荷载的其它作用课件

荷载与结构设计方法10级土木3班241026007385其他作用5.1温度作用5.2变形作用5.3爆炸作用5.4浮力作用5.5冲击力和撞击力5.6制动力5.7离心力5.8预加力温度作用的概念当某一结构或构件的温度发生变化时，体内任一点（单元体）的热变形（膨胀或收缩）由于受到周围相邻单元体的约束（内约束）或其边界受到其他结构或构件的约束（外约束），使体内该点产生一定的应力，这种应力称为温度应力，或热应力。因而从广义上来说，温度作用也是一种荷载作用。温差变形约束应力t(0C)升高ll=tl§5.1温度作用混凝土水化热：

水泥与水作用会产生放热反应,在水泥硬化过程中,不断放出的热量称为水化热。对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水化热，甚至可以加快水泥的水化硬化！

但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果！所以有专用的大坝水泥、低水化热水泥！有的还要使用其他冷却方法！§5.1温度作用钢结构焊接热：钢结构的焊接过程也是一个不均匀的温度变化过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度最高，可以达1600摄氏度以上，其邻近区域则温度急剧下降。不均匀的温度场使材料产生不均匀的膨胀。高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低、膨胀较小的钢材的限制，产生了热状态塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝趋于缩得比原始长度稍短，这种变形受到两侧钢材的限制，使得焊缝区产生纵向拉应力，这就是焊接残余应力（纵向）。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力通常很高，甚至达到钢材的屈服强度。焊接残余应力对结构的静力强度、刚度、压杆稳定、低温冷脆及疲劳强度等都有不同程度的影响。§5.1温度作用火灾热：火灾对于工程结构来说也是一种危害较大的温度作用，它对人们的生命财产安全，甚至是环境的破坏都是巨大的。火灾发生时，房屋室内构件受室内可燃物、火焰、热气层（及顶棚射流）、壁面和通风口等因素的影响，他们之间存在复杂的相互作用。一般火灾可分为三个阶段，即火灾的初期增长阶段、充分发展阶段和衰减阶段。在前两个阶段之间，有一个温度急剧上升的区间，称为轰然区。室内发生轰然后，释热速率会很快增大到相当大的值，造成室内往往出现1000摄氏度以上的高温。由于热应力的作用，某些结构构件将被破坏，而部分构件的破坏还可能引起建筑物更严重的毁坏，并让火区迅速蔓延到建筑物的其他部分。§5.1温度作用温度效应变形静定结构：自由变形超静定结构：约束后变形

内力（应力）静定结构：无超静定结构：有，源于约束变形。效应计算：采用结构力学或弹塑性力学方法

§5.1温度作用常用超静定结构温度内力（1）两端固定梁

t10t20(t10t20)M=EIt/h(温度低一侧受拉)（2）一端固定一端简支梁

t10t20(t10t20)M=3EIt/2h(温度低一侧受拉)§5.1温度作用这里的变形是指由于外界因素的影响，如结构或构件的支座移动或地基发生不均匀沉降等，使得结构物被迫产生的变形。如果结构为静定结构，则允许构件产生符合其约束条件的位移，此时机构内产生应力和应变。若结构为超静定结构，则多余约束将束缚结构的自由变形，从而产生应力和应变。因而从广义上讲，这种变形作用也是荷载作用。§5.2变形作用

但当混凝土的收缩较大，构件中配筋又较多时，就可能产生收缩裂缝。此外，在预应力混凝土结构中，混凝土的收缩导致预应力损失，降低构件抗裂性，并使某些对跨度变化比较敏感的超静定结构（如拱结构）产生不利内力。混凝土的徐变混凝土的徐变则是在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间而增长的现象。徐变的一个主要原因是混凝土受力后产生的水泥凝胶体的粘性流动要持续一段较长的时间，同时还有混凝土内部微裂缝的不断发展。§5.2变形作用在钢筋混凝土结构中，由于钢筋与混凝土之间存在粘结力，二者能够共同工作，协调变形，混凝土的徐变将使构件中钢筋的应力或应变增加，混凝土应力减小，因此内力发生重分布，这有利于防止和减小结构物裂缝的形成，降低大体积混凝土内的温度应力。但是混凝土的徐变对结构也有不利影响，如在长期荷载作用下的受弯构件，由于压区混凝土的徐变，可使挠度增大1~2倍。长细比较大的偏心受压构件，由徐变引起的附加偏心距增大，会使构件的强度降低约20%。在预应力混凝土结构中，徐变引起预应力损失，有时可达总损失的50%，在高应力长期作用下，甚至导致构件破坏。徐变也可使建筑于斜坡上的混凝土路面发生开裂，而且过度的变形影响到路面的平整度。§5.2变形作用

变形作用计算—按力学基本原理求解Mr=2EI/lMl=4EI/lMl=3EI/l2Ml=3EI/lMl=6EI/l2Mr=6EI/l2§5.2变形作用爆炸的破坏作用大体有一下几个方面：1）震荡作用。在遍及破坏作用的区域内，有一个能使物体震荡、使之松散的力量。2）冲击波作用。随爆炸的出现，冲击波最初出现正压力，而后又出现负压力。负压力就是气压下降后的空气振动，称为吸引作用。3）碎片的冲击作用。爆炸会产生碎片，碎片飞散范围通常是100~500m，其体积越小，飞散的速度越大，危害越严重。4）热作用（火灾）。§5.3爆炸作用爆炸的作用原理爆炸瞬间，爆心周围空气迅速膨胀，气压急剧升高，并向四周推进，推进前沿锋面称为波阵面；波阵面处超压值最高，向里逐渐降低，形成气压梯度；低压区恢复气压时又引起其与高压区衔接部位产生新的低压区，如此形成高压低压相间的爆炸冲击波。爆心高压波顶盖前墙

背墙§5.3爆炸作用§5.3爆炸作用四、浮力作用地下的土中结构物和地基的浮力计算两种观点浮力的计算取决于土的物理特性考虑地基的透水性产生浮力的必要条件：地下水能否通过土的空隙、连通或溶入到结构基地不论土的物理特性如何，对各种土都可考虑完全的浮力作用→浮力计算存在争议浮力的计算-采用第一种观点浮力=物体排开水的体积结构物基底单位面积上的水浮力：

Pbuo=whwred

结构物底基总浮力：P=PbuoF底面red—浮力折减系数，非岩石地基red=1.0岩石地基red=0.350.95五、制动力1、汽车制动力汽车制动力汽车刹车时在车轮与路面之间产生的滑动摩擦力汽车制动力计算

《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的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制动力标准值为一个车道制动力标准值的2倍；同向行驶三车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的2.34倍；同向行驶四车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的2.68倍汽车制动力的作用位置

一般制动力的着力点在桥面以上1.2m处计算墩台时不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至支座中心或支座底座面上计算刚构桥、拱桥时不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至桥面上吊车竖向荷载（标准值）当吊车起重量达额定起重量（Q），且小车行使到大车桥一端的极限位置时，吊车轮子作用于该边柱吊车梁轨道上的压力达最大—最大轮压Pmax

；此时另一端轨道上的轮压达最小—最小轮压Pmin。（图）

2(Pmax+Pmin

)=(G+Q)+W吊车横向水平制动力--小车制动或启动时小车轮子与桥架之间产生的滑动摩擦力

（图）小车总制动力

T0=N(G+Q)/2每个轮子作用于吊车梁上横向水平荷载：

Tx=T0/4=

N/8

(G+Q)=N

(G+Q)N—制动系数，按GB50009-2001取用软钩吊车：当吊车额定起重量Q10t时,N=0.12当吊车额定起重量Q=1650t时,N=0.10当吊车额定起重量Q75t时,N=0.08硬钩吊车：

N=0.20六、离心力

离心力-弯道桥（曲率半径≤250m时考虑）mF离