橋梁結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)

1、2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用1作用與荷載第四章 橋梁結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)裂縫2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用2橋梁的安全作用的種類、型式、大小的確定是否得當(dāng)?橋梁建設(shè)的投資特點荷載標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的作用于橋梁結(jié)構(gòu)上的荷載（及其組合）可能會越來越復(fù)雜對結(jié)構(gòu)行為和材料行為的認(rèn)識在逐步加深2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用3作用的分類作用的分類第一節(jié) 作用的分類與代表值2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用42022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用5作用的代表值2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用6作用代

2、表值（作用代表值（Representative value of an action）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計時，針對不同設(shè)計目的所采用的各種作用規(guī)定構(gòu)件設(shè)計時，針對不同設(shè)計目的所采用的各種作用規(guī)定值，包括作用值，包括作用標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值和和頻遇值頻遇值。作用標(biāo)準(zhǔn)值（作用標(biāo)準(zhǔn)值（of an action）各種作用的基本代表值，其各種作用的基本代表值，其值可根據(jù)作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率分布的某一分值可根據(jù)作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定。位值確定。作用準(zhǔn)永久值（作用準(zhǔn)永久值（Quasi-permanent value of an action）一一種可變作用代表值，

3、作用概率分布的種可變作用代表值，作用概率分布的0.5分位值，用于正分位值，用于正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合設(shè)計（經(jīng)常出現(xiàn)者）常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合設(shè)計（經(jīng)常出現(xiàn)者）作用頻遇值（作用頻遇值（Frequent value of an action）一種可變作用一種可變作用代表值，作用概率分布的代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于正常使用極分位值，用于正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合設(shè)計（頻繁出現(xiàn)且量值較大者）限狀態(tài)短期效應(yīng)組合設(shè)計（頻繁出現(xiàn)且量值較大者）設(shè)計基準(zhǔn)期（設(shè)計基準(zhǔn)期（Design reference period）在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性分析時，考慮持久設(shè)計狀態(tài)下各項基本變量

4、與時間關(guān)性分析時，考慮持久設(shè)計狀態(tài)下各項基本變量與時間關(guān)系所采用的基準(zhǔn)時間參數(shù)。系所采用的基準(zhǔn)時間參數(shù)。100年年,與橋梁壽命關(guān)系與橋梁壽命關(guān)系術(shù)語解釋(公路)及定義2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用7永久作用永久作用標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值可變作用可變作用根據(jù)不同的極限狀態(tài)分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻根據(jù)不同的極限狀態(tài)分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值正常使用狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計頻遇值正常使用狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計頻遇值頻遇值標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)頻遇值標(biāo)準(zhǔn)值

5、乘以頻遇值系數(shù)1正常使用狀態(tài)按長期效應(yīng)組合設(shè)計準(zhǔn)永久值正常使用狀態(tài)按長期效應(yīng)組合設(shè)計準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)2偶然作用偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值鐵路橋梁鐵路橋梁“標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值”作用代表值的取用2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用8作用效應(yīng)（作用效應(yīng)（Effect of an action）結(jié)構(gòu)對所受作用的反結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如彎矩、位移等（通過結(jié)構(gòu)分析得到）應(yīng)，如彎矩、位移等（通過結(jié)構(gòu)分析得到）作用效應(yīng)設(shè)計值（作用效應(yīng)設(shè)計值（Design value of an action effect）作作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與分項系數(shù)的乘積。用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與

6、分項系數(shù)的乘積。分項系數(shù)（分項系數(shù)（Partial safety factor）為保證結(jié)構(gòu)具有規(guī)定為保證結(jié)構(gòu)具有規(guī)定的可靠度而在設(shè)計表達(dá)式中采用的系數(shù)，分為作用分的可靠度而在設(shè)計表達(dá)式中采用的系數(shù)，分為作用分項系數(shù)和抗力分項系數(shù)。項系數(shù)和抗力分項系數(shù)。作用效應(yīng)組合（作用效應(yīng)組合（Combination for action effects）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上幾種作用分別產(chǎn)生的效應(yīng)的隨機(jī)疊加上幾種作用分別產(chǎn)生的效應(yīng)的隨機(jī)疊加作用效應(yīng)組合系數(shù)（作用效應(yīng)組合系數(shù)（Coefficient of combination for action effects）考慮幾個獨立可變作用效應(yīng)最不利值同考慮幾個獨立可變作用

7、效應(yīng)最不利值同時出現(xiàn)的概率較小而對作用采用的折減系數(shù)時出現(xiàn)的概率較小而對作用采用的折減系數(shù)術(shù)語解釋(公路)及定義（續(xù)）2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用9作用效應(yīng)組合作用效應(yīng)組合各種作用效應(yīng)的取舍以及它們同時作各種作用效應(yīng)的取舍以及它們同時作用的可能性用的可能性組合原則組合原則以橋梁在施工和運營時可能處于最不利的以橋梁在施工和運營時可能處于最不利的受力狀態(tài)為原則受力狀態(tài)為原則 基本組合方式（基本組合方式（公公、鐵）、鐵）：作用效應(yīng)基本組合，即作用效應(yīng)基本組合，即僅考慮主力僅考慮主力；作用效應(yīng)偶然組合，即作用效應(yīng)偶然組合，即主力與特殊荷載同時作用主力與特殊荷載同時作用；作用短期效

8、應(yīng)組合，即作用短期效應(yīng)組合，即主力與附加力同時作用；主力與附加力同時作用；作用長期效應(yīng)組合。即作用長期效應(yīng)組合。即主力與附加力同時作用。主力與附加力同時作用。作用效應(yīng)組合2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用10作用效應(yīng)基本組合（作用效應(yīng)基本組合（Fundamental combination for action effects）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合作用效應(yīng)偶然組合（作用效應(yīng)偶然組合（Accidental combination for action effects

9、）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合應(yīng)的組合作用短期效應(yīng)組合（作用短期效應(yīng)組合（Combination for short-term action effects）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)的組合準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)的組合作用長期效應(yīng)組合（作用長期效應(yīng)組合（Combination for long-term action effects）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值正

10、常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)的組合效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)的組合術(shù)語解釋(公路)及定義（續(xù)）2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用11公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合minjQjkQjckQQGikGiudSSSS121100結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，1.1,1.0,0.9承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值第第i個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)第第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值汽車荷載效應(yīng)（含沖擊力、離心力）的分項系數(shù)汽車荷載效應(yīng)（含沖擊

11、力、離心力）的分項系數(shù)汽車荷載效應(yīng)（含沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值汽車荷載效應(yīng)（含沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值除汽車荷載效應(yīng)外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)除汽車荷載效應(yīng)外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)除汽車荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載外的其他第除汽車荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載外的其他第j個可變作用效應(yīng)個可變作用效應(yīng)的分項系數(shù)的分項系數(shù)除汽車荷載效應(yīng)外的其他第除汽車荷載效應(yīng)外的其他第j個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用12公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時的短期組合第一項：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值第一項：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值第二項：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值（不乘系數(shù)）第二項：

12、永久作用標(biāo)準(zhǔn)值（不乘系數(shù)）第三項：可變作用效應(yīng)的頻遇值的組合第三項：可變作用效應(yīng)的頻遇值的組合第第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)QjknjjmiGiksdSSS1112022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用13公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時的長期組合QjknjjmiGikldSSS121第一項：作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值第一項：作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值第二項：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值（不乘系數(shù)）第二項：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值（不乘系數(shù)）第三項：可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值的組合第三項：可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值的組合 第第j個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)2022

13、-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用14其他可變荷載不同時組合表（公路）其他可變荷載不同時組合表（公路）編號編號荷載名稱荷載名稱不與該荷載同時參與組合的荷載號不與該荷載同時參與組合的荷載號15汽車制動力汽車制動力流水壓力，冰壓力，支座摩阻力流水壓力，冰壓力，支座摩阻力16流水壓力流水壓力汽車制動力，冰壓力汽車制動力，冰壓力17冰壓力冰壓力汽車制動力，流水壓力汽車制動力，流水壓力19支座摩阻力支座摩阻力汽車制動力汽車制動力2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用15第二節(jié)第二節(jié) 永久作用永久作用作用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載作用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載結(jié)構(gòu)的重力和附屬設(shè)備等外加重力；結(jié)構(gòu)的

14、重力和附屬設(shè)備等外加重力；作用在橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載作用在橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載由支座傳遞的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩由支座傳遞的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩臺本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ取Ｅ_本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ取＝Y(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)體積與材料容重（重力密度）的乘積結(jié)構(gòu)體積與材料容重（重力密度）的乘積土的重力及土側(cè)壓力土的重力及土側(cè)壓力計算涉及結(jié)構(gòu)型式、填料性質(zhì)、墩臺位移和計算涉及結(jié)構(gòu)型式、填料性質(zhì)、墩臺位移和地基變形，也與氣象、水文和外加荷載等因素有關(guān)地基變形，也與氣象、水文和外加荷載等因素有關(guān)水浮力水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙而傳遞給建筑物指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙而傳

15、遞給建筑物基礎(chǔ)底面的（由下而上的）水壓力；對位于碎石類土、砂類土、基礎(chǔ)底面的（由下而上的）水壓力；對位于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺，需在設(shè)計中考慮水浮力。粘砂土等透水性地基上的墩臺，需在設(shè)計中考慮水浮力。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能（如混凝土應(yīng)力）對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能（如混凝土應(yīng)力）時，時，預(yù)加應(yīng)力預(yù)加應(yīng)力當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力（如抗彎強(qiáng)度）當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力（如抗彎強(qiáng)度）時，預(yù)加應(yīng)力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部時，預(yù)加應(yīng)力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需

16、考慮其次效應(yīng)。分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮其次效應(yīng)。在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮、徐變影響力混凝土收縮、徐變影響力是是長期存在并起作用的。長期存在并起作用的。基礎(chǔ)變位基礎(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的。長期的。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用16第三節(jié)第三節(jié) 可變作用可變作用一、車輛、人群活載一、車輛、人群活載（一）車輛活載（一）車輛活載 車輛荷載指橋梁承受的機(jī)動交通活載。對鐵車輛荷載指橋梁承受的機(jī)動交通活載。對鐵路橋，指列車活載；對公路橋，指汽車、掛車、路橋，指列車活載；對公路橋，指

17、汽車、掛車、履帶車等。車輛荷載的種類繁多，因此，需要履帶車等。車輛荷載的種類繁多，因此，需要對車輛荷載進(jìn)行調(diào)查分析和綜合概括，并按照對車輛荷載進(jìn)行調(diào)查分析和綜合概括，并按照安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則，確定出設(shè)計采用的安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則，確定出設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)活載。標(biāo)準(zhǔn)活載。 對于不包括對于不包括沖擊效應(yīng)沖擊效應(yīng)的車輛活載，可稱之為的車輛活載，可稱之為靜活載靜活載。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用17鐵路中活載鐵路中活載我國鐵路活載標(biāo)準(zhǔn)的情況是：我國鐵路活載標(biāo)準(zhǔn)的情況是：20年代開始自行制訂鐵年代開始自行制訂鐵路建筑標(biāo)準(zhǔn)，路建筑標(biāo)準(zhǔn)，1938年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)，年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)

18、，1951年制訂年制訂了中了中Z活載標(biāo)準(zhǔn)，活載標(biāo)準(zhǔn)，1975年對中年對中Z活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用18國際鐵路聯(lián)盟國際鐵路聯(lián)盟（UIC）活載圖式活載圖式 考察我國目前實際運行的列車及其發(fā)展趨勢，可以考察我國目前實際運行的列車及其發(fā)展趨勢，可以看出，看出，1975年制訂的中活載標(biāo)準(zhǔn)已不太適用。例如，年制訂的中活載標(biāo)準(zhǔn)已不太適用。例如，蒸汽機(jī)車已停止生產(chǎn)，內(nèi)燃和電力機(jī)車得到廣泛應(yīng)用；蒸汽機(jī)車已停止生產(chǎn)，內(nèi)燃和電力機(jī)車得到廣泛應(yīng)用；貨車的重載軸重時常高于機(jī)車的軸重。根據(jù)這些情況貨車的重載

19、軸重時常高于機(jī)車的軸重。根據(jù)這些情況可以認(rèn)為，我國新的列車活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟可以認(rèn)為，我國新的列車活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟（UIC）制訂的活載標(biāo)準(zhǔn)較為一致。目前，荷載修訂）制訂的活載標(biāo)準(zhǔn)較為一致。目前，荷載修訂工作仍在進(jìn)行之中。工作仍在進(jìn)行之中。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用19公路汽車荷載公路汽車荷載汽車荷載等級汽車荷載等級公路公路I級、公路級、公路 II級級汽車荷載由汽車荷載由車道荷載車道荷載和和車輛荷載車輛荷載組成，兩者的作用不組成，兩者的作用不得疊加（取加載不利者）得疊加（取加載不利者）車道荷載車道荷載：均布荷載集中荷載，用于橋梁結(jié)構(gòu)的整：均布荷載集中荷載，用

20、于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算體計算 加載：均布荷載滿布于同號影響線區(qū)域，集中荷載只加載：均布荷載滿布于同號影響線區(qū)域，集中荷載只作用在相應(yīng)影響線中的一個最大峰值處作用在相應(yīng)影響線中的一個最大峰值處2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用20公路等級與汽車荷載等級的關(guān)系公路等級與汽車荷載等級的關(guān)系公路公路等級等級高速高速公路公路一級一級公路公路二級二級公路公路三級三級公路公路四級四級公路公路汽車荷汽車荷載等級載等級公路公路I級級公路公路I級級公路公路II級級公路公路II級級公路公路II級級2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用21橋涵設(shè)計車道數(shù)橋涵設(shè)計車道數(shù)車道荷載的加載倍數(shù)由設(shè)計

21、車道數(shù)決定車道荷載的加載倍數(shù)由設(shè)計車道數(shù)決定行車道2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用22多車道汽車荷載的橫向折減多車道汽車荷載的橫向折減設(shè)計車道數(shù)（條）設(shè)計車道數(shù)（條）橫向折減系數(shù)橫向折減系數(shù)21.030.7840.6750.6060.5570.5280.502022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用23鐵路中活載的折減鐵路中活載的折減對對鐵路橋梁鐵路橋梁的主要構(gòu)件：的主要構(gòu)件：單線活載不考慮折減單線活載不考慮折減雙線活載取雙線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的雙線活載取雙線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的90%三線及三線以上者取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的三線及三線以上者取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80%對僅承受局部活載的

22、構(gòu)件則不考慮折減。對僅承受局部活載的構(gòu)件則不考慮折減。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用24大跨度橋梁上汽車荷載的縱向折減大跨度橋梁上汽車荷載的縱向折減計算跨徑計算跨徑L0（m）縱向折減系數(shù)縱向折減系數(shù)150 L04000.97400 L0 6000.96600 L0 8000.95800 L0 10000.94L0 10000.93對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計算跨徑進(jìn)行縱向折減對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計算跨徑進(jìn)行縱向折減2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用25車輛荷載的立面、平面尺寸車輛荷載的立面、平面尺寸2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用26車輛荷載

23、的橫向布置車輛荷載的橫向布置車輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺等車輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺等公路公路I級和公路級和公路II級汽車荷載采用相同的車輛荷載級汽車荷載采用相同的車輛荷載車道荷載橫向分布系數(shù)應(yīng)按設(shè)計車道數(shù)如圖布置車輛車道荷載橫向分布系數(shù)應(yīng)按設(shè)計車道數(shù)如圖布置車輛荷載進(jìn)行計算荷載進(jìn)行計算2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用27車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動力作用。這種動力作用會梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動力作用。這種動力作用會使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時大。這種使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作

24、用時大。這種現(xiàn)象就稱之為現(xiàn)象就稱之為沖擊作用沖擊作用。沖擊作用的大小采用沖擊作用的大小采用沖擊力沖擊力來加以衡量。來加以衡量。沖擊力與結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)（剛度越小，對動荷沖擊力與結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)（剛度越小，對動荷載的緩沖作用越強(qiáng)），目前根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)及載的緩沖作用越強(qiáng)），目前根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)及橋梁動載試驗結(jié)果提出基于結(jié)構(gòu)基頻的橋梁動載試驗結(jié)果提出基于結(jié)構(gòu)基頻的近似計近似計算公式算公式。在設(shè)計中，引入在設(shè)計中，引入沖擊系數(shù)（沖擊系數(shù)（1+1+ ）。當(dāng)豎向活。當(dāng)豎向活載包括沖擊力時，系指將汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以載包括沖擊力時，系指將汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)（1+1+ ）2022-5-27唐繼舜: 橋

25、梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用28 鐵路橋梁：鐵路橋梁：公路橋梁：公路橋梁：當(dāng)當(dāng)f 1.5Hz時，時， 0.050.05當(dāng)當(dāng)1.5Hz f 14Hz時，時， 0.17670.1767f0.0157 當(dāng)當(dāng)f 14Hz時，時， 0.450.45f為結(jié)構(gòu)基頻（為結(jié)構(gòu)基頻（Hz），按有限元分析或簡化公式計算），按有限元分析或簡化公式計算Lba112022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用29鐵路橋梁明橋面鐵路橋梁明橋面4kN/m2。鐵路橋梁道碴橋面，距離梁中心鐵路橋梁道碴橋面，距離梁中心2.45米以內(nèi)的人行道，米以內(nèi)的人行道，取取10 kN/m2；距離梁中心；距離梁中心2.45米以外的人行道，取米以外的

26、人行道，取4 kN/m2。公路橋梁的人群荷載集度：公路橋梁的人群荷載集度：3kN/m2（L0 50m），）， 2.5kN/m2（L0150m），其間線性內(nèi)插；城市郊區(qū)行），其間線性內(nèi)插；城市郊區(qū)行人密集地區(qū)取上述值的人密集地區(qū)取上述值的1.15倍；專用人行橋取倍；專用人行橋取3.5kN/m2。人行道板還應(yīng)以人行道板還應(yīng)以4kN/m2 （公）或（公）或1.5 kN（鐵）的荷載（鐵）的荷載進(jìn)行檢算，人群作用于欄桿上的水平推力按進(jìn)行檢算，人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN/m考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN/m考慮?？紤]。2022-5-27唐繼舜: 橋

27、梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用30 離心力是指車輛行駛在曲線線路上時，因速率方向變離心力是指車輛行駛在曲線線路上時，因速率方向變化而引起的橫向水平力。離心力的大小等于車輛活載化而引起的橫向水平力。離心力的大小等于車輛活載（不計沖擊力）乘以離心力系數(shù)（不計沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，C值按下式計算值按下式計算式中式中 V設(shè)計行車速度（設(shè)計行車速度（km/h）；）； R曲線半徑（曲線半徑（m）。）。 離心力的著力點在橋面以上離心力的著力點在橋面以上1.2m處（公路橋）或軌頂處（公路橋）或軌頂面上面上2m處（鐵路橋）。處（鐵路橋）。CVR21272022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用31二、其他可變

28、作用二、其他可變作用（一）風(fēng)荷載（一）風(fēng)荷載平均風(fēng)壓平均風(fēng)壓和和脈動風(fēng)壓脈動風(fēng)壓 橫橋向風(fēng)荷載橫橋向風(fēng)荷載按下式計算按下式計算 Fwh橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN） Wd設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)壓設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)壓 （kN/m2） k0 設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù) k1 風(fēng)載阻力系數(shù)風(fēng)載阻力系數(shù) k3 地形、地理條件系數(shù)地形、地理條件系數(shù)鐵路橋風(fēng)壓計算見教材鐵路橋風(fēng)壓計算見教材whdwhAWkkkF3102022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用32（二）車輛制動力或（列車）牽引力（二）車輛制動力或（列車）牽引力車輛制動力（或牽引力）是指車輛在剎車時（或啟車輛制動力（或牽

29、引力）是指車輛在剎車時（或啟動時）為克服車輛的慣性力而在路面或軌道與車輪動時）為克服車輛的慣性力而在路面或軌道與車輪之間發(fā)生的滑動摩擦力。之間發(fā)生的滑動摩擦力。制動力或牽引力是墩臺設(shè)計的重要荷載，是作用在制動力或牽引力是墩臺設(shè)計的重要荷載，是作用在橋上的縱向水平力，但兩者的作用方向恰好相反。橋上的縱向水平力，但兩者的作用方向恰好相反。采用簡化辦法進(jìn)行計算。對鐵路橋梁，規(guī)定列車制采用簡化辦法進(jìn)行計算。對鐵路橋梁，規(guī)定列車制動力或牽引力按豎向靜活載的重力的動力或牽引力按豎向靜活載的重力的10%計算，其計算，其作用點一般在軌頂以上作用點一般在軌頂以上2m處。公路橋梁中只考慮制處。公路橋梁中只考慮制動

30、力。一個設(shè)計車道上的制動力為車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值動力。一個設(shè)計車道上的制動力為車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計算的總重力的在加載長度上計算的總重力的10%，同向行駛雙車，同向行駛雙車道：兩倍；同向行駛?cè)嚨溃旱溃簝杀?；同向行駛?cè)嚨溃?.34倍；同向行駛四倍；同向行駛四車道：車道：2.68倍。倍。 2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用33（三）溫度影響力（三）溫度影響力溫度影響力溫度影響力指因溫度的變化而引起的結(jié)構(gòu)變形和指因溫度的變化而引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力附加力溫度的變化：（年平均）溫度的變化：（年平均）氣溫變化氣溫變化和和溫差溫差。 氣溫變化對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響氣溫變化對靜定和超靜

31、定結(jié)構(gòu)的影響 溫差對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響溫差對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響氣溫變化的幅度，可按橋梁所在地區(qū)的氣溫條件氣溫變化的幅度，可按橋梁所在地區(qū)的氣溫條件（一般取當(dāng)?shù)刈罡吆妥畹驮缕骄鶜鉁兀┐_定；（一般取當(dāng)?shù)刈罡吆妥畹驮缕骄鶜鉁兀┐_定；氣溫變化值，應(yīng)自結(jié)構(gòu)合龍時的溫度算起。氣溫變化值，應(yīng)自結(jié)構(gòu)合龍時的溫度算起。各種材料的各種材料的線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)，可按設(shè)計規(guī)范采用。，可按設(shè)計規(guī)范采用。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用34（四）列車橫向搖擺力（四）列車橫向搖擺力由于軌道不平等原因，列車在行進(jìn)中會發(fā)生左右搖由于軌道不平等原因，列車在行進(jìn)中會發(fā)生左右搖擺，產(chǎn)生一種橫橋向的水平力。

32、這種橫向搖擺力很擺，產(chǎn)生一種橫橋向的水平力。這種橫向搖擺力很難準(zhǔn)確計算，現(xiàn)規(guī)定其作用于軌頂面，數(shù)值為難準(zhǔn)確計算，現(xiàn)規(guī)定其作用于軌頂面，數(shù)值為5.5kN/m。因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般不再檢算空車荷載的橫向搖擺力。另外，橫向搖擺不再檢算空車荷載的橫向搖擺力。另外，橫向搖擺力應(yīng)與橫向風(fēng)力進(jìn)行比較，取其大者參與荷載組合。力應(yīng)與橫向風(fēng)力進(jìn)行比較，取其大者參與荷載組合。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用35（五）流水壓力、冰壓力和支座摩阻力（五）流水壓力、冰壓力和支座摩阻力位于河流中的橋墩會受到流水壓力的作用位于河流中的橋墩會

33、受到流水壓力的作用 位于冰凌河流或水庫的橋梁墩臺，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇璧木唧w條件及位于冰凌河流或水庫的橋梁墩臺，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇璧木唧w條件及墩臺的結(jié)構(gòu)形式，考慮冰荷載的作用。（公路橋梁）墩臺的結(jié)構(gòu)形式，考慮冰荷載的作用。（公路橋梁） 支座上的摩阻力是因上部結(jié)構(gòu)由溫度等引起的變位而產(chǎn)生的，其支座上的摩阻力是因上部結(jié)構(gòu)由溫度等引起的變位而產(chǎn)生的，其作用方向與上部結(jié)構(gòu)的變位方向相反，作用點在支座處，計算公作用方向與上部結(jié)構(gòu)的變位方向相反，作用點在支座處，計算公式為：式為： PKAVg22FViktibtRmCF 2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用36第四節(jié)第四節(jié) 偶然荷載偶然荷載偶然荷載偶然

34、荷載地震荷載、船只或漂流物（如排筏）地震荷載、船只或漂流物（如排筏）的撞擊力以及施工荷載。的撞擊力以及施工荷載。地震力地震力由于地震波在土中傳播，使震區(qū)發(fā)生地由于地震波在土中傳播，使震區(qū)發(fā)生地面運動；橋梁墩臺首先受到外加的強(qiáng)迫運動，并面運動；橋梁墩臺首先受到外加的強(qiáng)迫運動，并導(dǎo)致整個橋梁的振動。所謂地震力，主要指強(qiáng)烈導(dǎo)致整個橋梁的振動。所謂地震力，主要指強(qiáng)烈的地面運動引起的結(jié)構(gòu)自身的慣性力（加速度與的地面運動引起的結(jié)構(gòu)自身的慣性力（加速度與質(zhì)量的乘積）。它不僅地面運動的強(qiáng)烈程度有關(guān)，質(zhì)量的乘積）。它不僅地面運動的強(qiáng)烈程度有關(guān)，也與結(jié)構(gòu)的自身動力特性（頻率和振型）有關(guān)，也與結(jié)構(gòu)的自身動力特性（頻

35、率和振型）有關(guān)，還與橋梁所在處的地質(zhì)情況有關(guān)。還與橋梁所在處的地質(zhì)情況有關(guān)。 船只或漂流物的撞擊力船只或漂流物的撞擊力 （包括汽車的撞擊作用）（包括汽車的撞擊作用）施工荷載施工荷載 2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用37地震力的計算地震力的計算震級：里氏（震級：里氏（Richter），地震的強(qiáng)弱，最大），地震的強(qiáng)弱，最大8.9級（唐級（唐山山7.8級級,汶川汶川8.0級）級）烈度：麥?zhǔn)希叶龋蝴準(zhǔn)希∕ercalli），地震對地面結(jié)構(gòu)的破壞程度，），地震對地面結(jié)構(gòu)的破壞程度，分為分為12級（基本烈度）級（基本烈度）設(shè)計烈度：抗震設(shè)計中所采用的地震基本烈度（小于設(shè)計烈度：抗震設(shè)計中

36、所采用的地震基本烈度（小于7度不考慮），可以大于（或小于）建橋地區(qū)的基本烈度度不考慮），可以大于（或小于）建橋地區(qū)的基本烈度水平地震系數(shù)：水平地震系數(shù)：計算方法：靜力法、反應(yīng)譜理論，動態(tài)時程分析計算方法：靜力法、反應(yīng)譜理論，動態(tài)時程分析地震力的計算地震力的計算gkghmax WkgWmFhggmaxmax WkFh反應(yīng)譜理論靜力法2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用38船舶撞擊力船舶撞擊力撞擊力計算撞擊力計算防撞措施（消能及阻尼作用）防撞措施（消能及阻尼作用）SOUTH PADRE ISLAND BRIDGE，Sept 15 2001, 8 died, reopened in N

37、ov 21 2001 2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用39Sunshine Skyway Bridge, FL USA1954年年9月月1971年第二座橋開通年第二座橋開通1987年年4月新橋開通月新橋開通1980年年5月月9號被一空貨號被一空貨輪撞擊，死輪撞擊，死35人人2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用40思考題思考題荷載的分類與基本組合類型荷載的分類與基本組合類型公路及鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)活載規(guī)定公路及鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)活載規(guī)定沖擊力與沖擊系數(shù)的含義沖擊力與沖擊系數(shù)的含義溫度對橋梁建筑結(jié)構(gòu)的影響溫度對橋梁建筑結(jié)構(gòu)的影響靜風(fēng)荷載的取值靜風(fēng)荷載的取值2022-5-27唐繼

38、舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用41第五節(jié) 荷載的概率模型對于荷載，目前常用兩種概率模型：對于與時間參數(shù)無關(guān)的永久荷載，一般采用隨機(jī)變量概率模型；對于與時間參數(shù)有關(guān)的可變荷載，一般采用隨機(jī)過程概率模型。荷載的隨機(jī)過程概型，用符號：這里主要介紹平穩(wěn)二項隨機(jī)過程模型，即將可變荷載的樣本函數(shù)模型化為等時段的矩形波函數(shù)，其基本假定為：2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用421 荷載一次持續(xù)施加于結(jié)構(gòu)上的時段長度為，而在設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)可分為r個相等的時段，即rT/;2 在每一時段上，可變荷載出現(xiàn)時即Q(t)0的概率為p，不出現(xiàn)的概率為q=1-p;3 在每一時段上，可變荷載出現(xiàn)時，其幅值是非負(fù)的

39、隨機(jī)變量，且在不同的時段上其概率分布函數(shù)FQi(x)相同，這種概率分布稱為任意時點荷載概率分布;2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用434 不同時段上的幅值隨機(jī)變量是相互獨立的，并且在時段內(nèi)是否出現(xiàn)荷載，也是相互獨立的。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用44第六節(jié) 荷載統(tǒng)計分析方法采用平穩(wěn)二項隨機(jī)過程模型，每種可變荷載必須給出三個統(tǒng)計要素：可變荷載出現(xiàn)一次的平均持續(xù)時間T/r;在任一時段上荷載出現(xiàn)的概率p；任意時點隨機(jī)變量的概率分布FQi(x)。一般，參數(shù)和p可以通過調(diào)查測定或經(jīng)驗判斷得到。任意時點荷載隨機(jī)變量的概率分布FQi(x)是結(jié)構(gòu)可靠度分析的基礎(chǔ)，它是根據(jù)

40、實測數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)檢驗來確定的。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用45考慮一次二階矩方法的基本變量均是按隨機(jī)變量考慮的，因此在確定了FQi(x)后，必須將上述荷載隨機(jī)過程轉(zhuǎn)換成隨機(jī)變量。一般取荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的最大隨機(jī)變量，即：2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用46第七節(jié) 常用荷載的統(tǒng)計分析結(jié)果一、恒載恒載是永久荷載，在整個設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)必然出現(xiàn)，即p=1，總時段數(shù)r=1，則平均出現(xiàn)次數(shù)m=pr=1，從而可用隨機(jī)變量來描述，并記作G。經(jīng)統(tǒng)計假設(shè)檢驗，恒載標(biāo)準(zhǔn)值GK服從正態(tài)分布，其任意時點的概率分布函數(shù)FQi(x)為：2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其

41、應(yīng)用47故恒載在設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)的最大值概率分布函數(shù)為： FQT(x) FQi(x)m FQi(x)， 即與任意時點荷載概率分布相同。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用48三、風(fēng)荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期50年內(nèi)，年最大風(fēng)荷載接近每年出現(xiàn)一次，故取m=50。設(shè)Wk為荷載規(guī)范規(guī)定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，為當(dāng)?shù)?0年一遇的基本風(fēng)壓值確定的。（任意時點）年最大風(fēng)荷載的概率分布服從極值型分布，且不按風(fēng)向時：按風(fēng)向時：2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用49四、雪荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期50年內(nèi)，年最大雪荷載接近每年出現(xiàn)一次，故取m=50。設(shè)Sok為荷載規(guī)范規(guī)定的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，為當(dāng)?shù)?0年一遇的基本雪

42、壓值確定的。（任意時點）年最大雪荷載的概率分布服從極值型分布，且設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)最大雪荷載概率分布函數(shù)為：2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用502022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用51第八節(jié) 荷載效應(yīng)組合的概率模型 國際“安全度聯(lián)合委員會”推薦的模式。 這種荷載效應(yīng)組合模式是國際“安全度聯(lián)合委員會，在結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的國際體系卷中所推薦的，也是我國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)所采用的一種近似的荷載效應(yīng)組合概率模型。采用這個模式，并結(jié)合工程經(jīng)驗判斷來處理荷載效應(yīng)組合，這是與采用考慮基本變量概率分布類型的一次二階矩方法分析結(jié)構(gòu)可靠度相適應(yīng)的。這種模式是基于下列基本思想：2022-5-27唐

43、繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用52假定荷載Q(t)是等時段的平穩(wěn)隨機(jī)過程。認(rèn)為荷載Q(t)與荷載效應(yīng)S(t)之間滿足線性關(guān)系，即 S(t)=CQQ(t),t0,T 式中：CQ荷載效應(yīng)系數(shù)?；ハ嗯懦獾碾S機(jī)荷載不考慮其間的組合，僅考慮在0，T內(nèi)可能相遇的各種可變荷載的組合，并結(jié)合一定的經(jīng)驗判斷，確定相遇的荷載種類。2022-5-27唐繼舜: 橋梁結(jié)構(gòu)可靠度及其應(yīng)用53當(dāng)一種荷載取設(shè)計基準(zhǔn)期最大荷載或時段最大荷載時，其他參與組合的荷載僅在該最大荷載的持續(xù)時段內(nèi)取相對最大荷載，或取任意時點荷載；即： 設(shè)有幾種可變荷載參與組合，將模型化后的各種荷載Qi(t)在設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)的總時段數(shù)ri，按順序由小到大排列，即rlr2 rn。取任意一種荷載Qi(t)在0,T內(nèi)的最大荷載效應(yīng)與其它荷載效應(yīng)進(jìn)行組合，可得出幾種組合的最大荷載效應(yīng)(綜合荷載效應(yīng))SMj（j=1,2,n）