大跨度桥梁设计活载效应分析t

大跨度桥梁设计活载效应分析本章的主要内容4.1基本可变作用4.2荷载横向分布系数计算4.3可变作用分析4.4荷载组合§4.1基本可变作用

基本可变作用也称为活载，一般指汽车作用和人群作用。

4.1.1汽车荷载（《公路工程技术标准（JTJ001-97）》）

旧规范4个等级：汽车10级、汽车15级、汽车20级和汽车超20级计算荷载——把经常地、大量出现的汽车排列形成的车队，对一般桥梁设计起控制作用。验算荷载——偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。500kN履带车（简称履带50），可多辆，间距>50m挂80、挂100和挂120，按一辆计算旧规范汽车车队纵向排列汽车的平面尺寸及横向布置平板挂车和履带车荷载

新规范中不再考虑。§4.1基本可变作用

4.1.1汽车荷载（《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2015）》）

新规范公路-Ⅰ级公路汽车荷载的分级公路-Ⅱ级车道荷载汽车荷载车辆荷载集中荷载均布荷载§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范公路-Ⅰ级车道荷载均布荷载标准值：10.5kN/m集中荷载：计算跨径小于等于5m时，270kN

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。§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范公路-Ⅱ级车道荷载其均布荷载标准值和集中荷载标准值，应取公路-Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标准值的0.75倍。车道均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范车辆荷载公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级车辆荷载均采用一辆总重为550kN的标准车。§4.1基本本可可变变作作用用汽车车荷荷载载的的选选用用根据据桥桥梁梁所所在在公公路路等等级级选选用用。。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4.1.1汽车车荷荷载载新规规范范§4.1基本本可可变变作作用用4.1.2汽车车荷荷载载布布载载规规定定车辆辆的的布布置置———按桥桥梁梁宽宽度度确确定定车车道道数数§4.1基本本可可变变作作用用4.1.2汽车车荷荷载载布布载载规规定定横向向折折减减系系数数———车道道数数>2，应应考考虑虑车车道道折折减减。。但但折折减减后后效效应应≥≥2车道道的的荷荷载载效效应应。。纵向向折折减减系系数数———计算算跨跨径径>150m，应应考考虑虑纵纵向向折折减减。。多多跨跨连连续续结结构构，，按按最最大大跨跨折折减减。。§4.1基本本可可变变作作用用4.1.3汽车车冲冲击击力力车辆辆活活载载以以一一定定的的速速度度在在桥桥上上行行驶驶时时，，会会使使桥桥梁梁发发生生振振动动，，产产生生动动力力作作用用。。这这种种动动力力作作用用会会使使桥桥梁梁的的内内力力和和变变形形较较静静活活载载作作用用时时大大。。这这种种现现象象就就称称之之为为冲击击作作用用。冲击击作作用用的的大大小小采采用用冲击击力力来加加以以衡衡量量。。冲击击力力受受线线路路状状态态、、车车辆辆类类型型以以及及桥桥梁梁结结构构的的型型式式和和跨跨度度等等因因素素的的综综合合影影响响，，目目前前还还难难以以精精确确考考虑虑，，只只能能在在桥桥梁梁动动载载试试验验的的基基础础上上提提出出近似计计算公公式。在设计计中，，引入入冲击系系数（（1+）。当竖向向活载载包括括冲击击力时时，系系指将将静活活载乘乘以冲冲击系系数。。§4.1基本可可变作作用4.1.3汽车冲冲击力力冲击系系数μ可按下下式计计算：：§4.1基本可可变作作用4.1.3汽车冲冲击力力简支梁梁桥的的基频频f的计算算公式式连续梁梁桥的的基频频f的计算算公式式连续梁梁冲击击力引引起的的正弯弯矩和和剪力力效应应时，，采用用f1，负弯弯矩采采用f2。§4.1基本可可变作作用4.1.3汽车冲冲击力力双塔斜斜拉桥桥的竖竖向弯弯曲基基频f的计算算公式式无辅助助墩有辅助助墩单跨简简支悬悬索桥桥的竖竖向弯弯曲基基频f的计算算公式式§4.1基本可可变作作用4.1.4人群荷荷载公路桥桥梁的的人群荷荷载一般取取3kN/m2，城市市、郊郊区行行人密密集地地区一一般取取3.5kN/m2；人群群荷载载应与与汽车车荷载载同时时考虑虑，但但不与与验算算荷载载同时时计算算。人行道道可以一一块板板为单单元，，按标标准值值4.0kN/m2的均布布荷载载计算算。人群作作用于于栏杆上上的水水平推推力按0.75kN/m考虑。。作用于于立柱和和扶手手的竖竖向力力按1.0kN/m考虑。。§4.2荷载横向分分布系系数计计算荷载横横向分分布系系数的的概念念它是反反映荷荷载横横向分分布程程度的的参数数，表表示某某根主主梁所所承担担的最最大荷荷载是是轴重重的倍倍数。。§4.2荷载横向分分布系系数计计算荷载横横向分分布系系数的的影响响因素素梁位荷载类类型荷载位位置梁的横横向刚刚度§4.2荷载横向分分布系系数计计算荷载横横向分分布系系数的的影响响因素素桥梁横横向刚刚度对对荷载载横向向分布布系数数的影影响：：§4.2荷载横向分分布系系数计计算荷载横横向分分布系系数的的计算算方法法横向分分布的的规律律与结结构横横向连连结刚刚度关关系密密切，，目目前常常用的的荷载载横向向分布布计算算方法法主要要有：：梁格系系模型型：：（1）杠杆杆原理理法（（2）偏心心压力力法（（修正正的偏偏心压压力法法）（（3）铰接接板（（梁））法（（4）刚接接梁法法平板模模型：：（5）比拟拟正交交异性性板法法（G-M法）适用性性：不不同条条件简支梁梁桥的荷载载横向向分布布计算算§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.1等效简简支梁梁变换换法例题：：三跨跨等截截面连连续梁梁，计计算第第二跨跨的横横向分分布系系数，，则将将第二二跨等等效为为简支支梁，，然后后利用用简支支梁的的横向向分布布计算算理论论，求求出P=1作用于于第二二跨跨跨中时时的挠挠度。。§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.1等效简简支梁梁变换换法再取一一等效效简支支梁，，其跨跨径与与连续续梁计计算跨跨径相相同，，其换换算刚刚度为为，，相相应的的挠度度为。。根据刚刚度等等效，，即，，可可得等等效简简支梁梁换算算惯性性矩的的换算算系数数§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.1等效简简支梁梁变换换法也可取取等效效简支支梁的的刚度度不变变，计计算等等效跨跨径。。即取取代替公公式中中的l，得出出等效效简支支梁跨跨度的的换算算系数数§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.1等效简简支梁梁变换换法等效刚刚度系系数可可查表表得到到，则则可算算出等等效跨跨度系系数。。等效简简支梁梁法适应于于多梁梁式连连续梁梁桥的荷载载横向向分布布系数数的计计算，，如简简支转转连续续的小小箱梁梁、T梁等。。§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.1等效简简支梁梁变换换法例题：：P98§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.2增大系系数法法增大系系数法法是计计算箱箱形梁梁桥横横向分分布系系数的的一种种经验验方法法。将桥跨跨偏心心荷载载，分分解为为对称称荷载载及扭扭转荷荷载。。由于于约束束扭转转，断断面翘翘曲受受到约约束而而产生生正应应力，，一般般为桥桥跨结结构对对称荷荷载产产生的的正应应力的的15%左右，，故得得到箱箱梁各各肋分分布荷荷载为为：§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.2增大系系数法法计算箱箱梁截截面剪剪力是是，考考虑翘翘曲扭扭转剪剪应力力约占占弯曲曲剪应应力的的5%，故得得到箱箱梁各各肋之之剪力力荷载载为：：§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.2增大系系数法法例题：：某预预应力力混凝凝土连连续梁梁桥，，截面面采用用单箱箱单室室截面面，二二车道道布载载。当当按整体箱箱梁分分析时，荷荷载横横向分分布为为：§4.2荷载横向分分布系系数计计算4.2.2增大系系数法法例题：：某预预应力力混凝凝土连连续梁梁桥，，截面面采用用单箱箱单室室截面面，二二车道道布载载。当当按梁肋分分析时，单肋的荷载载横向向分布布为：：§4.3可变作作用分分析4.3.2影响线线加载载在求得得结构构内力力影响响线后后，就就可以以对影影响线线进行行加载载，求求得可可变作作用下下各截截面的的最大大、最最小内内力。。车道荷荷载加加载。计算算截面面正效效应时时，将将集中中力作作用在在影响响线最最大值值处，，将均均布荷荷载作作用在在正的的影响响区域域内。。计算截截面负负效应应时，，将集集中力力作用用在影影响线线最小小值处处，将将均布布荷载载作用用在负负的影影响区区域内内。§4.3可变作作用分分析4.3.2影响线线加载载在求得得结构构内力力影响响线后后，就就可以以对影影响线线进行行加载载，求求得可可变作作用下下各截截面的的最大大、最最小内内力。。人群荷荷载为均布布荷载载，则则将均均布荷荷载作作用在在正的的影响响区域域或负负的影影响区区域即即可得得到人人群荷荷载的的最大大值、、最小小值。。§4.3可变作作用分分析4.3.2影响线线加载载单列车车在该截截面上上引起起的截截面弯弯矩的的最大大值、、最小小值：：人群荷荷载在该截截面上上引起起的截截面弯弯矩的的最大大值、、最小小值：：§4.3可变作作用分分析4.3.2影响线线加载载对于桥桥梁整整体结结构的的汽车车效应应，还还应考考虑荷荷载横横向分分布系系数、、汽车车冲击击系数数、车车道横横向折折减系系数、、纵向向折减减系数数等，，则：：将桥梁梁各截截面得得到的的内力力最大大值、、最小小值分分布连连线，，则得得到桥桥梁结结构的的活载载包络络图。。§4.4荷载组组合§4.4荷载组组合§4.4荷载组组合作用效效应结构对对所受受作用用的反反应，，如弯弯矩、、扭矩矩、位位移等等。作用频遇值结构或构件按按正常使用极极限状态短期期效应组合设设计时，采用用的一种可变变作用代表值值，其值可根根据在足够长长观测期内作作用任意时点点概率分布的的0.95分位值确定。。作用准永久值值结构或构件按按正常使用极极限状态长期期效应组合设设计时，采用用的另一种可可变作用代表表值，其值可可根据在足够够长观测期内内作用任意时时点概率分布布的0.5（或略高于0.5）分位值确定定。分项系数为保证所设计计的结构具有有规定的可靠靠度而在设计计表达式中采采用的系数，，分作用分项项系数和抗力力分项系数两两大类。§4.4