桥梁的设计荷载-新ppt课件

1、桥梁的设计荷载桥梁系：陆萍桥梁总体规划原那么桥梁总体规划原那么v平安、适用、经济、美观、有利于环保平安、适用、经济、美观、有利于环保v技术先进、平安可靠、适用耐久、经济技术先进、平安可靠、适用耐久、经济合理、美观、有利于环保合理、美观、有利于环保v平安是设计的目的，适用是设计的功能平安是设计的目的，适用是设计的功能需求，必需首先满足；在满足平安的前需求，必需首先满足；在满足平安的前提下，应根据详细情况思索经济和美观提下，应根据详细情况思索经济和美观的要求，公路工程设计应符合环保要求，的要求，公路工程设计应符合环保要求，坚持可继续开展。坚持可继续开展。 作用在工程构作用在工程构造上的荷载类型造上

2、的荷载类型主要有：主要有：1. 恒载：恒载： 概念：指耐概念：指耐久存在着的外久存在着的外加力。加力。 荷载：普通指荷载：普通指作用在构造上的作用在构造上的外加力。外加力。 计算：普通根计算：普通根据构件的详细尺据构件的详细尺寸和资料的重度寸和资料的重度计算得到。计算得到。留意：动载对房屋的作用效应比留意：动载对房屋的作用效应比它们作为静载的绝对值要大。它们作为静载的绝对值要大。当风施加于房屋的作用当风施加于房屋的作用力在比房屋周期短的时力在比房屋周期短的时间内消逝，那么称为动间内消逝，那么称为动载载 周期和风载：周期和风载：可分为动载、静载。可分为动载、静载。反之，假设风的作用在比反之，假设

3、风的作用在比房屋周期长的时间内消逝，房屋周期长的时间内消逝，就是静载。就是静载。高层建筑房屋周期长，高层建筑房屋周期长，低层房屋周期短。低层房屋周期短。影响风载的要素：因地域而异沿海、内陆；同一地域因时间因地域而异沿海、内陆；同一地域因时间而异；因房屋高度而异。而异；因房屋高度而异。作用的定义：作用的定义： 长期以来，我们普通习惯地称一切引起长期以来，我们普通习惯地称一切引起构造反响的缘由为构造反响的缘由为“荷载，这种叫法实践并荷载，这种叫法实践并不科学和确切。引起构造反响的缘由可以按不科学和确切。引起构造反响的缘由可以按其作用的性质分为截然不同的两类：其作用的性质分为截然不同的两类： 直接作

4、用：直接施加于构造上的外力，如直接作用：直接施加于构造上的外力，如车辆、人群、构造自重等，可用车辆、人群、构造自重等，可用“荷载这一荷载这一术语来概括。术语来概括。 间接作用：不是以外力方式施加于构造，间接作用：不是以外力方式施加于构造，是间接作用于构造的，它们产生的效应与构是间接作用于构造的，它们产生的效应与构造本身的特性、构造所处环境等有关，如地造本身的特性、构造所处环境等有关，如地震、根底变位、混凝土收缩和徐变、温度变震、根底变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等。化等。作用作用actionactionv施加在构造上的一组集中力或分布力，或引施加在构造上的一组集中力或分布力，或引起构造外加变

5、形或约束变形的缘由。前者称起构造外加变形或约束变形的缘由。前者称直接作用，亦称荷载，后者称间接作用。直接作用，亦称荷载，后者称间接作用。v现行桥梁规范将荷载分为现行桥梁规范将荷载分为3类：类：v永久作用永久作用v可变作用可变作用v偶尔作用偶尔作用永久作用永久作用v在构造运用期间，其量值不随时间而变化，在构造运用期间，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或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用v包括：包括：v构造自重一期恒载、构造自重一期恒载、v桥面铺装及附属设备的分量二期恒载桥面铺装及附属设备的分量二期恒载 、v作用在构造上的土重及土侧压力、作用在构造上的土重及土侧压力、

6、v根底变位影响力、根底变位影响力、v水浮力、水浮力、v长期作用在构造上的人工预加力、长期作用在构造上的人工预加力、v混凝土收缩徐变影响力混凝土收缩徐变影响力可变作用可变作用v在构造运用期间，其量值随时间变化，且其在构造运用期间，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。变化值与平均值比较不可忽略的作用。v根本可变作用根本可变作用v其他可变作用其他可变作用v8989版规范规定以车队荷载来计算构造内力；版规范规定以车队荷载来计算构造内力；20192019版规范换之以车道荷载，且规定：版规范换之以车道荷载，且规定：v当计算整体构造时用车道荷载当计算整体构造时用车道荷载v当计算部分构造或

7、验算时采用车辆荷载当计算部分构造或验算时采用车辆荷载各级汽车车队的纵向陈列各级汽车车队的纵向陈列 (轴重力单位轴重力单位: kN，尺寸单位，尺寸单位: m)公路桥梁汽车荷载设计荷载：以汽车车队表示，每一车队公路桥梁汽车荷载设计荷载：以汽车车队表示，每一车队包括一辆重车和辆数不限的主车。分为四个等级。包括一辆重车和辆数不限的主车。分为四个等级。公路桥梁平板挂车和履带车荷载验算荷载：为挂车公路桥梁平板挂车和履带车荷载验算荷载：为挂车-80，100，120和履和履-50平板挂车和履平板挂车和履带车荷载的纵带车荷载的纵向陈列和横向向陈列和横向布置布置(重力单位重力单位: kN履带车纵向可履带车纵向可思

8、索多辆行驶，思索多辆行驶，但两车净距不但两车净距不得小于得小于50m。平板挂车全桥平板挂车全桥以经过一辆计以经过一辆计算。算。设计公路桥梁时，所用车辆荷载等级应根据公路的运用义务、性质和未来的开展情况，根据设计公路桥梁时，所用车辆荷载等级应根据公路的运用义务、性质和未来的开展情况，根据规范规定确定规范规定确定 汽车荷载等级汽车荷载等级9797规范规范 新规范新规范汽车汽车超超2020级、挂车级、挂车120 120 公路公路级级汽车汽车2020级、挂车级、挂车100 100 公路公路级级 汽车汽车1515级、挂车级、挂车8080汽车汽车1010级、履带级、履带5050 车队荷载规范方式的主要缺乏

9、之处车队荷载规范方式的主要缺乏之处1 1 容易使人误以为规范荷载方式所采用的车辆重力即是实践容易使人误以为规范荷载方式所采用的车辆重力即是实践桥梁上可以通行的车辆，呵斥公路交通管理上的不便；桥梁上可以通行的车辆，呵斥公路交通管理上的不便；2 2 原规范的级差不合理，两级规范之间的荷载原规范的级差不合理，两级规范之间的荷载 程度的级差程度的级差时大时小；时大时小；3 3 计算不便；计算不便；4 4 规范荷载在构造上产规范荷载在构造上产 生的效应不延续；生的效应不延续；5 5 与国际先进规范不接轨。与国际先进规范不接轨。 汽汽 车车 荷荷 载载 等等 级级公路公路等级等级高速公路、一高速公路、一级

10、公路级公路二、三、四二、三、四级公路级公路汽车荷载汽车荷载等级等级 公路公路级级公路公路级级 二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路可采用公路级汽车荷载。级汽车荷载。 四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计采用的公路四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计采用的公路级车道荷载的效应可乘以级车道荷载的效应可乘以0.80.8的折减系数，车辆荷载的的折减系数，车辆荷载的效应可乘以效应可乘以0.70.7的折减系数。的折减系数。原规范汽车荷载的计算图式对人工和计算机加载计算都很不原规范汽车荷载的计算图式对人工和计算机加载计算都很不方便，且计算效应随桥

11、梁跨径的变化是不延续的。方便，且计算效应随桥梁跨径的变化是不延续的。但车道荷载不能处理部分加载，跨径较小的涵洞、桥台、和但车道荷载不能处理部分加载，跨径较小的涵洞、桥台、和挡土墙等计算问题，如仍采用车道荷载，将产生与原规范计挡土墙等计算问题，如仍采用车道荷载，将产生与原规范计算相差较大的结果。算相差较大的结果。本规范的车道荷载是个虚拟荷载，它是对由汽车车队的测定本规范的车道荷载是个虚拟荷载，它是对由汽车车队的测定和效应分析得到的。和效应分析得到的。剪力效应乘以剪力效应乘以1.21.2，主要用于验算下部构造或上部构造腹板的。，主要用于验算下部构造或上部构造腹板的。横向折减的含义是：在桥梁多车道上

12、行驶的汽车荷横向折减的含义是：在桥梁多车道上行驶的汽车荷载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时，其同时载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时，其同时处于最不利位置的能够性大小，随车道数的添加而处于最不利位置的能够性大小，随车道数的添加而减小。减小。桥梁构造的基频反映了构造的尺寸、类型、建筑资料等动力特桥梁构造的基频反映了构造的尺寸、类型、建筑资料等动力特性内容，它直接反映了冲击系数与桥梁构造之间的关系。性内容，它直接反映了冲击系数与桥梁构造之间的关系。 人群荷载人群荷载1 1 规范值规范值 9797规范：规范： 3.53.5千牛千牛/ /平方米平方米 新规范：新规范： 3.03.0千牛千牛/ /平

13、方米平方米纵向折减纵向折减 L=50L=50米：米： 3.03.0千牛千牛/ /平方米平方米 L=150L=150米：米： 2.52.5千牛千牛/ /平方米平方米 L=50-150L=50-150米：米： 线性内插线性内插偶尔作用偶尔作用v在构造运用期间出现的概率很小，一旦在构造运用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且继续时间很短的作用。出现，其值很大且继续时间很短的作用。v主要有地震荷载、船只撞击力主要有地震荷载、船只撞击力4. 地震、震级、烈度、地震荷载地震、震级、烈度、地震荷载 地震地震地震是以地震是以地面发生地面发生不同剧烈不同剧烈程度的振程度的振动为特征动为特征的一种物的一种物理

14、景象。理景象。震源震源震中震中震中距震中距 震级震级表示地震的强度，用表示地震的强度，用释放出来的能量大小释放出来的能量大小衡量。衡量。国际上通用的是国际上通用的是Richter震级。震级。AM10log规范地规范地震仪测震仪测得的最得的最大程度大程度位移幅位移幅值。值。m印度发生剧烈地震印度发生剧烈地震 7.9级地级地震狂袭南亚次大陆震狂袭南亚次大陆一次里氏一次里氏5级地震级地震所释放的能量为：所释放的能量为：erg19102相当于相当于2万万tT.N.T.炸药，每添加炸药，每添加一级，释放的能量添加一级，释放的能量添加31.5倍倍 地震烈度地震烈度地震在某一个详细地域引起的振动强度。地震在

15、某一个详细地域引起的振动强度。与震级是两个不同的概念。震中区烈度最与震级是两个不同的概念。震中区烈度最大。根据震时人、地、物主要宏观标志划大。根据震时人、地、物主要宏观标志划分为分为12度。度。1976年的唐山大地震有的人利用动物异常景象，年的唐山大地震有的人利用动物异常景象，做了震前预防。例如滦南县胡各庄公社东胡大队做了震前预防。例如滦南县胡各庄公社东胡大队马春林等几个小青年，在马春林等几个小青年，在7月月27日晚上，听到奶日晚上，听到奶羊惨叫，他们分析，能够要闹地震。于是几个人羊惨叫，他们分析，能够要闹地震。于是几个人都没有睡觉，聚在一同聊天，大震发生，全部脱都没有睡觉，聚在一同聊天，大震

16、发生，全部脱险。险。震中烈度与震级的关系震中烈度与震级的关系一次里氏一次里氏5级地震所释放的能量为级地震所释放的能量为erg19102尔格相当于在花岗岩中爆炸相当于在花岗岩中爆炸2万万tT.N.T炸药，每添加一级，释放的能炸药，每添加一级，释放的能量添加量添加31.5倍。倍。尔格尔格=达因达因*厘米；属于厘米克秒等单位制厘米；属于厘米克秒等单位制. 焦耳焦耳=牛顿牛顿*米；属于米千克米；属于米千克秒秒 1牛顿牛顿=100000达因；达因； 所以所以 1焦耳焦耳=107尔格尔格 地震荷载：地震荷载：地震对房屋的作用力。地震引起的地面运动会使地震对房屋的作用力。地震引起的地面运动会使房屋在竖向或程

17、度方向产生加速度反响，其加速房屋在竖向或程度方向产生加速度反响，其加速度反响值与房屋本身质量的乘积，就构成地震对度反响值与房屋本身质量的乘积，就构成地震对房屋的作用力。房屋的作用力。地震对房屋的破坏主要由程度方向的最大加速度反响引起地震对房屋的破坏主要由程度方向的最大加速度反响引起北京地域一幢北京地域一幢89层层用砖填充框架构造，用砖填充框架构造，它的总程度地震荷它的总程度地震荷载约为其自重的载约为其自重的0.050.08倍。倍。荷载组合荷载组合v作用效应组合作用效应组合v构造上几种作用分别产生的效应的随机组合。构造上几种作用分别产生的效应的随机组合。1.0.7 1.0.7 公路桥涵构造应按承

18、载才干极限形公路桥涵构造应按承载才干极限形状和正常运用极限形状进展设计：状和正常运用极限形状进展设计： 1 1 承载才干极限形状：对应于桥涵构造承载才干极限形状：对应于桥涵构造或其构件到达最大承载才干或出现不适于继或其构件到达最大承载才干或出现不适于继续承载的变形或变位的形状；续承载的变形或变位的形状； 2 2 正常运用极限形状：对应于桥涵构造正常运用极限形状：对应于桥涵构造或其构件到达正常运用或耐久性的某项限值或其构件到达正常运用或耐久性的某项限值的形状。的形状。 在进展上述两类极限形状设计时，同时在进展上述两类极限形状设计时，同时应满足构造和工艺方面的要求。应满足构造和工艺方面的要求。当整个构造或构造的一部分超越某一特定形状而不能满当整个构造或构造的一部分超越某一特定形状而不能满足设计规定的某一功能要求时，那么此特定形状称为该足设计规定的某一功能要求时，那么此特定形状称为该功能的极限形状。对于构造的各种极限形状，均应规定功能的极限形状。对于构造的各种极限形状，均应规定明确的标志和限值。明确的标志和限值。1 1承载才干极限形状。这种极限形状对应于构造或构承载才干