桥梁上的作用

桥梁上的作用第1页，课件共74页，创作于2023年2月桥梁上作用的分类根据我国《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)桥梁作用偶然作用永久作用可变作用第2页，课件共74页，创作于2023年2月第3页，课件共74页，创作于2023年2月

永久作用1可变作用2偶然作用3作用效应组合4第4页，课件共74页，创作于2023年2月永久作用在结构使用期间，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。包括结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变、水的浮力、基础变位等。第5页，课件共74页，创作于2023年2月按照结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定。

g＝V*γ/L0；ML0/2＝gL02/8

材料密度见表中值

结构重力第6页，课件共74页，创作于2023年2月第7页，课件共74页，创作于2023年2月第8页，课件共74页，创作于2023年2月第9页，课件共74页，创作于2023年2月第10页，课件共74页，创作于2023年2月第11页，课件共74页，创作于2023年2月结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时需考虑其主、次效应，并计入相应损失；承载能力极限状态设计时，预加应力不作为荷载，预应力钢筋作为抗力的一部分。超静定结构中，需考虑预加力引起的次效应，可采用等效荷载法或力法求解。

预加应力第12页，课件共74页，创作于2023年2月墩台基础中用到土力学中知识按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中公式计算

土的重力及土侧压力第13页，课件共74页，创作于2023年2月很复杂的内容

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62）的规定计算。

混凝土的收缩徐变第14页，课件共74页，创作于2023年2月超静定结构，如基础发生变位，应根据最终位移量计算构件内力。结构力学内容。

基础变位第15页，课件共74页，创作于2023年2月可变作用在结构使用期间，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。包括汽车荷载、汽车荷载冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力等。第16页，课件共74页，创作于2023年2月

1.分为公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级两个等级；

2.分为车道荷载和车辆荷载。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构整体计算时采用；车辆荷载在桥梁结构局部加载、涵洞、桥台、和挡土墙土压力等计算时采用。

公路桥涵汽车荷载第17页，课件共74页，创作于2023年2月

3.车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，如图所示。车道荷载第18页，课件共74页，创作于2023年2月

1）公路－Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5KN/m；集中荷载标准值：桥梁计算跨径L0≤5m时，Pk＝180KN；桥梁计算跨径L0≥50m时，Pk＝360KN；桥梁计算跨径在5m～50m之间时，Pk按线性内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准应乘以1.2的系数。第19页，课件共74页，创作于2023年2月

2）公路－Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk按公路－Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。则qk=10.5*0.75=7.875KN/m。

3）车道荷载均布荷载满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。第20页，课件共74页，创作于2023年2月例题：计算跨径20m的简支梁桥，承受公路－Ⅰ级汽车荷载作用，求跨中弯矩。解：采用车道荷载计算。均布荷载qk=10.5KN/m；集中荷载Pk按线性内插计算：

Pk=4*(L0-5)+180=240KN。第21页，课件共74页，创作于2023年2月简支梁跨中弯矩影响线及荷载布置如图所示：

M=20*5*10.5/2+240*5=1725KNm第22页，课件共74页，创作于2023年2月

4.车辆荷载公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级采用相同的车辆荷载标准值。第23页，课件共74页，创作于2023年2月车辆荷载第24页，课件共74页，创作于2023年2月

5.车辆荷载的横桥向布置第25页，课件共74页，创作于2023年2月6.桥涵车道数的确定第26页，课件共74页，创作于2023年2月

7.汽车荷载的横向折减多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减，但折减后的效应不应小于两设计车道的荷载效应。第27页，课件共74页，创作于2023年2月

8.汽车荷载的纵向折减大跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减，当为多跨连续结构时，按最大计算跨径考虑纵向折减。第28页，课件共74页，创作于2023年2月汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力效应称为冲击作用。

1.填料厚度（包括路面厚度）≥0.5m的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。

汽车冲击力第29页，课件共74页，创作于2023年2月

2.汽车荷载冲击力标准值等于汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。

3.汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。第30页，课件共74页，创作于2023年2月冲击系数μ的计算：冲击系数与结构基频有关。式中：f——结构基频（Hz）。第31页，课件共74页，创作于2023年2月结构基频的计算：简支梁桥：式中：l——结构的计算跨径(m)；

E——结构材料的弹性模量(N/m2)；

Ic——结构跨中截面的截面惯矩(m4);第32页，课件共74页，创作于2023年2月

mc——结构跨中处的单位长度质量

(kg/m);

G——结构跨中处延米结构重力(N/m);

g——重力加速度，g=9.81(m/s2)。第33页，课件共74页，创作于2023年2月结构基频的计算：连续梁桥：计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2。第34页，课件共74页，创作于2023年2月

1.桥梁计算跨径L0≤50m时，人群荷载为3.0KN/m2；桥梁计算跨径≥150m时，人群荷载为2.5KN/m2；桥梁计算跨径在50m～150m之间时，按线性内插求得。跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。城镇郊区行人密集地区，人群荷载取上述值的1.15倍。专用人行桥，人群荷载取3.5KN/m2。

人群荷载第35页，课件共74页，创作于2023年2月

2.人群荷载在横向，布置在人行道的净宽内；纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。

3.人行道板可以一块板为单元，按4.0KN/m2计算。

4.计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶的水平推力取0.75KN/m，作用在栏杆扶手上的竖向力取1.0KN/m。第36页，课件共74页，创作于2023年2月

1.汽车离心力当弯道桥的曲线半径等于或小于250m时，应计算汽车荷载引起的离心力。汽车荷载离心力标准值等于汽车荷载（不计冲击）标准值乘以离心力系数C计算。C=v2/127R

式中：v——计算行车速度（Km/h）；

R——曲线半径（m）。

其他第37页，课件共74页，创作于2023年2月计算离心力时需考虑桥梁的横向折减和纵向折减，离心力的着力点在桥面以上1.2m处（为计算简便也可移至桥面上，不计由此引起的作用效应）。第38页，课件共74页，创作于2023年2月可按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中公式计算，采用车辆荷载加载，将车辆荷载换算成等代土厚度。桥台计算时使用。2.汽车引起的土侧压力第39页，课件共74页，创作于2023年2月车辆在减速或刹车时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩阻力。按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）的规定取值。制动力的着力点在桥面以上1.2m处。在计算墩台时，可移至支座底面上；计算刚构桥、拱桥时，可移至桥面上，但不计因移动产生的力矩。3.汽车制动力第40页，课件共74页，创作于2023年2月对于大跨桥梁，特别是斜拉桥和悬索桥，风荷载是极为重要的设计荷载。

1940年在华盛顿州建成的主跨853m的塔科马老桥，在建成当年的11月7日近中午的时候被风吹断。

塔科马老桥风毁事故的发生，使大跨悬索桥的修建停顿了约10年之久。4.风荷载第41页，课件共74页，创作于2023年2月塔科马海峡桥第42页，课件共74页，创作于2023年2月中小桥按静风压计算，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中公式计算。大桥按动力计算，斜拉、悬索桥需进行风洞试验。第43页，课件共74页，创作于2023年2月桥墩计算时涉及的。可按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）计算。5.流水压力和冰压力第44页，课件共74页，创作于2023年2月环境因素、人工热源、混凝土本身水化热——温度变化——结构变形和影响力。分为均匀温度和梯度温度。对于斜拉桥、拱桥需在合适的温度合龙，以减小温度内力。6.温度作用第45页，课件共74页，创作于2023年2月第46页，课件共74页，创作于2023年2月

F=μW7.支座摩阻力第47页，课件共74页，创作于2023年2月

1.车辆包括汽车荷载、平板车或履带车。汽车荷载：汽车－10级、汽车－15级、汽车－20级、汽车－超20级。平板车和履带车荷载：挂－80、挂－100、挂－120、履带－50。

原公路桥涵设计可变作用第48页，课件共74页，创作于2023年2月

2.汽车冲击力冲击系数与跨径有关。第49页，课件共74页，创作于2023年2月

3.人群荷载一般取为3.0KN/m2，城镇郊区行人密集地区可为3.5KN/m2

。人行道板为钢筋混凝土板时，还应以1.2KN集中竖向力作用于一块板上进行验算。计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶的水平推力取0.75KN/m，作用在栏杆扶手上的竖向力取1.0KN/m。第50页，课件共74页，创作于2023年2月

1.汽车荷载分为城市－A级和城市－B级两个等级。分为车道荷载和车辆荷载。

城市桥梁设计可变作用第51页，课件共74页，创作于2023年2月车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，如图所示。车道荷载第52页，课件共74页，创作于2023年2月

1）城市－A级车道荷载：桥梁跨径为2~20m时，计算弯矩时，均布荷载标准值qm为22.5KN/m，计算剪力时，均布荷载标准值qQ为37.5KN/m，集中荷载为140KN；桥梁跨径为20m～150m时，计算弯矩时，均布荷载标准值qm为10.0KN/m，计算剪力时，均布荷载标准值qQ为15.0KN/m，集中荷载为300KN，车道数大于等于4时，计算剪力增长系数为1.25。第53页，课件共74页，创作于2023年2月

2）城市－B级车道荷载：桥梁跨径为2~20m时，计算弯矩时，均布荷载标准值qm为19.0KN/m，计算剪力时，均布荷载标准值qQ为25.0KN/m，集中荷载为130KN；桥梁跨径为20m～150m时，计算弯矩时，均布荷载标准值qm为9.5KN/m，计算剪力时，均布荷载标准值qQ为11.0KN/m，集中荷载为160KN，车道数大于等于4时，计算剪力增长系数为1.30。第54页，课件共74页，创作于2023年2月车辆荷载（城－A）第55页，课件共74页，创作于2023年2月（城－B）第56页，课件共74页，创作于2023年2月车辆荷载的横桥向布置第57页，课件共74页，创作于2023年2月汽车荷载的横向折减第58页，课件共74页，创作于2023年2月

2.汽车冲击力冲击系数的计算：1）车道荷载冲击系数μ=20/（80+l），l≤20m时，μ=0.2，l≥150m时，μ=0.1。2）车辆荷载冲击系数

μ=0.6686-0.3032logl≤0.4第59页，课件共74页，创作于2023年2月

3.人群荷载可按公式计算。计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶的水平推力取1.0KN/m，作用在栏杆扶手上的竖向力取1.2KN/m。第60页，课件共74页，创作于2023年2月在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。包括地震作用、船只或漂流物撞击作用、汽车撞击作用。偶然作用第61页，课件共74页，创作于2023年2月地震作用属于动力荷载，随机变量。除与地震烈度有关外，还与结构本身的动力特性有关。地震作用的计算及结构的设计应符合《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）的规定。第62页，课件共74页，创作于2023年2月地震动峰值加速度为0.10g以上地区的公路桥涵，应进行抗震设计；大于或等于0.40g地区的公路桥涵，应进行专门的抗震研究和设计；小于或等于0.05g地区的公路桥涵，可采用简易设防。第63页，课件共74页，创作于2023年2月船只或漂流物撞击力第64页，课件共74页，创作于2023年2月汽车撞击作用行驶方向1000KN，与之垂直方向500KN，两个方向不同时考虑，作用与行车道上1.2m处。第65页，课件共74页，创作于2023年2月作用效应组合作用效应：作用施加于结构引起的效应，如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度W等。

作用效应组合包括：承载能力极限状态作用效应组合；正常使用极限状态组合。第66页，课件共74页，创作于2023年2月对承载力极限状态一般考虑荷载效应基本组合:式中：——结构重要形系数；——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；——第i个永久作用效应的分项系数；——第i个永久作用效应的标准值；——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)分项系数，值为1.4；——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)标准值；第67页，课件共74页，创作于2023年2月

——作用效应组合中除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，值为1.4，风荷载的分项系数为1.1；——作用效应组合中