第二章設(shè)計荷載 ppt課件

1、2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第一節(jié)第一節(jié) 橋梁荷載分類橋梁荷載分類第二節(jié)第二節(jié) 永久荷載永久荷載第三節(jié)第三節(jié) 可變荷載可變荷載第四節(jié)第四節(jié) 偶爾荷載偶爾荷載第五節(jié)第五節(jié) 荷載組合荷載組合第二章第二章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載第一節(jié)第一節(jié) 橋梁荷載分類橋梁荷載分類1. 1. 公路、鐵路荷載分類公路、鐵路荷載分類 鐵路橋梁設(shè)計荷載分為：鐵路橋梁設(shè)計荷載分為： 主力、附加力、特殊荷載主力、附加力、特殊荷載 公路橋梁設(shè)計荷載分為：公路

2、橋梁設(shè)計荷載分為： 永久作用、可變作用、偶爾作用永久作用、可變作用、偶爾作用2. 2. 鐵路橋梁荷載鐵路橋梁荷載荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱恒載恒載結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重附加力附加力制動力或牽引力制動力或牽引力預(yù)加力預(yù)加力風力風力混凝土收縮和徐變影響混凝土收縮和徐變影響流水壓力流水壓力土壓力土壓力冰壓力冰壓力靜水壓力及水浮力靜水壓力及水浮力溫度變化作用溫度變化作用基礎(chǔ)變位影響基礎(chǔ)變位影響凍脹力凍脹力主力主力列車豎向靜活載列車豎向靜活載特殊荷載特殊荷載列車脫軌荷載列車脫軌荷載公路活載公路活載船只撞擊力船只撞擊力列車豎向動力作用列車豎向動力

3、作用汽車撞擊力汽車撞擊力長鋼軌縱向水平力長鋼軌縱向水平力施工臨時荷載施工臨時荷載離心力離心力地震力地震力橫向搖擺力橫向搖擺力長鋼軌斷軌力長鋼軌斷軌力活載土壓力活載土壓力人行道荷載人行道荷載3.3.公路橋梁荷載公路橋梁荷載作用分類作用分類作用名稱作用名稱作用分類作用分類作用名稱作用名稱永久作用永久作用結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)重力可變作用可變作用汽車荷載汽車荷載預(yù)加力預(yù)加力汽車沖擊力汽車沖擊力土的重力土的重力汽車離心力汽車離心力土側(cè)壓力土側(cè)壓力汽車引起的土壓力汽車引起的土壓力混凝土收縮和徐變作用混凝土收縮和徐變作用人群荷載人群荷載水浮力水浮力汽車制動力汽車制動力基礎(chǔ)變位影響基礎(chǔ)變位影響風荷載風荷載偶然作用偶然

4、作用地震作用地震作用流水壓力流水壓力船只或漂流物撞擊作用船只或漂流物撞擊作用冰壓力冰壓力汽車撞擊作用汽車撞擊作用溫度作用溫度作用2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載第二節(jié)第二節(jié) 永久荷載永久荷載1. 1. 永久荷載定義永久荷載定義2. 2. 永久荷載恒載類型永久荷載恒載類型2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載1. 1. 永久荷載定義永久荷載定義 不隨時間變化或變化值與其平均值相比不隨時間變化或變化值與其平均值相比可以忽略不計的荷

5、載，亦稱恒載?？梢院雎圆挥嫷暮奢d，亦稱恒載。2. 2. 永久荷載恒載類型永久荷載恒載類型 構(gòu)造重力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮和徐變、構(gòu)造重力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮和徐變、土壓力、靜水壓力和浮力、根底變位影響土壓力、靜水壓力和浮力、根底變位影響2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載第三節(jié)第三節(jié) 可變荷載可變荷載1. 1. 可變荷載定義可變荷載定義2. 2. 可變荷載類型可變荷載類型2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2. 2. 可變荷載類型

6、可變荷載類型 列車荷載、汽車荷載、人群荷載、沖擊力、列車荷載、汽車荷載、人群荷載、沖擊力、離心力、制動力、溫度作用、其他作用離心力、制動力、溫度作用、其他作用1. 1. 可變荷載定義可變荷載定義 在設(shè)計基準期內(nèi)，其量值隨時間變化且變化值與在設(shè)計基準期內(nèi)，其量值隨時間變化且變化值與平均值相比不可忽略的荷載。平均值相比不可忽略的荷載。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.1 2.1 列車荷載列車荷載2.1.1 “2.1.1 “中中- -活載活載規(guī)定：規(guī)范活載計算圖式可恣意截取。規(guī)定：規(guī)范活載計算圖式可恣意截取。2

7、009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.1.2 “ZK2.1.2 “ZK活載活載2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.2 2.2 汽車荷載汽車荷載 汽車荷載分為公路汽車荷載分為公路級和公路級和公路級。級。 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁的整體計算采用車均布荷載和集中荷載組成。橋梁的整體計算采用車道荷載。道荷載。橋梁構(gòu)造的部分加載、涵洞、橋臺和擋

8、土墻土壓力橋梁構(gòu)造的部分加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等計算采用車輛荷載。等計算采用車輛荷載。車道荷載與車輛荷載效應(yīng)不疊加。車道荷載與車輛荷載效應(yīng)不疊加。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.2.1 2.2.1 車道荷載車道荷載 公路公路級：級：Pk=180KNPk=180KN360KN360KN直線插值，跨度直線插值，跨度5 5 50m 50m 公路公路級：級：PkPk、qkqk均為公路均為公路級的級的0.750.75倍。倍。qk=10.5 KN/mqk=10.5 KN/m計算剪力效應(yīng)時，集中荷載計算剪力效

9、應(yīng)時，集中荷載PkPk應(yīng)乘以應(yīng)乘以1.21.2的系數(shù)。的系數(shù)。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.2.2 2.2.2 車輛荷載車輛荷載公路公路-級和公路級和公路-級采用一樣的車輛荷載規(guī)范值。級采用一樣的車輛荷載規(guī)范值。車輛荷載技術(shù)目的車輛荷載技術(shù)目的2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載車輛荷載立面平面尺寸車輛荷載立面平面尺寸車輛荷載橫向尺寸車輛荷載橫向尺寸2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋

10、梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載 車道數(shù)大于車道數(shù)大于2 2時，汽車荷載效應(yīng)可進展折減，但時，汽車荷載效應(yīng)可進展折減，但不小于不小于2 2車道效應(yīng)。車道效應(yīng)。2.2.3 2.2.3 橋梁設(shè)計車道數(shù)橋梁設(shè)計車道數(shù)2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載計算跨徑大于計算跨徑大于150m150m時，可按下表進展縱向折減。時，可按下表進展縱向折減。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.3 2.3 人群荷載人群荷載2.3.

11、1 2.3.1 公路橋涵公路橋涵 計算跨徑小于或等于計算跨徑小于或等于50m50m時，人群荷載規(guī)范值為時，人群荷載規(guī)范值為3kN/m23kN/m2；計算跨徑等于或大于；計算跨徑等于或大于150m150m時，人群荷載時，人群荷載規(guī)范值為規(guī)范值為2.5kN/m22.5kN/m2；計算跨徑在；計算跨徑在50m50m150m150m之間之間時，可線性內(nèi)插。時，可線性內(nèi)插。 城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地域的公路橋梁，人群荷載城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地域的公路橋梁，人群荷載規(guī)范值取為上述值的規(guī)范值取為上述值的1.151.15倍。倍。 公用人行橋梁，人群荷載規(guī)范值為公用人行橋梁，人群荷載規(guī)范值為3.5kN/m23.5kN/m

12、22009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.3.2 2.3.2 鐵路橋涵鐵路橋涵 道碴橋面和明橋面的人行道按道碴橋面和明橋面的人行道按4.0KPa4.0KPa，人，人工養(yǎng)護的道碴橋面尚應(yīng)思索養(yǎng)護時人行道的工養(yǎng)護的道碴橋面尚應(yīng)思索養(yǎng)護時人行道的堆碴荷載。堆碴荷載。 設(shè)計主梁時，人行道的豎向靜荷載不與列設(shè)計主梁時，人行道的豎向靜荷載不與列車活載同時計算；為允許城鎮(zhèn)居民通行而加車活載同時計算；為允許城鎮(zhèn)居民通行而加寬的人行道，那么應(yīng)與列車活載同時計算，寬的人行道，那么應(yīng)與列車活載同時計算，采用的數(shù)值可按實踐情況確定。采

13、用的數(shù)值可按實踐情況確定。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.4. 2.4. 沖擊力沖擊力2.4.1 2.4.1 鐵路鐵路 列車豎向動力作用等于列車靜活載乘以動力系數(shù)列車豎向動力作用等于列車靜活載乘以動力系數(shù)1+1+。目前規(guī)范規(guī)定的動力系數(shù)大小與橋型。目前規(guī)范規(guī)定的動力系數(shù)大小與橋型及跨徑有關(guān)?？鐝皆酱鬀_擊系數(shù)越小。及跨徑有關(guān)?？鐝皆酱鬀_擊系數(shù)越小。2.4.2 2.4.2 公路公路 根據(jù)橋梁的豎向自振頻率進展計算。根據(jù)橋梁的豎向自振頻率進展計算。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中

14、南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載R127VC2式中：式中：V V為設(shè)計速度為設(shè)計速度Km/hKm/h； R R為曲線半徑為曲線半徑m m。 2.5 2.5 離心力離心力 鐵路：列車在曲線橋梁上運轉(zhuǎn)時需計算離心力。鐵路：列車在曲線橋梁上運轉(zhuǎn)時需計算離心力。 公路：彎道橋的曲線半徑等于或小于公路：彎道橋的曲線半徑等于或小于250m250m時應(yīng)計算時應(yīng)計算汽車荷載引起的離心力。汽車荷載引起的離心力。 離心力的大小等于列車豎向靜活載乘以離心力率離心力的大小等于列車豎向靜活載乘以離心力率C C。 離心力率：離心力率：2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中

15、南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.6. 2.6. 制動力制動力2.6.1 2.6.1 鐵路制動力鐵路制動力 制動力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的10%計算。但當與離心力或列車豎向動力作用同時計算時，制動力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的7%計算。 雙線橋應(yīng)采用一線的制動力或牽引力；三線或三線以上的橋應(yīng)采用兩線的制動力或牽引力。按此計算的制動力或牽引力不思索第4.3.9條對雙線豎向活載進展折減的規(guī)定。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載 橋頭填方破壞棱體范圍內(nèi)的列車活載所產(chǎn)生的制動力或牽引力

16、不予計算。 制動力或牽引力作用在軌頂以上2m處，但計算橋墩臺時移至支座中心處，計算臺頂活載的制動力或牽引力時移至軌底，計算剛架構(gòu)造時移至橫桿中線處，均不計挪動作用點所產(chǎn)生的豎向力或力矩。 2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載 2.6.2 2.6.2 公路制動力公路制動力2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.7 2.7 溫度作用溫度作用 分為均勻溫差年溫差和日照溫差梯度溫分為均勻溫差年溫差和日照溫差梯度溫度。度。 均勻溫差應(yīng)從遭

17、到約束時的構(gòu)造溫度開場，思均勻溫差應(yīng)從遭到約束時的構(gòu)造溫度開場，思索最高和最低有效溫度的作用效應(yīng)。索最高和最低有效溫度的作用效應(yīng)。 日照溫差的計算方式公路、鐵路有所不同。鐵日照溫差的計算方式公路、鐵路有所不同。鐵路采用指數(shù)方式。路采用指數(shù)方式。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載公路梯度溫差計算方式公路梯度溫差計算方式 2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.8 2.8 其他作用其他作用鐵路列車橫向搖擺力；鐵路列車橫向搖擺力；無

18、縫線路長鋼軌縱向力：伸縮力、撓曲力；無縫線路長鋼軌縱向力：伸縮力、撓曲力；風荷載；風荷載；支座摩阻力、流水壓力及冰壓力支座摩阻力、流水壓力及冰壓力2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載第四節(jié)第四節(jié) 偶爾荷載偶爾荷載1. 1. 偶爾荷載定義偶爾荷載定義2. 2. 偶爾荷載類型偶爾荷載類型2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載1. 1. 偶爾荷載定義偶爾荷載定義 設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)那么量值較大

19、且繼續(xù)時間較短的荷載?，F(xiàn)那么量值較大且繼續(xù)時間較短的荷載。2. 2. 偶爾荷載類型偶爾荷載類型 地震力、無縫線路斷軌力、地震力、無縫線路斷軌力、脫軌荷載、船只、汽車或漂流物撞擊力脫軌荷載、船只、汽車或漂流物撞擊力2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.1 2.1 船只或漂流物撞沖力船只或漂流物撞沖力 撞擊力按靜力法計算，假定船筏作用于墩的有效撞擊力按靜力法計算，假定船筏作用于墩的有效動能轉(zhuǎn)化為撞擊力動能轉(zhuǎn)化為撞擊力F F所做的功。其計算公式為：所做的功。其計算公式為：21sinCCGvF2009.11 2009

20、.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.2 2.2 地震力地震力 地震作用分豎直方向和程度方向，閱歷闡明地地震作用分豎直方向和程度方向，閱歷闡明地震的程度運動是導(dǎo)致構(gòu)造破壞的主要要素。構(gòu)造震的程度運動是導(dǎo)致構(gòu)造破壞的主要要素。構(gòu)造抗震驗算時普通只思索程度地震作用。抗震驗算時普通只思索程度地震作用。 地震力大小的決議要素有：地面運動的劇烈程地震力大小的決議要素有：地面運動的劇烈程度、構(gòu)造的動力特性、構(gòu)造的質(zhì)量等。度、構(gòu)造的動力特性、構(gòu)造的質(zhì)量等。 根本烈度：反映地震本身的猛烈程度。根本烈度：反映地震本身的猛烈程度。 設(shè)計烈度：是由設(shè)計者

21、選用的。設(shè)計烈度：是由設(shè)計者選用的。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載地震力的計算方法分靜力法和動態(tài)法地震力的計算方法分靜力法和動態(tài)法2.2.1 2.2.1 靜力法靜力法 靜力法是用一個程度方向作用的等效靜止荷載靜力法是用一個程度方向作用的等效靜止荷載表示地震對構(gòu)造的作用。表示地震對構(gòu)造的作用。 其計算公式如下：其計算公式如下： iHiiiiiiWkCXgWCXmCP2max02max02 靜力法主要運用于剛度較大構(gòu)造。靜力法主要運用于剛度較大構(gòu)造。規(guī)范規(guī)定：擋土墻、橋臺可用靜力法計算地震力。規(guī)范規(guī)定：擋土墻

22、、橋臺可用靜力法計算地震力。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2.2.2 2.2.2 反響譜實際反響譜實際 對于高墩或特大跨度的橋梁，應(yīng)同時采用時程分析對于高墩或特大跨度的橋梁，應(yīng)同時采用時程分析法，取最不利結(jié)果。法，取最不利結(jié)果。 動態(tài)法主要有反響譜實際和時程分析法動態(tài)法主要有反響譜實際和時程分析法 反響譜實際是一種簡化的動態(tài)分析法，又稱動靜法。反響譜實際是一種簡化的動態(tài)分析法，又稱動靜法。 主要采用這種方法計算地震力。主要采用這種方法計算地震力。2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系

23、中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載1 1單質(zhì)點地震力單質(zhì)點地震力 max*maxXXmXmPg WkXXXgXmgPHgggmaxmax*max 2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載2 2多質(zhì)點系統(tǒng)地震力多質(zhì)點系統(tǒng)地震力 多質(zhì)點系統(tǒng)由于地震引起的復(fù)雜振動可以看作自振多質(zhì)點系統(tǒng)由于地震引起的復(fù)雜振動可以看作自振振型的迭加。振型的迭加。 jijjHiijxkWP*njjjjHiziixkWCCP1*2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載第五節(jié)第五節(jié) 荷載組合荷載組合1. 1. 鐵路橋梁荷載組合鐵路橋梁荷載組合2. 2. 公路橋梁荷載組合公路橋梁荷載組合2009.11 2009.11 長沙長沙 中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系 第第2 2章章 橋梁設(shè)計荷載橋梁設(shè)計荷載 總原那么：總原那么： 凡存在的永久荷載任一項，均應(yīng)進展組合；凡存在