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桥梁工程概论
BridgeEngineering§1桥梁工程的发展状况一、我国桥梁建筑成就三、桥梁工程展望最佳链接二、国外桥梁建筑的发展桥梁按年代分类古代桥梁-大致指19世纪之前的桥梁。现代桥梁-19世纪20年代,世界上出现铁路。现代桥主要是为适应铁路建设的需要,在19世纪后期逐步发展起来的,并在铁路上使用至今。当代桥梁-是本世纪50年代左右发展起来的,主要为公路和城市道路服务的。我国桥梁建筑的成就赵州桥在隋大业元年(公元605年左右),李春在河北赵县修建了赵州石拱桥(又称安济桥)。该桥净跨37.02m,宽9m,构思巧妙,造型美观,工艺精致,历1400年而无恙,举世闻名,被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。灞陵桥位于在渭源县南城门外的清源河上,是一座古典纯木结构卧式悬壁拱桥,俗称“卧桥”,结构独特,工艺精巧,已成为渭水一大景观始建于明洪武初年(1368年),1919年重建,跨度29.5m,高5.4m,宽4.8m;桥底部以十根粗壮圆木并列十一组,从两岸桥墩逐次递级,飞挑凌空,形成半圆状桥体,桥面有台阶通道三条,并配有扶手栏杆,桥顶为飞檐挑阁式廊房,共13间64柱
宋代虹桥虹桥(10321033年),见宋代画家张泽端的名画《清明上河图》构造奇特,采用两套木拱并配以横木,形成稳定的超静定结构。灞(河)桥位于陕西省西安市城东,跨灞水,始建于秦汉常遭水患等各种灾害,屡毁屡修,清道光十三年(1833年)重修,为67孔简支木梁桥,长近400米,历时120多年未毁1955年灞河桥改建为钢筋混凝土桥,桥墩仍利用旧桥石墩,并用钢筋混凝土加高卢沟桥位于北京西南,1192年建成,共11孔,跨度11.413.5m桥栏上配有栩栩如生的大小石狮485个,世所罕见福建泉州万安桥世界上尚保存的最长、工程最艰巨的石墩石梁桥建于宋朝(10531059年),又称洛阳桥。此桥现长834m,共47孔,大约3.7m宽施工方法特殊(放养牡蛎,靠蛎壳与块石相胶结形成的整体基础来抵抗风浪)江东桥(虎渡桥)距福建漳州17公里,始建于南宋绍熙年间(公元1190-94年),初为浮桥,嘉定七年(公元1214年)改建为石梁桥,梁石最重近200吨,“虎渡桥”名的来历古石桥几经兴废,1928年改建为简易的钢筋混凝土公路桥。抗日战争时期,国民党政府把该桥炸毁,以阻日军进犯,建国后立即修复,1972年又改建,但当年“虎渡桥”遗迹尚存,正在维修广济桥(湘子桥)中国古代名桥之一,建于宋(1173)至明(1513)之间,位于广东潮安县,横跨韩江21跨,518m长,上部结构有石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条木船组成的长达97.30m的开合式浮桥苏州宝带桥连续石拱桥,35孔,长317m,中间三孔跨度较大,用于通航建于816819年,江苏苏州灌县安澜竹索桥始建于宋朝(990年),明朝末年毁于战火清嘉庆八年(1803年)仿旧制重建,名安(渡狂)澜桥,桥长340m,分为8孔,最大跨度61m1974年因兴建外江水闸,将桥下移100余米,改用钢索玉带桥十七孔桥北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间(17361795年)拱洞从桥中间向两端逐渐收小
玉带桥建于清乾隆十五年(1750年)两端有反弯曲线的玉石拱
湖州三桥位于江苏湖州双林镇,主拱跨12.6m,宽3.5m居中的拱桥大约建于800年前中国南方地区拱桥特点大渡河铁索桥建于1706年,长约103m,宽约2.8m,由13条锚固于两岸的铁链组成作为革命文物保存,现正在维修我国大跨径铁路钢梁桥的特点结构形式-以桁架梁形式为主材料-主要采用低合金钢(16锰桥钢)结构连接-从早期的铆接过渡到栓焊连接(指杆件或构件在工厂焊接制造,在工地采用高强度螺栓拼接)施工-采用悬臂拼装等方法在20世纪80年代,开始研制钢箱梁和正交异性桥面板结构在20世纪90年代,钢箱梁在公路大跨度悬索桥、斜拉桥中得到较多应用钱塘江桥主跨1665.84m,公铁两用,由我国桥梁先驱茅以升先生主持修建1937年9月通车,同年12月侵华日军攻陷杭州,我国军队西撤后将桥炸毁,1947年3月修复。武汉长江大桥中国第一座跨越长江的大桥,1957年完成;钢桁架连续梁桥,主跨128m,双层桥面,公铁两用;悬臂拼装法施工南京长江大桥1968年完成,其材料、设计、施工全部自己承担;钢桁架连续梁桥,主跨160m,双层桥面,公铁两用;悬臂拼装法施工,深水基础施工。
九江长江大桥1992年完成,位于江苏九江连续钢桁架带加劲拱梁桥,主跨216m,双层桥面,公铁两用悬臂拼装法施工芜湖长江大桥2000年完成,位于安徽芜湖;低塔加劲连续钢桁架梁桥,主跨312m,双层桥面,公铁两用;悬臂拼装法施工安康专线铁路斜腿刚构桥钢斜腿刚构,箱形截面,单线铁路桥主跨176m,世界同类桥梁第一预应力混凝土梁式桥20世纪50年代,开始对预应力混凝土桥进行研究和试验60-70年代,我国采用悬臂施工方法,开始建造预应力混凝土T形刚构桥80年代,采用悬臂法施工的大跨度预应力混凝土连续梁桥得到较快发展90年代,普遍应用大跨度预应力混凝土连续梁桥以及连续-刚构桥五陵卫河桥位于河南省汤阴县,在汤阴至濮阳原窄轨铁路线上为中国采用了平衡悬臂拼装法建成的第一座预应力混凝土T型刚构桥,1965年4月建成通车桥全长105m,分跨为25+50+25m,桥面宽4.5m旧庄河一号桥位于云南省禄丰县境内的成昆铁路线上,是中国铁路上首次采用悬臂拼装法施工的预应力混凝土桥全长106m,主跨为24+48+24m,1966年完成福建乌龙江桥预应力混凝土T型刚构桥(带挂孔)主跨144m,1971年完成重庆长江公路大桥预应力混凝土T型刚构桥(带挂孔)主跨174m,1980年完成云南六库怒江大桥三跨预应力混凝土连续梁主跨154m,1990年完成茅岭江桥位于广西防城,1986年竣工一对平行并列、上下部结构分离、跨度相同的铁路桥和公路桥,分跨48+80+48m广东洛溪大桥双薄壁墩预应力混凝土连续-刚构桥主跨180m,1988年完成虎门大桥西航道桥双薄壁墩预应力混凝土连续-刚构桥主跨270m,世界排名第三,1997年完成南昆线清水河桥铁路预应力混凝土连续-刚构桥主跨128m,墩高100m,1996年完成南昆线板其二号桥采用曲线连续刚构体系,曲线半径R=450m我国铁路上的第一座弯梁桥主跨布置为447244m浊漳河桥预应力混凝土斜腿刚构桥主跨82m,1981年建成,支架法施工厦门高集海峡大桥多跨预应力混凝土箱梁桥(8×45+8×45+12×45+10×45+8×45m),总长2070m在中国首次采用移动式模架逐孔现浇施工1991年竣工,跨越高崎集美海峡钱塘江二桥公路、铁路并行分离的公路铁路两用桥,铁路桥双线,1991年竣工公路、铁路正桥均为18孔一联预应力混凝土箱型连续梁,分跨为45+65+14×80+65+45m,连续长度达1340m,为目前国内之冠大跨预应力混凝土梁桥的基本特点在纵向采用三跨或多跨对称布置的变高度梁在横向采用单箱(或多箱)单室(或多室)的箱形截面纵横向预应力采用钢铰线大吨位预应力体系(包括相应锚具和张拉设备),竖向预应力采用高强度粗钢筋,形成三向预应力施工方法为悬臂拼装或灌筑
石拱桥和钢筋混凝土拱桥石拱桥历史悠久。创造和推广了不少新颖的混凝土和钢筋混凝土拱桥结构。双曲拱桥,桁架拱、刚架拱、扁壳拱等。无支架施工方法。缆索吊装法、悬臂扣挂或桁架法、劲性骨架法和转体法等。钢管混凝土拱桥。成昆铁路一线天桥铁路石拱桥,跨度54m有支架(钢拱架)施工,1966年建成九溪沟大桥位于四川省丰都县九溪沟,跨径为116m有支架施工,1972年建成,时为世界上跨径最大的石拱桥,保持纪录18年之久公路石拱桥,1990年建成,跨度120m,当时为世界跨度第一有支架施工乌巢河桥双曲拱河南前河大桥中国最大的公路双曲拱桥,跨度150m,1970年建成有支架施工刚架拱主腿次腿主梁次梁四川宜宾金沙江小南门大桥中承式混凝土提篮拱桥,跨度240m,1990年建成,时称“亚洲第一大中承
式钢混拱桥”劲性骨架法施工2001年11月7日4:30分左右桥面突然垮塌四川宜宾金沙江小南门大桥重庆綦江新虹桥原虹桥为钢管混凝土系杆拱,因质量事故于1999年1月4日整体垮塌,死40人,伤14人,震惊全国新虹桥系X型钢筋混凝土人行拱桥,全长160米,净跨130米,宽7.5米,1999年9月28日开工,2000年12月峻工并投入使用,立碑纪念四川省交通厅设计院设计,大桥局施工,“全国最老最大的建桥队正建造一座该队建桥史上最小但影响最大的桥”北京永定河7号桥铁路钢筋混凝土中承式拱桥,跨度150m1972年建成,拱架法施工(铁路最大跨度)四川涪陵乌江大桥跨度200m,1988年建成转体法施工四川旺苍东河大桥我国第一座钢管混凝土系杆拱桥跨度115m,1990年建成三峡工程专用公路黄柏河桥上承式钢管砼拱,桥长276.71m,跨度160m转体施工,1996年竣工桁架拱:贵州剑河桥主跨150m,1985年建成组合桁架拱:江界河桥位于贵州瓮安跨度330m,世界上跨度最大的桁架拱桥悬臂拼装施工1995年建成四川万州长江大桥:全景世界上跨度最大的钢筋混凝土拱桥,主跨420m采用劲性骨架(含钢管混凝土)和缆索吊装方法施工1997年建成四川万州长江大桥:全桥模型试验斜拉桥自20世纪50年代公路斜拉桥问世以来,这种结构合理、跨越能力大、外形美观的桥型就如异军突起,发展迅猛。在70年代,我国开始探索和实践斜拉桥,修建了四川云阳汤溪河桥(主跨76m)和上海松江县新五桥(主跨54m)。至今,已修建各种类型的斜拉桥50座左右,成为目前世界上建造斜拉桥座数最多的国家之一。四川云阳汤溪河桥我国第一座试验性斜拉桥,孔跨布置为34.91+75.84+34.91m,全长153.12m每塔有三对斜拉索,由钢芯缆索组成,呈辐射形布置。主梁为单箱,塔墩固结1975年建成济南黄河大桥上海南浦大桥上海杨浦大桥上海徐浦大桥武汉长江二桥武汉长江三桥(白沙洲大桥)武汉军山大桥铜陵长江大桥香港汲水门大桥主跨430m,1997年建成福建青州闽江大桥结合梁斜拉桥,主跨605m,2000年建成宜昌夷陵长江大桥三塔单索面预应力混凝土斜拉桥主跨348m,梁段预制拼装,2001年完工岳阳洞庭湖大桥三塔预应力混凝土斜拉桥,双索面主跨310m,2001年2月开通南京长江二桥广西来宾红水河桥斜拉桥特点结构形式-常采用的是双塔双(密)索面(半)漂浮结构体系主塔材料-采用钢筋混凝土主梁材料-为预应力混凝土或钢或两者的组合主梁截面-为双(或多)主梁式、箱形等悬臂方法施工技术研究课题-结构抗风、抗震设计以及斜索的使用寿命问题由于刚度的原因,铁路斜拉桥的实例极少汕头海湾大桥西陵长江大桥广东虎门大桥宜昌长江大桥海沧大桥香港青马大桥江阴长江大桥桥梁工程展望桥跨结构继续向大跨发展预应力混凝土桥逐步成为发展主体(中小跨度)结构型式和构造呈多样化发展桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁CAD技术应用更趋广泛建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展一、桥梁的基本组成部分三、桥梁的其他分类简述四、桥梁造型与美学最佳链接二、桥梁的主要类型§2桥梁的组成和分类车辆和行人跨越障碍的建筑工程物;是线路跨越障碍的的延伸部分或连接部分。桥梁一、桥梁组成:上部结构(superstructure),包括桥跨结构,也叫承重结构桥面构造(deck)下部结构(substructure),也叫支承结构,包括桥墩与桥台(abutmentandpier)墩台基础(foundation)支座(bearing)附属结构物(桥面系、伸缩缝、锥坡等)1.跨度或跨径(span)-表征桥梁技术水平的重要指标。⑴净跨径l0:梁式桥的净跨径是设计洪水位上两相邻桥墩(或桥台)之间的净距。常用技术术语拱桥的净跨径的是每孔拱跨两个拱脚界面最低点之间的水平距离。常用技术术语⑵总跨径Σl0
:多孔桥梁中各孔净跨径的总和,也称桥梁孔径,反应了桥下宣泄洪水的能力。⑶计算跨径l:梁式桥的计算跨径指两相邻支座中心的距离。常用技术术语拱桥的计算跨径指每孔拱跨两个拱脚界面型心点之间的水平距离。常用技术术语2.桥长L1:两桥台胸墙之间的距离,桥梁规模的划分指标。桥全长L:两桥台台尾之间的距离。常用技术术语3.桥梁高度:桥面与低水位(或桥下路面)之间的距离。建筑高度h:行车路面(或轨顶)至桥跨结构最下缘之间的距离。桥下净空高度H:桥跨结构最下缘至设计洪水位(或计算通航水位)之间的距离。常用技术术语二、桥梁的分类桥梁的分类(续)钢架桥结构体系分类a-悬臂梁桥b-连续梁桥c-拱桥d-悬索桥e-刚架桥f-T型刚构g-斜腿刚构h-连续刚构i-斜拉桥j-系杆拱梁桥简支梁桥悬臂梁桥等截面连续梁桥变截面连续梁桥连续刚构梁为承重结构,主要以其抗弯能力来承受荷载;在竖向荷载作用下,其支承反力也是竖直的;简支的梁部结构只受弯受剪,不承受轴向力增加中间支承,可减少跨中弯矩,更合理地分配内力,加大跨越能力梁式体系分实腹式和空腹式,前者的梁截面为T形、工字形和箱形等,后者指桁架结构;梁的高度可等高或变高刚构(架)桥墩梁共同受弯剪T形刚构的优缺点墩柱的变化形式门式刚架T形刚构斜腿刚构V形刚构拱桥三铰拱两铰拱无铰拱系杆拱结构特征:主要承重结构具有曲线外形受力特点:在竖向荷载作用下,拱主要承受轴向压力,但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力,也承受较大的水平推力静力学分类:单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱常用材料:石材、钢筋混凝土、钢材施工方法:有支架和无支架施工系杆吊杆主拱圈立柱行车道系悬索桥组成:主要由索(又称缆)、塔、锚碇、加劲梁等组成受力:在竖向荷载作用下,索受拉,塔受压,锚碇受拉拔反力材料:索通常用高强度钢丝制成圆形大缆,加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁,桥塔可采用钢筋混凝土或钢跨度:因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制,故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅
缆塔锚锭加劲梁斜拉桥形式:由梁、塔和斜索组成的组合体系,结构型式多样,造型优美壮观受力:在竖向荷载作用下,梁以受弯为主,塔以受压为主,斜索则承受拉力材料:斜索采用高强钢丝制成,塔多采用钢筋混凝土,梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁斜拉索索塔主梁§4公路桥梁上的作用前者为直接作用,也可称荷载;后者为间接作用(不宜称为荷载)[新桥规(JTGD62-2004)]施加在结构上的集中力或分布力(如汽车、结构自重等)作用:引起结构外加变形或约束变形的原因(如地震、基础不均匀沉降、温度变化等)。作用(永久作用
)(可变作用
)(偶然作用
)
一、作用的分类
1.按时间的变化情况2.按对结构的反应情况(加速度的大小)作用可分为:
静态作用
动态作用在使用使用期内,其量值不随时间而变化,或其变化值与其平均值相比可以忽略不计的作用。
永久作用7种:
weightofthestructure结构物重力
prestress
预加应力
gravityofthesoil土的重力
lateralforcefromthesoil土侧压力
shrinkageandcreepofconcrete混凝土收缩及徐变作用
deformationofthefoundation基础变位作用
buoyancy水的浮力3.1
永久作用(恒载)在结构使用期内,其量值随时间变化,且其变化值与其平均值相比不可以忽略的作用。共11种:3.2可变作用
Loadofthemotor汽车荷载
Impact
汽车的冲击力
Centrifugalforce
汽车的离心力
Braking
汽车的制动力
Lateralforceofthesoilcausedbythemotor汽车引起的土侧压力
Loadofthepedestrian
人群荷载
Wind风荷载
HydraulicPressureofflow流水压力
Pressureofice冰压力
Temperatureeffect温度作用
Frictionofthebearing支座摩阻力第三章公路桥梁上的作用3.2.1汽车荷载——最主要的可变作用(活载)1)汽车荷载的组成与使用规定新标准:
①等级:汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级②组成:车道荷载(均布荷载+集中荷载)车辆荷载③使用: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。2)汽车荷载等级的使用规定3)车道荷载的计算图示4)车道荷载的标准值
均布荷载标准值:10.5kN/m
集中荷载标准值:
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。公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载的标准值和集中荷载标准值,为公路-Ⅰ级车道的0.75倍。5)车道荷载的加载方式
车道荷载的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影响线上峰值处。6)车辆荷载的布置图示与规定:公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级汽车荷载采用同一车辆荷载标准值。1.82.53.015.01.41.47.0550kN汽车平面尺寸7)车辆荷载的技术指标如下表8)车道荷载或车辆荷载的横向布置:横向布置的最大车道数不应超过设计规定的车道数9)多车道横向折减系数ξ
当横向布置的车道数超过2车道时,应按布置的车道数计算后乘以横向折减系数ξ
;但不得小于2车道计算的结果,否则,以2车道计算的结果为准。
车道数2345678横向折减系数ξ1.000.780.670.600.550.520.510)
纵向折减系数的规定
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。纵向折减系数3.2.2汽车冲击力(冲击系数μ)1)汽车荷载的冲击力产生原因:
考虑的方法:
如何计算:(1+μ)
2)冲击力与结构的自振频率有关人群3kN/m2~2.5kN/m2人群荷载横向布置缘石人行道宽0.75kN/m1.0kN/m3kN/m2~2.5kN/m23.2.3人群荷载50m---计算跨径---150m行人密集地区:1.15倍系数专用人行桥:3.5kN/m2人群荷载标准值的规定:1、当桥梁的计算跨径小于或等于50m时,取3.0KN/m2;
当桥梁的计算跨径大于150m时,取2.5KN/m2;
当桥梁的计算跨径在50m-150m之间时,线性内插计算。对跨径不等的连续结构,以最大计算跨为准。2、城市郊区行人密集区一般取上述值得1.15倍。3、专用人行桥梁,人群荷载标准值为3.5KN/m2
。1)汽车的离心力曲线桥梁且曲线半径≤250m如何计算H=CPC为离心系数,
V
为计算行车速度,按桥梁所在线路等级规定取定,km/h
R
为曲线半径,m
车道数大于2时,按前述表折减。3.2.4其他车辆荷载的离心力作用方向及作用点AA1.2mA-AR《桥规》规定:
制动力的标准值为布置在加载长度上计算总重力的10%,但公路-1级的制动力的标准值不得小于165KN;公路-Ⅱ级的制动力的标准值不得小于90KN;多车道时,制动力为上述计算值进行横向折减(2-2;3-2.34;4-2.64)。2)汽车制动力1.2m固定支座处滑动支座处《桥规》仅对中、小跨径桥梁的平均风压做了规定,对大跨桥梁一般要进行专门的抗风设计和研究风产生的效应
平均风压
脉动风压
周期风压采用静力计算方法采用随机振动理论计算采用空气动力学理论计算3)风荷载4)温度作用(次内力):均匀温度和梯度温度
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。①均匀温度的计算
从结构合龙时的温度算起,考虑最高和最低有效温度的作用效应。有效温度的标准值见下表
②
梯度温度效应的计算
计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时,可采用竖向温度梯度曲线,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。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。偶然作用:是在设计使用期内不一定出现,但一旦出现,其持续时间很短而数值很大的作用。偶然作用会对结构的安全产生非常大的影响。地震作用:
地震动峰值加速度大于0.10g的地区应做抗震设计。船只或漂流物的撞击力:
大小与航道等级有关汽车撞击作用:
1000KN(沿着行驶方向)
500KN(垂直行驶方向)
3.3偶然作用船只或漂流物的撞击力给桥梁产生的破坏实例。桥涵结构的设计理论
A)容许应力法——弹性理论为基础
B)极限状态法——考虑材料的弹塑性性能的可靠度理论:
承载能力极限状态正常使用极限状态3.4
作用效应组合3.4.1设计方法回顾
前述的各种作用并不是在所有时期内同时出现的,因此将不同作用效应进行合理组合是必要的。极限状态:是指整体结构或构件的某一特定状态,超过这一状态限界,结构或构件就不能满足设计规定的某一功能要求。可靠性:承载能力极限状态—安全性(强度、刚度、稳定性)正常使用极限状态—适用性和耐久性(挠度、抗裂和裂缝宽度)
根据桥涵在施工和使用过程中面临的不同情况,桥涵设计分为3种设计状况:
1)持久状况(持续时间长的作用):必须进行两种极限状态设计
2)短暂状况(临时作用):一般只作承载能力极限状态设计
3)偶然状况(偶然作用):只作承载能力极限状态设计
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。作用的取值3.4.1设计方法回顾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规范规定采用。
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。作用的代表值取用3.4.1设计方法回顾作用效应组合——是指在确定出各种桥梁作用后,需要根据作用特性、桥梁结构特点、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。
3.4作用效应组合
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。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。
5)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。3.4作用效应组合3.4.2承载能力极限状态下的组合:基本组合和偶然组合
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:(1)基本组合
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。
3.4.2基本组合和偶然组合(1)基本组合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)基本组合表达式(举例解释)(1)基本组合
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3.4.3正常使用极限状态下的组合:
短期效应组合和长期效应组合
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:
(1)作用短期效应组合
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:(2)作用长期效应组合恒荷载+0.7×汽车荷载(不计冲击力)
恒荷载+0.7×汽车荷载(不计冲击力)
+1.0×人群荷载短期效应组合表达式:3.4.3正常使用极限状态组合(举例解释)恒荷载+0.4×汽车荷载(不计冲击力)
恒荷载+0.4×汽车荷载(不计冲击力)
+0.4×人群荷载长期效应组合表达式:3.4作用效应组合
注意:
各种荷载中,有些是不会同时发生的,如
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