桥梁工程六大类临时结构计算知识

桥梁工程临时结构计算内容施工中的荷载分类：

1、永久荷载：例如结构自重、模板支架自重。2、可变荷载：例如施工人员、施工料具堆放荷载、倾倒混凝土产生的冲击荷载、振捣荷载、风荷载等。3、偶然荷载：例如爆炸力、撞击力等。一、结构设计方法公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）荷载组合：根据各种荷载的重要性，荷载的组合分为六类：组合Ⅰ-Ⅵ：

组合Ⅰ：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种相组合；

组合Ⅱ：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种和其它可变荷载的一种或几种相组合；

组合Ⅲ：平板挂车或履带车，与结构重量、预加应力、土的重力及土侧压力的一种或几种相组合；

组合Ⅳ：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种和偶然荷载中的船只或漂流物的撞击力相组合；

组合Ⅴ：桥涵在进行施工阶段的验算时，根据可能出现的施工荷载（如结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥的单向推力等）进行组合；构件在吊装时，其自重应乘以动力系数，并可视构件具体情况适当增减；

组合Ⅵ：结构重力、预加应力、土重及土侧压力中的一种或几种与地震力相组合。一、结构设计方法常用设计方法1、容许应力设计法

以结构构件的计算应力σ不大于有关规范所给定的材料容许应力[σ]的原则来进行设计的方法。材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。一般的设计表达式为：2、极限状态设计法当以整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态，按此状态进行设计的方法称极限状态设计法。分为半概率极限状态设计法和概率极限状态设计法。概率极限状态设计法：将工程结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合进行设计。（见公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）第4.1.6和4.1.7条）

一、结构设计方法⑴、承载能力极限状态的荷载效应组合荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：

a.由可变荷载效应控制的组合：b.由永久荷载效应控制的组合：式中：

—永久荷载的分项系数。当其效应对结构不利时—对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2，—对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时，一般取1.0。—第i

个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数，一般取1.4。—按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；—按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值,其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者（一般指车辆荷载）；

ψci

—可变荷载Qi的组合值系数，按规定采用；n—参与组合的可变荷载数。

一、结构设计方法⑵、正常使用极限状态的荷载效应组合对于标准组合：

一、结构设计方法常用结构设计规范1、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）3、《木结构设计规范》（GB50005-2003）4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2012）5、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）6、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）7、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）上述规范大部分采用极限状态法进行计算。

一、结构设计方法材料性能指标1、材料强度标准值：设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表值，具有95%的保证率。（钢材即为屈服强度）2、材料强度设计值：材料强度标准值除以材料强度分项系数后的值。3、材料强度容许值：采用容许应力法设计时的材料性能取值。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

一、结构设计方法材料性能指标钢材容许应力值（Mpa）钢材强度设计值（MPa）钢材容许应力值的材料安全系数约1.7；强度设计值材料分项系数约1.1。一、结构设计方法钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压

（刨平顶紧）fce牌号厚度或直径Q235钢（A3钢）≤16215125325＞16～40205120＞40～60200115＞60～100190110Q345钢（16Mn钢）≤16310180400＞16～35295170＞35～50265155＞50～100250145Q390钢≤16350205415＞16～35335190＞35～50315180＞50～100295170Q420钢≤16380220440＞16～35360210＞35～50340195＞50～100325185总结：容许应力法和极限状态法主要体现在分项系数和材料性能取值方面。

一、结构设计方法计算中的的一些误误区：1、选择的的计算方方法和材材料取值值不对应应。2、荷载的的确定不不合适：：⑴不是是按照最最不利工工况选择择荷载，，如桥梁梁现浇支支架的预预压荷载载未考虑虑；⑵没有有按照实实际情况况确定荷荷载，如如大面积积现浇施施工中仍仍然按照照全面积积计算施施工荷载载；3、对计算算公式的的选择不不正确，，如桩基基单桩承承载力计计算公式式：《建筑地基基基础设设计规范范》（GB50007-2011）《公路桥涵涵地基与与基础设设计规范范》（JTGD63-2007）一、结构构设计方方法（一）、、基本概概念1、应力和和应变：：⑴轴心心应力σ=F/A；式中：σ—法向应力力；F—垂直作用用于截面面上的力力；A—截面面积积。⑵平均剪应应力=V/A式中：—平均剪应应力；V—平行作用用于截面面的力。⑶轴向应应变ε=Δ/L式中：ε—应变（单单位长度度的伸长长或缩短短）；Δ—构件的总总伸长或或缩短；；L—构件的初初始长度度。2、（轴心心）弹性性模量根据虎克克定律，，在弹性性极限内内，材料料的应力力和应变变关系为为线性。。E=σ/ε，E—弹性模量量3、梁截面面应力由弹性理理论得到到受弯公公式，在在截面某某高度y处的拉或或压应力力σy为：σy=My/I式中：M—作用在截截面上的的弯矩；；y—所计算纤纤维处至至截面中中和轴的的距离；；I—截面惯性性矩。二、力学学基础知知识（二）、、常规的的计算内内容1、应力计计算：⑴轴向向应力σ=N/A；⑵剪切切与挤压压应力τ=Q/A；⑶梁的的弯曲正正应力σ=My/Iz或者σ=M/Wz；⑷梁的弯曲曲剪应力力τ=QS/(bIz)。2、变形计计算与刚刚度⑴轴向向变形Δl=Nl/(EA)；⑵弯曲曲变形及及刚度，，按表1-10计算。3、组合变变形将组合变变形分解解为几种种基本变变形，分分别对基基本变形形进行计计算后叠叠加。4、压杆稳稳定⑴长度度系数μ的取值；；⑵压杆杆的稳定定折减系系数ψ，通过计计算压杆杆长细比比λ后查表取取值。二、力学学基础知知识结构设计计的总体体顺序1、确定需需设计的的结构形形式、材材料及施施工顺序序。2、确定设设计计算算方法，，容许应应力法或或极限状状态法；；3、确定施施工工况况，分工工况确定定荷载及及效应组组合；4、按照工工况、荷荷载传递递顺序对对结构进进行设计计及检算算；5、进一步步细化设设计图纸纸，完善善计算书书，编制制施工方方案。常用结构构设计中中的荷载载效应组组合1、支架架设计计⑴模模板、、支架架自重重；⑵新新浇混混凝头头、钢钢筋混混凝土土自重重；⑶施施工人人员、、机具具堆放放或运运输荷荷载；；⑷倾倾倒、、振捣捣混凝凝土产产生的的荷载载；⑸支支架预预压荷荷载；；⑹风风荷载载等其其他可可能产产生的的荷载载。三、桥桥梁结结构设设计2、栈桥桥设计计⑴栈栈桥自自重；；⑵栈栈桥施施工、、使用用期间间最大大车辆辆、设设备荷荷载；；⑶风风荷载载，流流水、、流冰冰压力力或船船只、、漂浮浮物撞撞击力力。3、模板板设计计⑴模模板自自重；；⑵新新浇混混凝头头、钢钢筋混混凝土土自重重或对对侧面面模板板的侧侧压力力；⑶施施工人人员、、机具具堆放放或运运输荷荷载；；⑷倾倾倒、、振捣捣混凝凝土产产生的的竖向向或水水平荷荷载；；⑸风风荷载载等其其他可可能产产生的的荷载载。4、围堰堰结构构设计计⑴围围堰自自重；；⑵围围堰周周围土土压力力，流流水、、流冰冰压力力或船船只、、漂浮浮物撞撞击力力；⑶围围堰周周围车车辆荷荷载；；⑷其其他可可能影影响围围堰的的荷载载。三、桥桥梁结结构设设计5、挂篮篮设计计⑴挂挂篮及及模板板自重重；⑵新新浇混混凝头头、钢钢筋混混凝土土自重重或对对侧面面模板板的侧侧压力力；⑶施施工人人员、、机具具堆放放或运运输荷荷载；；⑷倾倾倒、、振捣捣混凝凝土产产生的的竖向向或水水平荷荷载；；⑸挂挂篮预预压荷荷载；；⑹风风荷载载等其其他可可能产产生的的荷载载。三、桥桥梁结结构设设计结构设设计计计算内内容1、支架架设计计⑴计计算侧侧模面面板、、大小小楞、、对拉拉杆的的强度度和刚刚度；；⑵计计算底底模面面板、、横纵纵向分分配梁梁的强强度和和刚度度；⑶计计算支支架整整体稳稳定性性及强强度（（满堂堂支架架）；；⑷计计算主主纵横横梁的的强度度和刚刚度，，支架架立柱柱的稳稳定性性及强强度（（少支支点支支架））；⑸验验算支支架基基础的的地基基承载载力或或桩基基础的的整体体稳定定性、、强度度和单单桩承承载能能力。。2、栈桥桥设计计⑴计计算桥桥面板板、横横纵向向分配配梁的的强度度和刚刚度；；⑵计计算桥桥梁主主纵梁梁及梁梁下分分配梁梁的强强度及及刚度度；⑶计计算栈栈桥扩扩大基基础的的强度度或者者桩基基础的的整体体稳定定性、、强度度；⑷验算扩大基基础的地基承载载力或桩基础的的单桩承载能力力。三、桥梁结构设设计3、模板设计⑴计算模板面面板的强度和刚刚度；⑵计算模板大大小楞的强度和和刚度；⑶计算模板对对拉杆或支撑体体系的强度和刚刚度；⑷计算连接螺螺栓的强度。4、围堰结构设计计⑴分工况计算围堰体和支支撑体系的受力力和变形情况；；⑵计算各构件件的强度、刚度度；⑶计算围堰的的整体稳定性和和抗倾覆稳定性性；⑷对基坑底进进行抗隆起和抗抗管涌验算。5、挂篮设计⑴计算底、内内、侧模的强度度和刚度；⑵分浇筑和走行工工况计算吊杆、前后后主横梁的强度度和刚度；⑶计算主桁架架的强度和刚度度；⑷计算结构各各连接部位和前前后支点的强度度；⑸分浇筑和走走行状态计算挂挂篮整体抗倾覆覆稳定性。三、桥梁结构设设计混凝土结构设计计1、对于施工单位位来讲，混凝土土结构设计主要要用于：⑴对于施工用用临时混凝土构构件的结构设计计，如桥梁支架架基础、栈桥混混凝土桥面板；；⑵对混凝土结结构承载能力的的验算，如梁上上运梁时对梁体体承载能力计算算，对分节预制制吊装的混凝土土构件分节长度度计算；2、混凝土结构计计算内容：⑴混凝土结构构的形式、尺寸寸；⑵混凝土板、、梁构件的受压压区计算、纵向向受力钢筋配筋筋以及箍筋、弯弯起钢筋配筋；；（受弯构件））⑶计算受压构构件的长细比和和承压能力。三、桥梁结构设设计深基坑的定义“基坑”是指为进行建筑筑物(包括构筑物)基础与地下室的的施工而开挖的的地面以下的空空间，基坑工程程界一般将开挖挖深度大于或等等于5m的基坑称为深基基坑。根据我局“中铁四技[2008]360号”文规定，深基坑坑支护结构的设设计、施工属工工艺设施设计范范畴，大于5m深的基坑支护设设计属重要工艺艺设施设计，由由项目工程部长长负责工艺的设设计和计算，项项目总工程师进进行复核，或委委托有资质的外外部单位进行设设计，子（分））公司技术管理理部门进行审核核，子（分）公公司总工程师进进行批准实施。。基坑工程的特点点⑴基坑围护结结构多数是临时时的，安全储备备较小，具有较较大风险性。⑵基坑工程具具有很强的区域域性，不同的地地区工程地质条条件和水文地质质条件不同，且且差别较大。⑶基坑工程综综合性很强，它它不只是一个岩岩土工程问题，，还涉及到结构构工程、材料工工程、工程地质质、材料力学及及施工技术等诸诸多领域。⑷基坑围护结结构设计时土压压力的确定是最最基本的，在开开挖过程中它是是一个变量，随随着开挖深度、、宽度、墙体横横向和纵向位移移、地下水情况况而变。四、深基坑工程程设计深基坑支护的类类型设计坑支护形式式设计中需考虑虑的几个方面的的因素：⑴基坑开挖深深度；（根据设设计标高确定））⑵边坡允许坡坡度；（根据土土质情况确定））⑶坑壁土体物物理力学性质；；（查设计文件件）⑷地下水位情情况；（查设计计文件或现场试试验勘察）⑸坑边地表超超载范围及大小小；（调查周边边建筑、道路、、机械设备情况况）⑹周围环境（（周边建筑物及及管线情况）；；⑺基坑允许变形；；（确定基坑安安全等级）⑻施工因素（（施工单位技术术水平和设备状状况等）；⑼因地制宜合合理选定支撑材材料和支撑体系系布置形式；⑽支撑体系受受力明确，充分分协调发挥各杆杆件的力学性能能；⑾支撑体系布布置能在安全可可靠的前提下，，最大限度的方方便土方开挖和和主体结构的快快速施工要求。。四、深基坑工程程设计支护结构按材料料种类可分为现浇钢筋混凝土土支撑体系和钢支撑体系两类：现浇钢筋混凝土土支撑体系：混混凝土等强后刚刚度大，变形小小，强度的安全全可靠性强，施施工方便，但支支撑浇制和养护护时间长，围护护结构处于无支支撑的暴露状态态的时间长，软软土中被动区土土体位移大，如如对控制变形有有较高要求时，，需对被动区软软土加固，施工工工期长，拆除除困难，爆破拆拆除对周围环境境有影响。钢支撑体系：安安装、拆除施工工方便，可周转转使用，支撑中中可加预应力，，可调整轴力而而有效控制围护护墙变形。施施工工艺要求较较高，如节点和和支撑结构处理理不当，施工支支撑不及时不准准确，会造成失失稳。四、深基坑工程程设计四、深基坑工程程设计序号布置形式图例特点1井字形集中式布置1）一般在采用钢筋混凝土支撑时，在环境保护要求不高的条件下，将水平直交的支撑集中布置成井字型与角撑结合的支撑体系以方便土方开挖和主体工程施工；2）用钢筋混凝土支撑时可与施工用栈桥平台结合设计。2脚撑体系布置1）方便土方挖掘和主体工程施工；2）整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式支撑及井字型集中式布置者。3边桁架1）方便土方开挖和主体工程施工；2）整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式或井字型集中式布置者。4圆形环梁布置1）在采用钢筋混凝土支撑时，因地制宜的采用环梁方案，可方便中建筒体，主楼施工，方便土方开挖；2）将支撑体系受力主构件化为圆形结构，受力条件较好，可节省钢筋混凝土量；3）在坑外周荷载不均匀，土性软硬差异较大，部分地层水平基床系数很小时，此布置形式要慎用。5垂直对称布置使用长条形基坑，如排管和地铁，隧道工程6圆拱布置利用圆拱受力特点，节省材料，方便土方开挖和主体结构施工。7竖向斜撑1）节省立柱和支撑材料；2）有利于开挖面积较大而深度较小的基坑；3）在软弱地层中，不易控制基坑稳定和变形；4）斜撑和底板相交处结构处理较困难。8拉锚（锚锭）1）造价经济，方便土方开挖和主体工程施工；2）只适用于周围场地具有拉设锚锭的环境和地质条件。9锚杆1）造价经济，方便土方开挖和土方工程施工；2）只适用于周围场地具有拉设锚杆的环境和地质条件。10组合式布置根据基坑开挖方法，工程特点和基坑平面形状，将以上各种支撑布置形式因地制宜搭配布置。深基坑设计原则则1、基坑支护结构构应采用以分项项系数表示的极极限状态设计表表达式进行设计计。2、基坑支护结构构极限状态可分分为下列两类：：⑴承载能力极极限状态：对应应于支护结构达达到最大承载能能力或土体失稳稳、过大变形导导致结构或基坑坑周边环境破坏坏；⑵正常使用极极限状态：对应应于支护结构的的变形已妨碍地地下结构施工或或影响基坑周边边环境的正确使使用功能。⑶基坑支护结结构设计应选用用相应的侧壁安安全等级及重要要性系数。3、支护结构应考考虑其结构水平平变形、地下水水的变化对周边边环境的水平与与竖向变形的影影响，对于安全等级为一级级和对周边环境境变形有限定要要求的二级建筑筑基坑侧壁，应根据周边环环境的重要性、、对变形的适应应能力及土的性性质等因素确定定支护结构的水水平变形限值。。四、深基坑工程程设计安全等级破坏后果γ0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重。1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响一般。1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重。0.90深基坑设计原则则4、当场地内有地下下水时，应根据据场地及周边区区域的工程地质质条件、水文地地质条件、周边边环境情况和支支护结构与基础础型式等因素，，确定地下水控制制方法。当场地周边有地地表水汇流、排排泻或地下水管管渗漏时，应对对基坑采取保护护措施。5、根据承载能力极限状状态和正常使用用极限状态的设计要求，基基坑支护应按下下列规定进行计计算和验算：⑴基坑支护结构均均应进行承载能力极限状状态的计算，计算内内容应包括：a、根据基坑支支护形式及其受受力特点进行土土体稳定性计算算；b、基坑支护结结构的受压、受受弯、受剪承载载力计算；c、当有锚杆或或支撑时，应对对其进行承载力力计算和稳定性性验算。⑵对于安全等级为一级级及对支护结构构变形有限定的的二级建筑基坑坑侧壁，尚应对