四章桥梁设计荷载.ppt

北方工业大学建筑工程学院土木工程系 南京工业大学土木工程学院 第四章 桥梁的设计荷载 4.1桥梁中有关设计荷载的规定 作用分类和作用代表值 永久作用 可变作用 偶然作用 4.2 作用效应组合 4.1桥梁中有关设计荷载的规定 作用分类和作用代表值： 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)：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: 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)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)。 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、可变作用、偶然作用。 永久作用: 习惯上称为恒载，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。 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)。 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。 表3．1 公路桥梁作用分类表 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。 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。 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。 注意!! 设计基准期≠使用寿命。 永久作用 永久作用：亦称恒载，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。 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。 永久作用 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 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。 永久作用 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