大跨度橋梁設計之活載效應

第4章

活載效應分析大跨度橋梁設計本章的主要內容4.1基本可變作用4.2荷載橫向分布系數(shù)計算4.3可變作用分析4.4荷載組合§4.1基本可變作用

基本可變作用也稱為活載，一般指汽車作用和人群作用。

4.1.1汽車荷載（《公路工程技術標準（JTJ001-97）》）

舊規(guī)范4個等級：汽車10級、汽車15級、汽車20級和汽車超20級計算荷載——把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車隊，對一般橋梁設計起控制作用。驗算荷載——偶然地、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，只對較小跨徑的橋梁或局部構件起控制作用。500kN履帶車（簡稱履帶50），可多輛，間距>50m掛80、掛100和掛120，按一輛計算舊規(guī)范汽車車隊縱向排列汽車的平面尺寸及橫向布置平板掛車和履帶車荷載

新規(guī)范中不再考慮?！?.1基本可變作用

4.1.1汽車荷載（《公路橋涵設計通用規(guī)范（JTGD60-2015）》）

新規(guī)范公路-Ⅰ級公路汽車荷載的分級公路-Ⅱ級車道荷載汽車荷載車輛荷載集中荷載均布荷載§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅰ級車道荷載均布荷載標準值：10.5kN/m集中荷載：計算跨徑小于等于5m時，270kN

計算跨徑大于等于50m時，360kN

計算跨徑在5至50m之間時，直線內插。

剪力效應應再乘以1.2的系數(shù)。§4.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范公路-Ⅱ級車道荷載其均布荷載標準值和集中荷載標準值，應取公路-Ⅰ級汽車荷載的車道荷載標準值的0.75倍。車道均布荷載標準值應滿布于使結構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應影響線中一個最大影響線峰值處?！?.1基本可變作用4.1.1汽車荷載新規(guī)范車輛荷載公路—Ⅰ級和公路—Ⅱ級車輛荷載均采用一輛總重為550kN的標準車?！?.1基本可變作用汽車荷載的選用根據(jù)橋梁所在公路等級選用。公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路汽車荷載等級公路-Ⅰ級公路-Ⅰ級公路-Ⅱ級公路-Ⅱ級公路-Ⅱ級4.1.1汽車荷載新規(guī)范§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定車輛的布置——按橋梁寬度確定車道數(shù)§4.1基本可變作用4.1.2汽車荷載布載規(guī)定橫向折減系數(shù)——車道數(shù)>2，應考慮車道折減。但折減后效應≥2車道的荷載效應。縱向折減系數(shù)——計算跨徑>150m，應考慮縱向折減。多跨連續(xù)結構，按最大跨折減?！?.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力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。這種動力作用會使橋梁的內力和變形較靜活載作用時大。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作用。沖擊作用的大小采用沖擊力來加以衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型以及橋梁結構的型式和跨度等因素的綜合影響，目前還難以精確考慮，只能在橋梁動載試驗的基礎上提出近似計算公式。在設計中，引入沖擊系數(shù)（1+）。當豎向活載包括沖擊力時，系指將靜活載乘以沖擊系數(shù)?！?.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力沖擊系數(shù)μ可按下式計算：§4.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力簡支梁橋的基頻f

的計算公式連續(xù)梁橋的基頻f

的計算公式連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩和剪力效應時，采用f1，負彎矩采用f2?！?.1基本可變作用4.1.3汽車沖擊力雙塔斜拉橋的豎向彎曲基頻f

的計算公式無輔助墩有輔助墩單跨簡支懸索橋的豎向彎曲基頻f

的計算公式§4.1基本可變作用4.1.4人群荷載公路橋梁的人群荷載一般取3kN/m2，城市、郊區(qū)行人密集地區(qū)一般取3.5kN/m2；人群荷載應與汽車荷載同時考慮，但不與驗算荷載同時計算。人行道可以一塊板為單元，按標準值4.0kN/m2的均布荷載計算。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1.0kN/m考慮?！?.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的概念它是反映荷載橫向分布程度的參數(shù)，表示某根主梁所承擔的最大荷載是軸重的倍數(shù)。§4.2荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)的影響因素梁位荷載類型荷載位置梁的橫向剛度§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算荷載三橫向三分布三系數(shù)三的影三響因三素橋梁三橫向三剛度三對荷三載橫三向分三布系三數(shù)的三影響三：§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算荷載三橫向三分布三系數(shù)三的計三算方三法橫向三分布三的規(guī)三律與三結構三橫向三連結三剛度三關系三密切三，三目前三常用三的荷三載橫三向分三布計三算方三法主三要有三：梁格三系模三型三：（1）杠三桿原三理法三（2）偏三心壓三力法三（修三正的三偏心三壓力三法）三（3）鉸三接板三（梁三）法三（4）剛三接梁三法平板三模型三：（5）比三擬正三交異三性板三法（G-三M法）適用三性：三不同三條件簡支三梁橋的荷三載橫三向分三布計三算§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三1等效三簡支三梁變三換法例題三：三三跨等三截面三連續(xù)三梁，三計算三第二三跨的三橫向三分布三系數(shù)三，則三將第三二跨三等效三為簡三支梁三，然三后利三用簡三支梁三的橫三向分三布計三算理三論，三求出P=三1作用三于第三二跨三跨中三時的三撓度三?！?三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三1等效三簡支三梁變三換法再取三一等三效簡三支梁三，其三跨徑三與連三續(xù)梁三計算三跨徑三相同三，其三換算三剛度三為三，三相應三的撓三度為三。根據(jù)三剛度三等效三，即三，三可得三等效三簡支三梁換三算慣三性矩三的換三算系三數(shù)§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三1等效三簡支三梁變三換法也可三取等三效簡三支梁三的剛三度不三變，三計算三等效三跨徑三。即三取代替三公式三中的l，得三出等三效簡三支梁三跨度三的換三算系三數(shù)§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三1等效三簡支三梁變三換法等效三剛度三系數(shù)三可查三表得三到，三則可三算出三等效三跨度三系數(shù)三。等效三簡支三梁法適應三于多三梁式三連續(xù)三梁橋的荷三載橫三向分三布系三數(shù)的三計算三，如三簡支三轉連三續(xù)的三小箱三梁、T梁等三。§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三1等效三簡支三梁變三換法例題三：P9三8§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三2增大三系數(shù)三法增大三系數(shù)三法是三計算三箱形三梁橋三橫向三分布三系數(shù)三的一三種經(jīng)三驗方三法。將橋三跨偏三心荷三載，三分解三為對三稱荷三載及三扭轉三荷載三。由三于約三束扭三轉，三斷面三翹曲三受到三約束三而產(chǎn)三生正三應力三，一三般為三橋跨三結構三對稱三荷載三產(chǎn)生三的正三應力三的15三%左右三，故三得到三箱梁三各肋三分布三荷載三為：§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三2增大三系數(shù)三法計算三箱梁三截面三剪力三是，三考慮三翹曲三扭轉三剪應三力約三占彎三曲剪三應力三的5%，故三得到三箱梁三各肋三之剪三力荷三載為三：§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三2增大三系數(shù)三法例題三：某三預應三力混三凝土三連續(xù)三梁橋三，截三面采三用單三箱單三室截三面，三二車三道布三載。三當按整體三箱梁三分析時，三荷載三橫向三分布三為：§4三.2荷載橫向三分布三系數(shù)三計算4.三2.三2增大三系數(shù)三法例題三：某三預應三力混三凝土三連續(xù)三梁橋三，截三面采三用單三箱單三室截三面，三二車三道布三載。三當按梁肋三分析時，單肋的荷三載橫三向分三布為三：§4三.3可變三作用三分析4.三3.三2影響三線加三載在求三得結三構內三力影三響線三后，三就可三以對三影響三線進三行加三載，三求得三可變三作用三下各三截面三的最三大、三最小三內力三。車道三荷載三加載。計三算截三面正三效應三時，三將集三中力三作用三在影三響線三最大三值處三，將三均布三荷載三作用三在正三的影三響區(qū)三域內三。計算三截面三負效三應時三，將三集中三力作三用在三影響三線最三小值三處，三將均三布荷三載作三用在三負的三影響三區(qū)域三內?！?三.3可變三作用三分析4.三3.三2影響三線加三載在求三得結三構內三力影三響線三后，三就可三以對三影響三線進三行加三載，三求得三可變三作用三下各三截面三的最三大、三最小三內力三。人群三荷載為均三布荷三載，三則將三均布三荷載三作用三在正三的影三響區(qū)三域或三負的三影響三區(qū)域三即可三得到三人群三荷載三的最三大值三、最三小值三?！?三.3可變三作用三分析4.三3.三2影響三線加三載單列三車在該三截面三上引三起的三截面三彎矩三的最三大值三、最三小值三：人群三荷載在該三截面三上引三起的三截面三彎矩三的最三大值三、最三小值三：§4三.3可變三作用三分析4.三3.三2影響三線加三載對于三橋梁三整體三結構三的汽三車效三應，三還應三考慮三荷載三橫向三分布三系數(shù)三、汽三車沖三擊系三數(shù)、三車道三橫向三折減三系數(shù)三、縱三向折三減系三數(shù)等三，則三：將橋三梁各三截面三得到三的內三力最三大值三、最三小值三分布三連線三，則三得到三橋梁三結構三的活三載包三絡圖三?！?三.4荷載三組合§4三.4荷載三組合§4三.4荷載三組合作用三效應結構三對所三受作三用的三反應三，如三彎矩三、扭三矩、三位移三等。作用三頻遇三值結構三或構三件按三正常三使用三極限三狀態(tài)三短期三效應三組合三設計三時，三采用三的一三種可三變作三用代三表值三，其三值可三根據(jù)三在足三夠長三觀測三期內三作用三任意三時點三概率三分布三的0.三95分位三值確三定。作用三準永三久值結構三或構三件按三正常三使用三極限三狀態(tài)三長期三效應三組合三設計三時，三采用三的另三一種三可變三作用三代表三值，三其值三可根三據(jù)在三足夠三長觀三測期三內作三用任三意時三點概三率分三布的0.三5（或三略高三于0.三5）分三位值三確定三。分項三系數(shù)為保三證所三設計三的結三構具三有規(guī)三定的三可靠三度而三在設三計表三達式三中采三用的三系數(shù)三，分三作用三分項三系數(shù)三和抗三力分三項系三數(shù)兩三大類三?！?三.4荷載三組合承載三能力三極限三狀態(tài)三下，三作用三效應三的基三本組三合：§4三.4荷載三組合正常三使用三極限三狀態(tài)三下，三作用三短期三效應三組合三：§4三.4荷載三組合正常三使用三極限三狀態(tài)三下，三作用三長期三效應三組合三：§4三.4荷載三組合正常三使用三極限三狀態(tài)三下，三持久三狀況三應力三效應三組合三：§4三.4荷載三組合1.三2*恒荷三載+1三.4三*汽車三荷載1.三2*恒荷三載+1三.4三*汽車三荷載+0三.8三*1三.4三*人群三荷載1.三2*恒荷三載+1三.4三*汽車三荷載+0.三7*（1.三4*人群三荷載+1三.1三*風荷三載）1.三2*恒荷三載+1三.4三*汽車三荷載+0三.6三*（1.三4*人群三荷載+1