橋梁規(guī)劃橋梁設(shè)計(jì)荷載

橋梁規(guī)劃橋梁設(shè)計(jì)荷載第1頁/共38頁作用：所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的因素（荷載、風(fēng)、地震、溫度改變等）。作用效應(yīng)：作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力、變形、裂縫等。作用分類：永久作用、可變作用、偶然作用。4.1規(guī)范中有關(guān)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定第2頁/共38頁一、永久作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不變或變化可忽略不計(jì)的作用；永久作用包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加力、土的重力、混凝土收縮及徐變作用、水的浮力和基礎(chǔ)變位作用；永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)結(jié)構(gòu)自重（包括結(jié)構(gòu)附加重力），可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料單位體積的自重（重力密度）計(jì)算確定。其它力的計(jì)算參照橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范。預(yù)加力在結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮，在正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)考慮，但不計(jì)預(yù)加力引起的偏心距增大。第3頁/共38頁二、公路橋梁基本可變荷載可變作用：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)隨時(shí)間變化的作用。１、汽車荷載：（1）等級(jí)：公路—Ｉ級(jí)和公路—II級(jí)兩個(gè)等級(jí)；各級(jí)公路橋涵設(shè)計(jì)的汽車荷載等級(jí)應(yīng)符合下規(guī)定。各級(jí)公路橋涵的汽車荷載等級(jí)公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路汽車荷載等級(jí)公路—I級(jí)公路—I級(jí)公路—II級(jí)公路—II級(jí)公路—II級(jí)第4頁/共38頁（2）組成：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。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。第5頁/共38頁車道荷載的計(jì)算圖式：車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線峰值處。第6頁/共38頁車輛荷載的立面、平面尺寸第7頁/共38頁車輛荷載的主要技術(shù)指標(biāo)

公路—I級(jí)和公路—II級(jí)汽車荷載采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值。項(xiàng)目單位技術(shù)指標(biāo)車輛重力標(biāo)準(zhǔn)值kN550前軸重力標(biāo)準(zhǔn)值kN30中軸重力標(biāo)準(zhǔn)值kN2x120后軸重力標(biāo)準(zhǔn)值kN2x140軸距m3+1.4+7+1.4輪距m1.8前輪著地寬度及長(zhǎng)度m0.3x0.2中、后輪著地寬度及長(zhǎng)度m0.6x0.2車輛外形尺寸（長(zhǎng)x寬）m15x2.5第8頁/共38頁（3）橫橋向設(shè)計(jì)車道布置及汽車荷載橫向分布系數(shù)設(shè)計(jì)車道數(shù)：按獲得最大荷載效應(yīng)，并考慮有足夠?qū)挼男熊嚨溃O(shè)計(jì)車道數(shù)應(yīng)符合下表規(guī)定。橋面寬度W（m）橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)車輛單向行駛時(shí)車輛雙向行駛時(shí)W<7.0７.0≤Ｗ<１０.５１０.５≤Ｗ<１４.０１４.０≤Ｗ<１７.５１７.５≤Ｗ<２１.０２１.0≤Ｗ<２４.５２４.５≤Ｗ<２８.０２８.０≤Ｗ<３１.５6.0≤Ｗ<１４.０１４.0≤Ｗ<２１.０２１.0≤Ｗ<２８.０２８.0≤Ｗ<３５.０12345678第9頁/共38頁車道荷載橫向分布系數(shù)應(yīng)按設(shè)計(jì)車道數(shù)如下圖布置車輛荷載進(jìn)行計(jì)算。第10頁/共38頁（4）汽車荷載折減1-4-41-4-5第11頁/共38頁2、汽車沖擊力汽車荷載沖擊力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：１）鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺(tái)，應(yīng)計(jì)算汽車的沖擊作用。２）填料厚度（包括路面厚度）等于或大于０.５m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)不計(jì)沖擊力。３）支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。４）汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)μ。第12頁/共38頁５）沖擊系數(shù)μ可按下式計(jì)算：當(dāng)f<１.５Ｈz時(shí)，μ＝０.０５當(dāng)１.５Ｈz≤f≤１４Ｈz時(shí)，μ＝０.１７６7lnf－０.０１５７當(dāng)f>１４Ｈz時(shí)，μ＝０.４５式中f——結(jié)構(gòu)基頻（Ｈz）６）汽車荷載的局部加載及在Ｔ梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用１.３。第13頁/共38頁f的計(jì)算：第14頁/共38頁f的計(jì)算：第15頁/共38頁3、離心力≤第16頁/共38頁4、人群荷載第17頁/共38頁5、汽車制動(dòng)力第18頁/共38頁6、支座摩阻力第19頁/共38頁三、偶然作用第20頁/共38頁三、偶然作用第21頁/共38頁三、偶然作用第22頁/共38頁荷載組合第23頁/共38頁荷載組合第24頁/共38頁荷載組合第25頁/共38頁

公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用,按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合,取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì):1、只有在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。２、當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不應(yīng)參與組合。實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用或同時(shí)參與組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。舉例：汽車荷載制動(dòng)力與支座摩阻力不同時(shí)參與組合。計(jì)算下部墩臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)：汽車荷載制動(dòng)力與溫度作用力相組合，組合結(jié)果與支座摩阻力相比較取小值。（思考為什么？）4.2作用效應(yīng)組合第26頁/共38頁荷載組合３、施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計(jì)算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具設(shè)備均應(yīng)作為臨時(shí)荷載加以考慮。組合式橋梁，當(dāng)把底梁作為施工支撐時(shí)，作用效應(yīng)宜分兩個(gè)階段組合，底梁受荷作為第一階段，組合梁受荷為第二階段。４、多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。第27頁/共38頁荷載組合５、公路橋涵結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：（１）基本組合。永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：γOSud＝γ

O(∑γ

GiSGik+γ

Q1SQ1k+ψc∑γ

QjSQjk)

或γ

OSud＝γ

O(∑SGid+SQ1d+ψ

c∑SQjd)式中：Sud——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(jì)值；第28頁/共38頁荷載組合設(shè)計(jì)安全等級(jí)橋涵結(jié)構(gòu)一級(jí)特大橋、重要大橋二級(jí)大橋、中橋、重要小橋三級(jí)小橋、涵洞γ

O—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分別取1.1、1.0和0.9；公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)第29頁/共38頁荷載組合γ

Gi—第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)編號(hào)作用類別永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力不利時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)1砼和圬工結(jié)構(gòu)重力（包括附加重力）1.21.0鋼結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.1或1.21.02預(yù)加力1.21.0第30頁/共38頁荷載組合編號(hào)作用類別永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力不利時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)3土的重力1.21.04砼的收縮及徐變作用1.01.05土側(cè)壓力1.41.06水的浮力1.01.07基礎(chǔ)變位作用砼和圬工結(jié)構(gòu)0.50.5鋼結(jié)構(gòu)1.01.0第31頁/共38頁SGik、SGid—第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；γ

Q1—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取γ

Q1=1.4。當(dāng)某個(gè)可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時(shí)，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對(duì)專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項(xiàng)系數(shù)也與汽車荷載取同值。SQ1k、

SQ1d—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；荷載組合第32頁/共38頁γ

Qj—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取γ

Qj=1.4，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取γ

Qj=1.１；SQjk、

SQjd—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；荷載組合第33頁/共38頁ψ

c—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時(shí)，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取ψ

c=0.80，當(dāng)除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）外尚有兩種其他可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取ψ

c=0.70；尚有三種可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取ψ

c=0.60；尚有四種及多于四種可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取ψ

c=0.50；設(shè)計(jì)彎道時(shí)，當(dāng)離心力與制動(dòng)力同時(shí)參與組合時(shí)，制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)值按70%取用。荷載組合第34頁/共38頁（2）偶然組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇?。地震作用?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定采用。荷載組合第35頁/共38頁6、公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：（1）作用短期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

Ssd＝∑SGik+∑ψ

1jSQjk

式中：Ssd—作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；

ψ

1j—第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）

ψ

1=0.7，人群荷載ψ

1=1.0，風(fēng)荷載ψ

1=0.75，溫度梯度作用ψ

1=0.8，其他作用ψ

1=1.0；ψ

1jSQjk—第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值。荷載組合第36頁/共38頁（2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合。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)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

Sld＝∑SGik+∑ψ