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第三节_桥梁的设计作用_荷载_第二部分


可变作用的准永久值是指在结构上经常出现的作用取值,但 它比可变作用的频遇值又要小一些,实际上是由标准值乘以小于 φ1的准永久值系数φ2的得到。
1 作用短期效应组合 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:
Ssd SGik 1j SQjk
i 1 j 1

施工荷载
在桥梁设计中,需考虑到结构在建造、运输、架设安装等施工 阶段可能遇到的各种临时荷载,如施工人员、架桥机、挂篮、起吊 机具和其他材料或设备的重力。这些施工荷载(siteload)的数值及 其对结构的影响可视具体情况分析。
第五节
作用效应组合
作用效应组合(combination of action effects) 为了保证桥梁结构的安全和适用,需要根据作用的特性、 桥梁结构的特性、施工方法以及桥位处的环境等因素,针对 结构的不同状况、不同安全等级、不同设计或验算内容,确 定各种作用效应的取舍以及各种作用效应对结构的共同效果 (叠加值),即作用效应组合.
根据2001年版<<中国地震动参数区划图》(GB18306),采用 地震动峰值加速度系数取代地震基本烈度的概念,两者之间的 关系见表3.6。 抗震设防的基本要求表述为: 位于地震动峰值加速度为0.1g、0.15g、0.2g和0.3g地区 的桥涵工程,应进行抗震设计; 位于地震动峰值加速度大于或等于0.4g地区的桥涵工程, 应进行专门的抗震研究和设计。
二正常使用极限状态设计时的作用(或荷载)效应组合
在公路桥梁结构中,对于需要进行正常使用极限状态设计的 结构, 《通用规范JTG D62》规定:
需要考虑可变作用的短期效应组合和长期效应组合,其可变作 用代表值采用频遇值和准永久值。
众所周知,正常使用极限状态设计仅涉及结构构件的抗裂、 裂缝宽度和挠度,其结构可靠度要比承载能力极限状态低得多。 可变作用的频遇值是指结构上较频繁出现的且量值较大的作 用取值,但它比可变作用的标准值小,实际上由标准值乘以小于 1.0的频遇值系数φ1得到。
《通用规范JTG D60》规定,公路桥涵结构按承 载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组 合:
1 基本组合 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:
n m 0 Sud 0 Gi SGik Q1SQ1K c Qj SQjk j 2 i 1
公路桥
两种极限状态 : 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行 作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计。 三种设计状况: 1 持久状况 指桥涵使用过程中长期承受结构重力、汽车荷载 等作用的状况。在该状况下,要求对设想的结构所有功能进行 设计,即应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 2 短暂状况 指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。在该 状况下,仅要求进行承载能力极限状态设计,必要时才进行正 常使用极限状态设计。 3 偶然状况 指桥涵使用过程中可能偶然遭受的地震等状况。 在该状况下,仅要求进行承载能力极限状态设计,不需要进行 正常使用极限状态设计。

n m 0 Sud 0 SGid SQ1d c SQjd j 2 i 1
n m 0 Sud 0 Gi SGik Q1SQ1K c Qj SQjk j 2 i 1
n m 0 Sud 0 SGid SQ1d c SQjd j 2 i 1
* j ij
n
Pi Ci CzWi k H j x j
j 1 * j
二 船只或漂流物的撞冲作用
在通行船舶或有漂流物的河流中,河中墩台需要考虑船舶
或漂流物的撞击力(collision impact)。
船舶或漂流物与桥梁结构的碰撞过程十分复杂,其与碰 撞时的环境因素(风浪、气候、水流等)、船舶特性(类型、尺
地震力的计算方法分静力法和动态法 1、静力法
静力法是用一个水平方向作用的等效静止荷载 表示地震对结构的作用。 其计算公式如下:
Wi Pi C2i mi X 0 max C2i X0 C2i k HWi max g
静力法主要使用于刚度较大结构。 规范规定:挡土墙、桥台用静力法计算地震力。
作用效应的基本组合是指永久作用设计值效应与可变作 用设计值效应的组合。这种组合用于结构的常规设计,是所有 公路桥涵结构都应该考虑的。作用设计值为作用的标准值乘以 相应的分项系数。 作用效应的偶然组合是指永久作用标准值、可变作用代 表值和一种偶然作用标准值的效应组合,视具体情况,也可不 考虑可变作用效应参与组合。作用效应偶然组合用于结构在特 殊情况下的设计,所以不是所有公路桥涵结构都要采用的,一 些结构也可采取构造或其他预防措施来解决。
注意: ①组合中的恒载等并不是表中所列的所有恒载项,而是其中需要 参加组合的一项或几项;对活载、附加力、特殊荷载,也是如此。 ②仅考虑主力与一个方向(横桥向或顺桥向)的附加力组合。 ③铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加。 上述①、②也适用于公路桥。
在表3.1及表3.2所列的各种作用中,有些作用是不会同 时发生的!!,就不可同时参与组合. 例如: 离心力、风力与列车横向摇摆力; 流水压力与冰压力; 支座摩阻力与汽车制动力等就不可同时参与组合。
寸、速度、装载情况、船体强度和刚度等)、桥梁结构特性
(尺寸、形状、材料、质量和抗力等)等有关。
目前,撞击力通常按静力法计算,假定船筏作用于 墩的有效动能转化为撞击力F所做的功。 铁路规范计算公式为:
V—船舶或漂流物撞击墩台的速度(m/s); α—船舶或漂流物驶近方向与墩台撞击点处切线所形成的夹角; W——船舶或漂流物重(kN); C1、C2 —船舶或漂流物的弹性变形系数和墩台 (砌体材料)的弹性变形 系数(m/kN), 缺乏资料时一般假定C1+C2=0.0005
公路桥梁规范按照“静力法”,并依据2004年版《内河 通航标准》(GB50139): 给出了一至七级内河航道上、不同吨位的船舶可能产 生的横桥向和顺桥向撞击作用标准值。
对近海通行海轮区域的船舶(吨级从3000—50000t)产
生的横桥向和顺桥向撞击作用标准值,则是根据国内外 研究成果,并经综合分析比较确定的。
第四节
偶然作用
偶然作用 : 地震作用; 船只或漂流物(排筏等)撞击作用; 汽车撞击作用; 施工荷载力.

地震作用
* 地震区桥梁的设计计算,必须考虑地震力(earthquake force)。 * 地震力的计算涉及地震理论、结构动力学、工程地质 等多方面的知识。 * 详细计算方法和结构抗震设计可参见《公路工程抗震 设计规范》(JTJ004)和《铁路工程抗震设计规范》 (GBJ111)。
当桥墩配置了防撞设施时,可不计撞击作用。

汽车撞击作用
公路桥梁的某些结构构件(如防撞护栏,跨线桥的桥墩等)必要 时可考虑汽车的撞击作用。 汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取1000kN,在车辆行驶垂直 方向取500kN,两个方向的撞击力不同时考虑, 撞击力作用于行车道以上1.2m处。 对于设有防撞设施的结构构件,可视防撞设施的防撞能力,对 汽车撞击标准值予以折减,但折减后的撞击力不应低于上述规定值 的1/6。
另外,基于最不利原则,当某项可变作用对结构产生有利 影响时,该项作用不参与组合。
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设备均应作为临 时荷载加以考虑。组合式桥梁,当把底梁作为施工支撑 时,作用效应宜分两个阶段组合,底梁受荷为第一个阶 段,组合梁受荷为第二个阶段。 多个偶然作用不同时参与组合。
地震波传播→震区地面运动→桥梁基础受到强迫运动→桥梁振动。
地震力:指强烈的地面运动引起的结构自身的惯性力(地面水平运
动加速度与结构质量的乘积)。 它不仅与地面运动的强烈程度有关,也与结构的动力特性(频率 和振型)有关,还与桥址处的地质情况有关。

地震作用分竖直方向和水平方向,经验表明地 震的水平运动是导致结构破坏的主要因素。结 构抗震验算时一般只考虑水平地震作用。
在按持久状况承载能力极限状态设计时,按照结构可能破 坏的严重程度,将公路桥涵划分为三个设计安全等级,见表3.7。 根据不同等级,拟定相应的结构重要性系数与作用效应组合值 相乘。
一 按承载能力极限状态设计时的作用 (或荷载)效应组合
公路桥涵结构的承载能力极限状态设计,按照可能出现的 作用,将其分为两种作用效应组合,即基本组合和偶然组合。
sud 承载能力极限状态结构重要性系数,对应于设计安全等级一级、二级和三级的桥涵, 分别取1.1,1.0和0.9; Gi 第i个永久作用效应的分项系数; sGik、sQid 分别为第i个永久作用效应的标准值和设计值; Q1 汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的分项系数; sQ1k、sQ1d 分别为汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的标准值和设计值; Qj 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)、风荷载外的其他第j可变作 用效应的分项系数; sQjk、sQjd 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应 的标准值和设计标准值和设计值; c 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)外的其他可变作用效应的组合 系数;由于若干个独立可变作用效应同时出现的概率较小,故采用 这一系数对这些作用效应的组合予以折减,它随着可变作用项数的 增加而减少。
组合总原则: 作用效应组合应只涉及结构上可能同时出现的 作用效应,并以桥梁在施工或运营时可能处于最 不利受力状态为原则。
对铁路桥和公路桥,由于目前所采用的设计方 法不同,故作用效应组合的表达形式也不同
铁路桥设计仍采用容许应力法。基本的组合方式有三种: 主力: 表3.2中的恒载与活载的组合; 主力+附加力: 表3.2中的恒载、活载及附加力的组合; 主力+特殊荷载:表3.2中的恒载、活载及特殊荷载的组合。
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