时,0.050.05 当当1.5Hz1.5Hzf f14Hz14Hz时,时,0.17670.1767lnflnf 0.0157 0.0157 当当 f f14Hz14Hz时,时,0.450.45 当汽车荷载的局部加载及在当汽车荷载的局部加载及在T T梁、箱梁悬臂板上时,梁、箱梁悬臂板上时,0.30.3。桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容,它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别,也不管结构尺寸与跨径是否有差别,只要桥梁结构的
11、基频相同,在同样条件的汽车荷载下,就能得到基本相同的冲击系数。桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容,它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别,也不管结构尺寸与跨径是否有差别,只要桥梁结构的基频相同,在同样条件的汽车荷载下,就能得到基本相同的冲击系数。第11页/共41页汽车冲击力汽车冲击力vv结构基频估算公式:结构基频估算公式:(1 1)简支梁桥:)简支梁桥:第12页/共41页汽车冲击力汽车冲击力vv结构基频估算公式:结构基频估算公式:(2 2)连续梁桥:)连续梁桥:正弯矩效应和剪力效正弯矩效应和剪力效应应负弯矩效应负弯矩效应第13
12、页/共41页汽车荷载离心力汽车荷载离心力 (三)汽车荷载离心力(三)汽车荷载离心力1.1.产生产生原因:原因:vv当弯道桥梁的曲线半径等于或小于当弯道桥梁的曲线半径等于或小于250m250m时,需考虑车辆的时,需考虑车辆的离心力作用。离心力作用。2.2.计算:计算:vv车辆荷载(不计冲击力)标准值乘以离心力系数车辆荷载(不计冲击力)标准值乘以离心力系数C C。离心力。离心力系数按下式计算:系数按下式计算:离心力作用点:铁路轨顶以上2m,公路桥面以上1.2m。第14页/共41页汽车荷载引起的土压力汽车荷载引起的土压力 (四)汽车荷载引起的土压力(四)汽车荷载引起的土压力1.1.产生产生原因:原因
13、:vv车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙上,将引起台背填土或挡土墙后填土的上,将引起台背填土或挡土墙后填土的破坏棱体对桥台或挡土墙的土侧压力破坏棱体对桥台或挡土墙的土侧压力。2.2.计算:计算:式中:式中:土的容重,以土的容重,以kN/mkN/m3 3计;计;B B 桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度,以桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度,以m m计;计;l l0 0 桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度,以桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度,以m m计;计;G G 布置在布置在BBl l0 0面积内的车辆车轮重力,以面积内的车辆车轮重力,以kNkN计。计。注:当涉及多
14、车道加载时,车轮总重力应进行注:当涉及多车道加载时,车轮总重力应进行横向横向折减。折减。第15页/共41页人群荷载人群荷载 (五)人群荷载(五)人群荷载1.1.取值取值:vv城镇郊区行人密集地区的公路桥梁,人群荷载标准值取上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述规定值的1.151.15倍。倍。vv专用人行桥梁,人群荷载标准值为专用人行桥梁,人群荷载标准值为4kN/m24kN/m2。注:注:对跨径不等的连续对跨径不等的连续结构,以最大计算结构,以最大计算跨径为准。跨径为准。第16页/共41页人群荷载人群荷载2 2.加载方式加载方式 在横向应布置在人行道的净宽度内,在纵向施
15、加于使结构产生最在横向应布置在人行道的净宽度内,在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。不利荷载效应的区段内。人行道板可以一块板为单元,按标准值人行道板可以一块板为单元,按标准值4.0kN/m4.0kN/m2 2的均布荷载计算。的均布荷载计算。计算人行道栏杆时,作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取计算人行道栏杆时,作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75KN/m;0.75KN/m;作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0kN/m1.0kN/m。第17页/共41页汽车荷载制动力汽车荷载制动力 (六)汽车荷载制动力和牵引力(六)汽车荷载制动力和牵引力vv制动
16、力:车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而制动力:车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨结构的方向与行车方向一致。结构的方向与行车方向一致。vv牵引力:是车辆起动或加速时车辆与路面(或钢轨)牵引力:是车辆起动或加速时车辆与路面(或钢轨)间作用的摩阻力。与行车方向相反。间作用的摩阻力。与行车方向相反。2.2.规范规定:规范规定:一个设计车道时,按布置在一个设计车道时,按布置在加载长度上汽车重力的加载长度上汽车重力的10%10%计算计算;但公路但公路-I I级汽车荷载制动力标准值不得小于级汽车荷载制动力标准值不得小
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- 桥梁 设计 荷载
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