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桥梁工程桥梁的设计设计荷载


结构重力的标准值,可按结构构件的设计尺寸和材料的重 力密度计算确定。
在进行桥梁结构(尤其是新型结构)分析时,往往需要 预先估算恒载。通常,当估算的恒载与设计图完成后确定 的恒载之间的差异较小(例如,不超过3%)时,不必修正设 计;否则有必要按设计图重新计算恒载,再次进行结构分 析。
土压力(earth pressure)按其产生的条件,分为: 静止土压力 主动土压力 被动土压力
可变作用: 指在设计基准期内,其量值随时间变化,且其变化与平均值相比有不可忽
略的作用,如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载,live load)。
偶然作用: 指在设计基准期内不一定出现,但一旦出现,其值很大且持续时间很短的
作用,如地震力。
第一节 作用分类和作用代表值
铁路桥梁:
习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类,将桥梁作 用分为:
第一节 作用分类和作用代表值
公路桥梁的作用,按其随时间变化的性质,分为:
永久作用(permanent action) 可变作用(variable action) 偶然作用(accidental action)
永久作用: 习惯上称为恒载(deadload),是指在设计基准期内,其量值不随时间变化,
或其变化与平均值相比可忽略不计的作用,如结构重力。
桥梁下部结构设计时主要用到前两者。土的侧压力计算 涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形,也与水文 和外加荷载等因素有关。
水浮力 指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传
递给建筑物基础底面的(由下而上的)水压力,其 值等于建筑物所排开的同等体积的水重。
一般,位于岩石地基上的基础被认为是不渗 水的,可不计水浮力;对位于碎石类土、砂类土、 黏砂土等透水性地基上的墩台,需在设计中考虑 水浮力
概率分布与时间有关,如风荷载、车辆活载等)的标准值时 需要人为规定的一个基准时间参数。对桥梁结构,设计基准 期通长取100年。
注载,在设计基准期内其值不随 时间变化,或其变化与平均值相比忽略不计的作 用。 其作用位置、大小和方向一般是固定不变的. 永久作用包括:结构自重、桥上附加恒载(桥面、 人行道及附属设备)、作用于结构上的土重及土 侧压力、基础变位影响力、水浮力、混凝土收缩 和徐变的影响力等。
主力(对应于公路桥的永久作用和一部分可变作用)、 附加力(对应于不包含在主力中的其他的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。
我国公路、铁路桥梁的设计作用(荷载)分类分别见表3.1和表 3.2。比较两表,尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有 所不同,但基本上大同小异。
表3.1 公路桥梁作用分类表
作用(action):所有引起结构反应的原因
按作用的性质,可为两类:
一类是直接施加于结构上的外力,如结构重力、 车辆、人群等,称为“荷载”(Load);
另一类不是以力的形式施加于结构,其产生的 效果与结构本身的特性及结构所处环境等有关,如 基础变位、混凝土收缩和徐变,温度变化等,以前习 惯上也称其为“荷载”,但这种叫法并不确切. 作用效应(effect of an action):
第一节 作用分类和作用代表值
需要注意的是:
有些作用是设计铁路桥所特有的,如列车横向摇摆力、 牵引力等;
有些作用仅在一本规范中列出,如公路规范中的支座摩 阻力,但在按另一本规范设计桥梁时,可视情况加以采用。
另外,在设计公铁两用桥时,目前的设计实践是:在铁 路荷载的基础上,增加公路桥全部活载的75%;但对仅承受 公路活载的构件,应计及全部公路活载。
混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力与徐变变形 呈线性关系的假定进行分析。
混凝土收缩系数和徐变系数的确定,按照《公路钢筋 混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)和 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 (TB 10002.3-2005)中的规定计算。
预加应力(对于预应力结构)
按正常使用极限状态设计时:预加应力属永久 作用;
按承载能力极限状态设计时:预加应力不作为 荷载,而将预应力筋作为结构抗力的一部分。
但在超静定结构中,由预加力引起的次内力应 属永久荷载。《规范》未作明确说明。
混凝土收缩(shrinkage)及徐变(creep)作用
对外部超静定的混凝土桥梁结构以及钢一混组合桥梁 结构,混凝土收缩(shrinkage)及徐变(creep)作用是长期 存在的。
第一节 作用分类和作用代表值
作用代表值:代表作用大小的数值,它采用数理统计的方法 或根据工程经验加以确定。
在进行桥梁结构或构件设计时,需针对不同设计目的采用 规定的各种作用值。
作用代表值包括作用标准值、频遇值和准永久值。 作用标准值:为各种作用的基本代表值,其值可根据作用
在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。 作用频遇值:是可变作用的一种代表值,其可根据在足够
我国铁路桥梁设计规范仍基于容许应力法,其各类 荷载的代表值相当于上述标准值,没有规定频遇值和 准永久值。
第一节 作用分类和作用代表值
作用的分类不是绝对的! 例如,铁路钢梁桥的水平联结系(见第六章)主要承受风力和制 动力,在设计水平联结系时,就该视风力和制动力为活载而非 附加力。
设计基准期(design reference period) 简单地讲,它就是在确定某些作用(这些作用的最大值
长的观测期内作用任意时点概率分布的0.95分位值确定。 作用准永久值:是可变作用的另一种代表值,其可根据在
足够长的观测期内作用任意时点概率分布的0.5(或略高于 0.5)分位值确定。
第一节 作用分类和作用代表值
我国公路桥涵基于极限状态法,设计时对不同的作 用采用不同的代表值。对永久作用和偶然作用,采用 标准值。对可变作用,根据不同的极限状态和组合方 式采用标准值、频遇值或准永久值。
结构对所受作用的反应,如构件承受的弯矩、 剪力,结构的位移等,称为作用效应。
本章主要介绍各类作用的基本概念和计算方法.
实际设计时作用的取值按: 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005) 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 的规定办理。
对城市桥梁,其荷载标准与公路桥梁类似,可参阅 《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77)。
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