第三章-作用及作用效应组合课件

3.作用及作用效应组合3.1作用的分类3.2作用的选定和作用效应组合3.3作用的规定与计算1可编辑课件PPT3.1作用的分类3.1.1作用定义

作用于桥梁结构的荷载和引起结构外加变形或约束变形的原因统称为作用。3.1.2作用分类表3-1作用分类编号作用分类作用名称1永久作用结构重力（包括结构附加重力）2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩和徐变作用6水的浮力7基础变位作用2可编辑课件PPT续上表编号作用分类作用名称8可变作用汽车荷载9汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风荷载15流水压力16冰压力17温度（均匀温度和梯度温度）作用18支座摩阻力19偶然作用地震作用20船舶或漂浮物的撞击作用21汽车撞击作用3可编辑课件PPT3.2.1作用的代表值作用代表值一般可分为标准值、频遇值和准永久值。

3.2作用的选定和作用效应组合

作用的分类永久作用可变作用偶然作用代表值标准值标准值、频遇值、准永久值标准值表3-2作用的代表值在承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为代表值。

在正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应采用频遇值作为代表值；按长期效应组合设计时，应采用准永久值作为代表值。4可编辑课件PPT编号作用分类作用类别作用分项系数符号对结构的承载力不利时对结构的承载力有利时1永久作用混凝土和圬工结构重力（包括结构附加重力）1.21.0钢结构重力(包括结构附加重力)1.1或1.22预加力1.23土的重力4混凝土收缩和徐变作用1.05土侧压力1.46水的浮力1.07基础变位作用混凝土和圬工结构0.5钢结构1.0表3-3作用分项系数3.2.2作用的设计值作用的设计值为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。5可编辑课件PPT编号作用分类作用类别作用分项系数符号对结构承载力有利和不利1可变作用汽车荷载1.4汽车冲击力汽车离心力2汽车引起的土侧压力3人群荷载4汽车制动力5风荷载1.16流水压力1.47冰压力8温度(均匀温度和梯度温度)作用偶然作用支座摩阻力1.0地震作用船舶或漂浮物的撞击作用续上表6可编辑课件PPT3.2.3作用效应组合（1）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合。1）基本组合表3-4结构重要性系数及设计安全等级桥涵结构设计安全等级结构重要性系数特大桥、重要大桥一级1.1大桥、中桥、重要小桥二级1.0小桥、涵洞三级0.97可编辑课件PPT作用组合永久作用+汽车荷载+人群荷载(或其他一种可变作用)0.8永久作用+汽车荷载+二种可变作用[除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)]0.7永久作用+汽车荷载+三种可变作用[除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)]0.6永久作用+汽车荷载+四种（及多于四种）可变作用[除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)]0.5表3-5可变作用效应的组合系数2）偶然组合永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。（2）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种作用效应组合。1）作用短期效应组合8可编辑课件PPT2）作用长期效应组合表3-6可变作用效应频遇值系数和准永久值系数作用类别频遇值系数准永久值系数作用类别频遇值系数准永久值系数汽车荷载(不计冲击力)0.70.4温度梯度作用0.8人群荷载1.0其他作用1.0风荷载0.75表3-7可变作用不同时组合表编号作用名称不与该作用同时参与组合的作用编号13汽车制动力15、16、1815流水压力13、1616冰压力13、1518支座摩阻力139可编辑课件PPT

公路桥涵设计时应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。

当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利效应组合进行设计。多个偶然作用不同时参与组合。

当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不参与组合；实际不可能同时出现可变作用，或组合概率很小的作用，不考虑其作用效应的组合。10可编辑课件PPT（1）概念在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可忽略不计的作用。（2）内容3.3.1永久作用（恒载）1）结构重力结构自重、桥面铺装及附属设施等。3.3作用的规定与计算2）预加力11可编辑课件PPT对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久作用计算其主效应和次效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不计由于偏心距增大所引起的附加效应。在结构承载能力极限状态设计时预加应力不作为作用，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。（3）土的重力和土侧压力但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力的次效应。12可编辑课件PPT基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的的桥梁墩台不考虑水浮力。作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。4）水的浮力13可编辑课件PPT当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。（5）混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩的计算可按结构降温考虑，混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力与徐变变形呈直线关系的假定并确定适当的徐变系数来进行。（6）基础变位的影响3.3.2可变作用

（1）概念14可编辑课件PPT在结构使用期间，其量值随时间而变化或其变化值与平均值相比不可忽略不计的荷载作用。（2）内容

1）汽车荷载及其影响力汽车荷载等级：公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级

公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路一级公路二级表3-8各级公路桥涵的汽车荷载等级15可编辑课件PPT图3-2车辆荷载组成：车道荷载和车辆荷载图3-1车道荷载16可编辑课件PPT公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路一级公路二级均布荷载标准值qk(kN/m)10.57.785集中荷载标准值Pk(kN）表3-9各级公路桥涵的汽车荷载等级和车道荷载标准值注：为桥梁计算跨径。计算剪力效应时，表中集中荷载标准值应乘以1.2。应用：整体计算采用车道荷载；局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。

17可编辑课件PPT车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。加载规定车道荷载的纵向加载为均布荷载标准值满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上。

集中荷载标准值只用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。

横向分布系数按设计车道车辆荷载计算。折减规定当桥涵设计车道数大于2时，由汽车荷载产生的效应应进行横向折减，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。18可编辑课件PPT横向布置车队数横向折减系数横向布置车队数横向折减系数3450.780.670.606780.550.520.50表3-10横向折减系数当桥梁计算跨径大于150m时，应按表规定的纵向折减系数进行纵向折减。计算跨径L（m）纵向折减系数计算跨径L（m）纵向折减系数150≤L＜400400≤L＜600600≤L＜8000.970.960.95800≤L＜1000L≥10000.940.93表3-11纵向折减系数19可编辑课件PPT汽车冲击力当汽车以较高速度通过桥梁时，使桥梁发生振动而造成内力和变形增大的现象称为冲击作用。

表3-12

钢筋混凝土、圬工桥涵的冲击系数结构基频冲击系数结构基频冲击系数0.050.45《桥规》规定：钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。20可编辑课件PPT当填料厚度（包括路面厚度）≥50cm拱桥、涵洞以及重力式墩台，不计冲击作用。汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用0.3。离心力V—设计速度

（km/h）R—曲线半径(m)离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁路桥）；多车道时应考虑折减。汽车引起的土压力21可编辑课件PPT汽车制动力《桥规》规定，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%，但公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN；公路-Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。22可编辑课件PPT2）人群荷载设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时，应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力，人群荷载标准值按以下规定采用：当桥梁计算跨径L0≤50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2；当L0≥150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；当50m＜L0＜150m时，可由线性内插得到人群荷载标准值。不等跨的连续结构，以最大计算跨径为准。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。23可编辑课件PPT专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2。人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加应使结构产生最不利荷载效应的区段内。人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算。计算人行道栏杆荷载时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0kN/m。3）风荷载4）流水压力24可编辑课件PPT5）温度作用6）支座摩阻力在结构使用期间，出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用称为偶然作用。3.3.3偶然作用（1）地震作用地震区建造桥梁，必须考虑地震作用。对于地震动峰值加速度系数等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设计；地震动峰值加速度系数大于或等于0.40g地区的公路桥涵，应进行专门的抗震研究和设计；25可编辑课件PPT（2）船舶或漂浮物的撞击作用跨越江、河、海湾的桥梁，位于通航河道或有漂流物的河流中的桥梁墩台，设计