第二章 桥梁的作用

81
第第第 第第第第第 第第第第第第第 第第第 第第第第 第第第 第第第第 第第第 第第 第第

Upload: neve-robbins

Post on 02-Jan-2016

61 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

第二章 桥梁的作用. 第一节 作用组合与分类 第二节 永久作用 第三节 可变作用 第四节 偶然 作用. 第一节 作用分类与组合. 一、作用的定义. 二、作用的分类. 三、作用的取值. 四、作用的代表值取用. 五、作用效应组合. 返回. 返回. 一、作用的定义. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: 第二章  桥梁的作用

第二章 桥梁的作用第二章 桥梁的作用第一节 作用组合与分类

第二节 永久作用

第三节 可变作用

第四节 偶然作用

Page 2: 第二章  桥梁的作用

第一节 作用分类与组合

一、作用的定义

二、作用的分类

三、作用的取值

四、作用的代表值取用

五、作用效应组合

Page 3: 第二章  桥梁的作用

长期以来,我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为“荷载”,这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为截然不同的两类,一类是施加于结构上的外力,如车辆、人群、结构自重等,它们是直接施于结构上的,可用“荷载”这一术语来概括。另一类不是以外力形式施加于结构,它们产生的效应与结构本身的特性、结构所处环境等有关,如地震、基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等,它们是间接作用于结构的,如果也称“荷载”,容易引起人们的误解。因此,目前国际上普遍地将所有引起结构反应的原因统称为“作用” , 而“荷载”仅限于表达施加于结构上的直接作用。

一、作用的定义

Page 4: 第二章  桥梁的作用

编号 作用分类 作用名称

1

永久作用(恒载)

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 风荷载

14 汽车制动力

15 流水压力

16 冰压力

17 温度影响力

18 支座摩阻力

21 偶然作用

船只或飘流物撞击力

22 地震力

二、作用的分类

Page 5: 第二章  桥梁的作用

公路桥涵设计时,对不同的作用应采用不同的代表值。 1. 永久作用应采用标准值作为代表值。 2. 可变作用应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。承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应(频遇)组合设计时,应采用频遇值为可变作用的代表值;按长期效应(准永久)组合设计时,应采用准永久值为可变作用的代表值。 3 偶然作用取其标准值为代表值。

三、作用的取值

Page 6: 第二章  桥梁的作用

1 永久作用的标准值,对结构自重(包括结构附加重力),可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重(重力密度)计算确定。

2 可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。

3 偶然作用应根据试验资料,结合工程经验确定其标准值。

4 作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。

四、作用的代表值取用

Page 7: 第二章  桥梁的作用

五、作用效应组合

1. 作用效应组合的定义

2. 作用效应组合的原则

3. 作用效应组合的分类

Page 8: 第二章  桥梁的作用

1. 作用效应组合的定义

作用效应组合——是指在确定出各种桥梁作用后,需要根据作用特性、桥梁结构特性、施工方法以及桥位处的环境等因素来决定各种作用的取舍以及它们同时作用的可能性。

Page 9: 第二章  桥梁的作用

1 )只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应的组合。当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时,则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。

2. 作用效应组合的原则

2 )当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时,该作用不应参与组合。

3 )施工阶段作用效应的组合,应按计算需要及结构所处条件而定,结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。 4 )多个偶然作用不同时参与组合。

4 )钢筋混凝土和预应力混凝土结构在进行结构构件的承载能力极限状态设计时,可不考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应参与组合;基础变位作用是否参与组合视具体情况确定;拱桥仍应考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应和基础变位作用的组合。

Page 10: 第二章  桥梁的作用

3. 作用效应组合的分类

1 )公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时

2 )公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时

4 )公路桥涵结构效应组合表达式

3 )公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值

5 )注意事项

Page 11: 第二章  桥梁的作用

1 )公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时

( 1 )基本组合

( 2 )偶然组合

Page 12: 第二章  桥梁的作用

永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为:

)(2

111

Qjk

n

jQjcKQQGiK

m

iGioud SSSS

)(2

11

n

jQjdcdQ

m

iGidoud SSSS

( 1 )基本组合

Page 13: 第二章  桥梁的作用

永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。 偶然作用的效应分项系数取 1.0;与偶然作用同时出现的可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。 地震作用标准值及其表达式按《公路工程抗震设计规范》 JTJ004规定采用。

( 2 )偶然组合

Page 14: 第二章  桥梁的作用

2 )公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时

( 1 )作用短期效应组合

( 2 )作用长期效应组合

Page 15: 第二章  桥梁的作用

永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,其效应组合表达式为:

Qjk

n

jj

m

iGiksd SSS

1

11

( 1 )作用短期效应组合

Page 16: 第二章  桥梁的作用

永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其效应组合表达式为:

Qjk

n

jj

m

iGikld SSS

1

21

( 2 )作用长期效应组合

Page 17: 第二章  桥梁的作用

结构重要性系数,按规范表 1.0.9规定的结构设计安全等级采用。对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取 1.1 、 1.0 和 0.9;

汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取 1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值; 在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载外的其他第 j 个可变作用效应(含本规范第 4.3.5条规定的人行道板等局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应)的分项系数,取 1.4,但风荷

载的分项系数取 1.1;

3 )公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值

Page 18: 第二章  桥梁的作用

●1.2*恒荷载 +1.4*汽车荷载

●1.2*恒荷载 +1.4*汽车荷载 +0.8*1.4*人群荷载

●1.2*恒荷载 +1.4*汽车荷载 +0.7*( 1.4*人群荷载 +1.1*风荷载)

●1.2*恒荷载 +1.4*汽车荷载 +0.6*( 1.4*人群荷载 +1.1*风荷载 +1.4*土压力)

●1.2*恒荷载 +1.4*汽车荷载 +0.5*( 1.4*人群荷载 +1.1*风荷载 +1.4*土压力 +1.4*汽车制动力)

4 )公路桥涵结构效应组合表达式

Page 19: 第二章  桥梁的作用

各种荷载中,有些是不会同时发生的,如,流水压力与冰压力或支座摩阻力与汽车制动力等就不能同时参与组合。

5 )注意事项

编号 作用名称 不与该作用同时参与的作用编号

13 汽车制动力 15, 16, 18

15 流水压力 13, 16

16 冰压力 13, 15

18 支座摩阻力 13

Page 20: 第二章  桥梁的作用

第二节 永久作用(恒载)第二节 永久作用(恒载)

一、永久作用(恒载)的定义

二、永久作用的类型

三、永久作用的计算

Page 21: 第二章  桥梁的作用

一、永久作用(恒载)的定义

永久作用(恒载)——作用位置和大小、方向固定不变的荷载。

Page 22: 第二章  桥梁的作用

(二)桥梁下部结构的恒载:由支座传递下来的结构重力、墩台 本身的重力、土压力及水浮力等。

(一)桥梁上部结构的恒载:结构重力 、附属设备等外加力。

二、永久作用的类型

Page 23: 第二章  桥梁的作用

1.结构重力1.结构重力

2.土压力2.土压力

3.水浮力3.水浮力

4.预加力4.预加力

5.混凝土收缩徐变影响力5.混凝土收缩徐变影响力

三、永久作用的计算

Page 24: 第二章  桥梁的作用

结构重力 =结构体积 × 材料密度

1.结构重力1.结构重力

注意: 在进行桥梁结构分析时,通常需要预先估计恒载,当估算的恒载与最终的设计恒载之间的差距不超过 5%时,不必修正设计;否则,需重新进行结构分析。

Page 25: 第二章  桥梁的作用

2.土压力2.土压力

按其产生的条件,分为静土压力、主动土压力和被动土压力。 桥梁下部结构设计时主要用到静土压力、主动土压力。土的侧压力计算涉及到结构形式、填料性质、墩台位移和地基变形,还与水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理论推导的公式计算土侧压力。

Page 26: 第二章  桥梁的作用

3.水浮力3.水浮力

水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙传递给建筑物基础底面的水压力,其值等于建筑物所排开的同等体积的水重。 位于岩石地基上的基础一般被认为是不透水的,可不计水浮力;对于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台,要计考虑水浮力。

Page 27: 第二章  桥梁的作用

对预应力混凝土桥梁结构,预加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,应作为永久作用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,但不计由于偏心距增大所引起的附加效应;在结构承载能力极限状态设计时预加应力不作为作用,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,仍需考虑预加力的次效应。

4.预加力4.预加力

Page 28: 第二章  桥梁的作用

5.混凝土收缩徐变影响力5.混凝土收缩徐变影响力

在外部超静定结构的混凝土桥梁中,混凝土收缩徐变影响力是长期存在并起作用的。基础变位一旦发生,对结构的影响也是长期的。混凝土收缩徐变的计算可按结构降温考虑,混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力预徐变变形呈直线关系的假定并确定适当的徐变系数来进行,基础变位的影响可按工程实际情况加以分析。

Page 29: 第二章  桥梁的作用

第三节 可变作用第三节 可变作用

一、可变作用(活载)的定义

二、可变作用(活载)的类型

Page 30: 第二章  桥梁的作用

一、可变作用(活载)的定义

可变作用是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向随时间变化,且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。

Page 31: 第二章  桥梁的作用

1.车辆荷载

2.冲击力

3.人群荷载

4.离心力

5.风荷载

6.汽车制动力7.温度作用

8.流水压力

9.冰压力

10.支座摩阻力

二、可变作用(活载)的类型

Page 32: 第二章  桥梁的作用

1.车辆荷载1.车辆荷载

( 1 )汽车荷载

( 2 )汽车荷载的折减

( 4 )标准荷载的等级选定

( 3 )汽车荷载加载

Page 33: 第二章  桥梁的作用

( 1 )汽车荷载

1 )概述

2 )汽车荷载的类型

3 )新旧规范公路车辆荷载的类型

4 )标准汽车荷载模式

Page 34: 第二章  桥梁的作用

1 )概述

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。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。车辆荷载和车道荷载的作用不得叠加。

Page 35: 第二章  桥梁的作用

2 )公路车辆荷载的类型

a) 公路—Ⅰ级车道荷载

b)公路—Ⅱ级车道荷载

Page 36: 第二章  桥梁的作用

3 )新旧规范公路车辆荷载的类型

公路—Ⅰ级

公路—Ⅱ级

新规范:

旧规范:

汽车荷载:汽车— 10 级、汽车— 20 级、汽车—超 20级。挂车荷载:挂车— 100 、挂车— 120 。履带车荷载:履带 50 。

Page 37: 第二章  桥梁的作用

车道荷载 ( 均布荷载 + 集中荷载) 车辆荷载

(桥涵结构的整体计算采用车道荷载,局部加载、横向桥

面板、涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引

起的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。)

4 )标准汽车荷载模式

Page 38: 第二章  桥梁的作用

( 4 )标准荷载的等级选定

各级公路桥涵设计的汽车荷载等级

公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路

汽车荷载等级 公路—Ⅰ级 公路—Ⅰ级 公路—Ⅱ级 公路—Ⅱ级 公路—Ⅱ级

Page 39: 第二章  桥梁的作用

均布荷载标准值: 10.5kN/m

集中荷载: 计算跨径小于等于 5m时, 180kN 计算跨径大于等于 50m时, 360kN 计算跨径在 5 至 50m之间时,直线内插。 剪力效应应再乘以 1.2的系数。

a) 公路—Ⅰ级车道荷载

m

Page 40: 第二章  桥梁的作用

车道荷载

车辆荷载

(c)  横桥向

  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。车辆荷载和车道荷载的作用不得叠加。

( 3 )汽车荷载加载

m

Page 41: 第二章  桥梁的作用

车道荷载标准值应取公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标准值的 0.75倍

b)公路—Ⅱ级车道荷载

Page 42: 第二章  桥梁的作用

标准车辆荷载公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级标准车辆荷载采用原汽车—超 20级标准荷载中总重为 550千牛的加重车。

车辆荷载的横向布置

车辆荷载的立面、平面尺寸

Page 43: 第二章  桥梁的作用

桥涵设计车道数

行 车 道 宽 度 W ( m )桥涵设计车道数

车辆单向行驶时 车辆双向行驶时W < 6.0

6.0≤W< 10.510.5≤W< 14.014.0≤W< 17.517.5≤W< 21.021.0≤W< 24.524.5≤W< 28.028.0≤W< 31.5

6.0≤W< 14.0

14.0≤W< 21.0

21.0≤W< 28.0

28.0≤W< 35.0

12345678

Page 44: 第二章  桥梁的作用

汽车荷载的车道数与桥梁的线路数或车道数一致,但由于每车道上的车队活载同时出现最不利加载的机率很小,故需要对总的车道活载进行折减。

( 2 )汽车荷载的折减

横 向 折 减 系 数

横向布置设计车道数(条)

2 3 4 5 6 7 8

横向折减系数 1.00

0.78

0.67

0.60

0.55

0.52

0.50

Page 45: 第二章  桥梁的作用

计算跨径 L( m )

纵向折减系数 计算跨径 L( m )

纵向折减系数

150≤L<400

400≤L<600

600≤L<800

0.970.960.95

800≤L<1000L≥1000

0.940.93

纵向折减系数表

施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。当桥梁计算跨径 L≥150m时,应按表 4.3.1-5规定的纵向折减系数进行折减。当为多跨连续结构时,整个结构均应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。

纵向折减

Page 46: 第二章  桥梁的作用

2.冲击力2.冲击力

(1)冲击力的产生

(2)冲击力的影响因素

(3)冲击力的计算

Page 47: 第二章  桥梁的作用

( 1)冲击力的产生( 1)冲击力的产生

车辆活载以一定的速度在桥上行驶时,会使桥梁发生振动,产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为冲击作用。

Page 48: 第二章  桥梁的作用

冲击作用的大小采用冲击力来衡量。冲击力受线路状态、车辆类型(机车的偏心轮作用)以及桥梁结构的形式和跨度等因素的综合影响。目前还难以精确考虑。

( 2)冲击力的影响因素( 2)冲击力的影响因素

Page 49: 第二章  桥梁的作用

当竖向活载包括冲击力时,将静活载乘以冲击系数。 冲击系数的一般形式是:

Lb

a1

1+μ = 1 +式中:

L——桥跨长度或(局部)构件的影响线加载长度;

a,b——常数,随结构体系或构件的不同而不同。

通常的做法是:在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式,把动力问题简化为静力问题来处理。引入冲击系数( 1+μ )。

( 3)冲击力的计算( 3)冲击力的计算

Page 50: 第二章  桥梁的作用

当 时 μ=0.05

当 时

当 时 μ=0.45

Hzf 5.1

HzfHz 145.1 0157.0ln1767.0 f

Hzf 14

冲击系数 μ可按下式计算:

返回

Page 51: 第二章  桥梁的作用

(1)公路桥梁的人群荷载

3.人群荷载3.人群荷载

(2)公路桥梁的人群荷载的取值

返回

Page 52: 第二章  桥梁的作用

① 当桥梁的计算跨径小于或等于 50m时,取 3.0KN/M ,

当桥梁的计算跨径大于 150m时,取 2.5千牛 / 平方米,

当桥梁的计算跨径在 50m-150m之间时,线性内插计算。对跨径不等跨的连续结构,以最大计算跨为准

城市郊区行人密集区一般取上述值得 1.15倍。

专用人行桥梁,人群荷载标准值为 3.5千牛 / 平方米

②人行道板(钢筋混凝土)可以一块板为单元,按标准值 4.0千牛 / 平方米。③ 计算栏杆时人群作用于栏杆上的水平推力按 0.75kN/m考虑,作用于立柱和扶手的竖向力按 1.0kN/m来考虑。

( 1 )公路桥梁的人群荷载

Page 53: 第二章  桥梁的作用

1 标准值 97标准: 3.5千牛 / 平方米 新标准: 3.0千牛 / 平方米2 纵向折减 L=50米: 3.0千牛 / 平方米 L=150米: 2.5千牛 / 平方米 L=50-150米: 线性内插

人群荷载

Page 54: 第二章  桥梁的作用

4.离心力

(1)离心力的产生

(2)离心力的计算

Page 55: 第二章  桥梁的作用

离心力的大小指车辆行使在曲线线路上时。因方向变化而引起的径向水平力。

( 1)离心力的产生( 1)离心力的产生

Page 56: 第二章  桥梁的作用

R

vc127

2

式中:

V——设计行车速度 (km/h);

R——曲线半径( m); 离心力的着力点在桥面以上 1.2m 处(公路桥);多车道时应考虑折减。

当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。 离心力的大小等于车辆活载(不计冲击力)乘以离心力系数C , C 值按下式计算:

( 2)离心力的计算 ( 2)离心力的计算

Page 57: 第二章  桥梁的作用

5.风力

(1)概述

(2)风力的计算

Page 58: 第二章  桥梁的作用

分析桥梁结构的强度、刚度、和稳定性时,应考虑风荷载的影响。对大跨度的斜拉桥和悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩,风力的影响更大。

当风以一定速度运动并受到桥梁的阻碍时,桥梁就承受风压。风压分为顺风向和横风向;

顺风向的风压可视为平均风压或脉动风压。采用静力计算方法处理平均风压对结构的影响;对脉动风压,要按随机振动理论进行分析。

(1)概述

Page 59: 第二章  桥梁的作用

对公路桥梁横向风力可按以下方法计算: 横桥向风力是风压与迎风面积的乘积。 风压按下式计算:

04321 WKKKKW 横桥向风力的迎风面积按结构的外轮廓线面积乘以一定的折减系数来计算。 如对实腹式桥跨结构,折减系数为 1.0,对钢桁架或钢拱架,折减系数为 0.4。

(2)风力的计算

Page 60: 第二章  桥梁的作用

风荷载

WhWh AWkkkF 0310

g

VW d

2

2

0

Zd VkkV 52)

10(10Z

VVZ

Ze 0001.0012017.0

Page 61: 第二章  桥梁的作用

W0——基本风压值( kN/m2)。一般情况参照《全国基本风压分布图》取值;

Wd——设计基准风压值( kN/m2) 。

Awh—横向迎风面积 m2 ,按桥垮结构各部分的实际尺寸计算;

V10——桥梁所在地区的设计基本风速 (m/s) 。

Vd——高度为 Z 处的设计基本风速 (m/s) 。

Z——距离地面或水面的高度 (m) 。

γ——空气重力密度 (kN/m3) 。

Page 62: 第二章  桥梁的作用

K2——考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数。该系数反映出风压随地形、地理条件(一般地区、谷地、山口、沿海海面等)的不同变化而变化的特征;取值视实际情况而定。

K5——阵风风速系数。考虑地表情况的修正系数。具体见《桥规》。

K3——地形地理条件系数。

K0——设计风速的换算系数。因频率与基本风压有关,故该系数体现出结构的重要性。对特大桥及在高速公路、一、二级公路上的大中桥梁采用 1.0;其它桥梁采用 0.85。

K1——风载阻力系数。

Page 63: 第二章  桥梁的作用

6.车辆制动力6.车辆制动力

(1)概述

(2)制动力的计算

Page 64: 第二章  桥梁的作用

制动力:是汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间

发生的滑动摩擦力(摩擦系数可达 0 . 5 以上)。

(1)概述

制动力的方向:就是行车方向,着力点:在桥面以上 1.2m处。在计算墩台时,可移至支座铰中心或支座 的底板面上;计算刚架桥、拱桥时,可移至桥面上,但不计因 此而产生的竖向力和力矩。 各种支座传递的制动力可按《桥规》中有关规定采用。

Page 65: 第二章  桥梁的作用

对于 l 个车道上由汽车荷载产生的制动力的标准值为车道荷载在加载长度上计算总重力的 10%计算,但公路—Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165KN;公路—Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 90KN。同向行驶双车道的汽车荷载的制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍;同向行驶三车道的汽车荷载的制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的 2.34倍;同向行驶四车道为一个设计车道制动力标准值的 2.68倍的桥梁。

(2)制动力的计算

Page 66: 第二章  桥梁的作用

7 . 温度影响力 7 . 温度影响力

(1)概述

(2)温度影响力的计算

Page 67: 第二章  桥梁的作用

( 1 )概述 温度影响力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。 温度的变化可分为(年平均)气温变化和温差两种情况,前者可说明结构在一年中的温度变化,后者则可解释为结构截面上的不同点或不同构件之间的温差。 对静定结构,气温的变化通常只会导致结构的伸长或缩短; 在超静定结构中,由于气温的变化引起的变形受到约束,导致结构产生相应的附加力。 由于日照、骤冷等天气情况引起的温差对静定结构或超静定结构均可能产生附加力。 气温变化的幅度,可按桥梁所在地区的气温条件(一般取当地最高和最低月平均气温)确定。气温变化值,应自结构合龙时的温度算起。

Page 68: 第二章  桥梁的作用

计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时,可采用图3.10所示的竖向温度梯度曲线,其桥面板表面的最高温度 T1 规定于表。对混凝土结构,当梁高 H 小于 400mm时,图中 A=H-100( mm);梁高 H 不小于 400mm时, A=300mm。对带混凝土桥面板的钢结构, A=300mm,图中的 t 为混凝土桥面板的厚度( mm)。

混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以 -0.5。

( 2 )温度影响力的计算

Page 69: 第二章  桥梁的作用

公路桥梁结构的有效温度标准值(℃)气温分区 钢桥面板

钢桥混凝土桥面板钢桥

混凝土、石桥

最高 最低 最高 最低 最高 最低严寒地区 46 -43 39 -32 34 -23

寒冷地区 46 -21 39 -15 34 -10

温热地区 46 -9(-3)

39 -6(-1)

34 -3

( 0 )

Page 70: 第二章  桥梁的作用

T1 (℃) T2 (℃)混凝土铺装 25 6.7

50mm沥青混凝土铺装层 20 6.7

100mm沥青混凝土铺装层 14 5.5

Page 71: 第二章  桥梁的作用
Page 72: 第二章  桥梁的作用

位于河流中的桥墩会受到流水压力的作用。通常桥墩上游迎水一侧会形成高压区,下游一侧会形成低压区。前后的压力差便构成水流对桥墩的压力。流水压力与桥墩的截面形状、圬工粗糙率、水流流速和形态等有关

γ——水的容重( kN/m3)

ν——水的设计流速( m/s)

A——桥墩阻水面积( m2),一般计算至一般冲刷线处;g——重力加速度 9.81m/s2;

K——有实验测得的桥墩形状系数。

计算公式为: kNg

KAFw 2

2

8 . 流水压力

Page 73: 第二章  桥梁的作用

9 . 冰压力9 . 冰压力

  位于冰凌河流或水库的桥梁墩台,应根据当地的具体情况及墩台的结构形式考虑冰荷载的作用; 冰荷载可分为以下几种: ①河流流冰产生的动压力; ②由于冰和水流作用于大面积冰层产生的静压力; ③冰覆盖层受温度影响膨胀时产生的静压力 ④冰锥体推移产生的静压力 ⑤冰层因水位升降产生的竖向作用力。 影响冰压力的自然因素众多且实验资料欠缺,目前对冰压力的研究还不成熟,在援引国外各种计算方法时,应结合具体工点情况进行分析;

Page 74: 第二章  桥梁的作用

10. 支座摩阻力10. 支座摩阻力

支座摩阻力是上部结构由温度等引起的变位而产生的,其作用方向与上部结构的变位方向相反作用点在支座处,

计算公式为: F =μW

W——作用于活动支座处由上部结构重力产生的效应;

μ——支座的摩擦系数,按支座种类取值。

Page 75: 第二章  桥梁的作用

第四节 偶然荷载第四节 偶然荷载

二、船只或飘流物的撞击力

一、地震力

三、汽车的撞击力

Page 76: 第二章  桥梁的作用

一、地震力

1 、地震力的产生

2、地震烈度对桥梁结构的影响

3、地震力的计算方法

Page 77: 第二章  桥梁的作用

1 、地震力的产生

由于地震波在土中传播,使震区发生地面运动桥梁基础首先受到外加的强迫运动,并导致整个桥梁的振动。地震力是指强烈的地面运动引起结构自身的惯性力(加速度与质量的乘积)。它不仅与地面运动的强烈程度有关,也与结构的动力特性有关,还与桥梁所在处的地质情况有关。

Page 78: 第二章  桥梁的作用

2、地震烈度对桥梁结构的影响

地震烈度是对地震强度的一种等级描述,它是根据水平地震系数 kh加以划分的。抗震设计中采用的地震烈度称为设计烈度。 一般,烈度小于 7度的地震影响在桥梁设计中可不予考虑。 铁路桥梁抗震设计规范只适用烈度为 7度、 8度、 9度的情况。 对设计烈度高于 9 度或有特殊抗震要求的建筑物及新结构,应进行专门的研究和设计。水平地震系数 KH依设计烈度取值,当设计烈度分别为 7、 8、 9时, kh 分别取 0.1 , 0.2, 0.4; 地震力的计算可采用静力法或反映谱理论。 对重要结构的桥梁结构,要采用动态抗震设计,及建立结构的动力计算公式,直接采用地震波进行动力分析。

Page 79: 第二章  桥梁的作用

二、船只或飘流物的撞击力

1.概述

2.计算方法

Page 80: 第二章  桥梁的作用

船只或漂流物撞击力在有可能的条件下,应采用实测资料或模拟撞击试验进行计算,并依此进行防撞设计。

1.概述

Page 81: 第二章  桥梁的作用

21sin

CC

WF

F——撞击力( KN )

——船只或排筏撞击墩台的速度 (m/s )

——动能折减系数,斜撞时为 0.2,正向撞击时为 0.3;α——船只或排筏驶进方向与墩台撞击点处切线所形成的夹角;W——船只或排筏重力( kN )

C1 、 C2——船只或排筏的弹性变形系数和墩台圬工的弹性变形系数缺乏资料时一般假定 C1+C2=0.0005 。

2.计算方法