《设计荷载》PPT课件

第一节桥梁荷载分类第二节永久荷载第三节可变荷载第四节偶然荷载第五节荷载组合,第二章桥梁设计荷载,第一节桥梁荷载分类,1.公路、铁路荷载分类铁路桥梁设计荷载分为：主力、附加力、特殊荷载公路桥梁设计荷载分为：永久作用、可变作用、偶然作用,2.铁路桥梁荷载,3.公路桥梁荷载,第二节永久荷载,1.永久荷载定义2.永久荷载（恒载）类型,1.永久荷载定义不随时间变化或变化值与其平均值相比可以忽略不计的荷载，亦称恒载。2.永久荷载（恒载）类型结构重力、预应力、混凝土收缩和徐变、土压力、静水压力和浮力、基础变位影响,第三节可变荷载,1.可变荷载定义2.可变荷载类型,2.可变荷载类型列车荷载、汽车荷载、人群荷载、冲击力、离心力、制动力、温度作用、其他作用,1.可变荷载定义在设计基准期内，其量值随时间变化且变化值与平均值相比不可忽略的荷载。,2.1列车荷载2.1.1“中-活载”,桥规规定：标准活载计算图式可任意截取。,2.1.2“ZK活载”,2.2汽车荷载汽车荷载分为公路级和公路级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁的整体计算采用车道荷载。桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等计算采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载效应不叠加。,2.2.1车道荷载,公路级：Pk=180KN360KN（直线插值，跨度550m）公路级：Pk、qk均为公路级的0.75倍。,qk=10.5KN/m,计算剪力效应时，集中荷载Pk应乘以1.2的系数。,2.2.2车辆荷载,公路-级和公路-级采用相同的车辆荷载标准值。,车辆荷载技术指标,车辆荷载立面平面尺寸,车辆荷载横向尺寸,车道数大于2时，汽车荷载效应可进行折减，但不小于2车道效应。,2.2.3桥梁设计车道数,计算跨径大于150m时，可按下表进行纵向折减。,2.3人群荷载2.3.1公路桥涵计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3kN/m2；计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；计算跨径在50m150m之间时，可线性内插。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取为上述值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2,2.3.2铁路桥涵道碴桥面和明桥面的人行道按4.0KPa，人工养护的道碴桥面尚应考虑养护时人行道的堆碴荷载。设计主梁时，人行道的竖向静荷载不与列车活载同时计算；为允许城镇居民通行而加宽的人行道，则应与列车活载同时计算，采用的数值可按实际情况确定。,2.4.冲击力2.4.1铁路列车竖向动力作用等于列车静活载乘以动力系数（1+）。目前规范规定的动力系数大小与桥型及跨径有关。跨径越大冲击系数越小。2.4.2公路根据桥梁的竖向自振频率进行计算。,式中：V为设计速度（Km/h）；R为曲线半径（m）。,2.5离心力铁路：列车在曲线桥梁上运行时需计算离心力。公路：弯道桥的曲线半径等于或小于250m时应计算汽车荷载引起的离心力。离心力的大小等于列车竖向静活载乘以离心力率C。离心力率：,2.6.制动力2.6.1铁路制动力,制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算。但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。双线桥应采用一线的制动力或牵引力；三线或三线以上的桥应采用两线的制动力或牵引力。按此计算的制动力或牵引力不考虑第4.3.9条对双线竖向活载进行折减的规定。,桥头填方破坏棱体范围内的列车活载所产生的制动力或牵引力不予计算。制动力或牵引力作用在轨顶以上2m处，但计算桥墩台时移至支座中心处，计算台顶活载的制动力或牵引力时移至轨底，计算刚架结构时移至横杆中线处，均不计移动作用点所产生的竖向力或力矩。,2.6.2公路制动力,2.7温度作用分为均匀温差（年温差）和日照温差（梯度温度）。均匀温差应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。日照温差的计算模式公路、铁路有所不同。铁路采用指数模式。,公路梯度温差计算模式,2.8其他作用铁路列车横向摇摆力；无缝线路长钢轨纵向力：伸缩力、挠曲力；风荷载；支座摩阻力、流水压力及冰压力,第四节偶然荷载,1.偶然荷载定义2.偶然荷载类型,1.偶然荷载定义设计基准期内不一定出现，一旦出现则量值较大且持续时间较短的荷载。2.偶然荷载类型地震力、无缝线路断轨力、脱轨荷载、船只、汽车或漂流物撞击力,2.1船只或漂流物撞冲力撞击力按静力法计算，假定船筏作用于墩的有效动能转化为撞击力F所做的功。其计算公式为：,2.2地震力,地震作用分竖直方向和水平方向，经验表明地震的水平运动是导致结构破坏的主要因素。结构抗震验算时一般只考虑水平地震作用。地震力大小的决定因素有：地面运动的强烈程度、结构的动力特性、结构的质量等。基本烈度：反映地震本身的剧烈程度。设计烈度：是由设计者选用的。,地震力的计算方法分静力法和动态法,2.2.1静力法静力法是用一个水平方向作用的等效静止荷载表示地震对结构的作用。其计算公式如下：,静力法主要使用于刚度较大结构。规范规定：挡土墙、桥台可用静力法计算地震力。,2.2.2反应谱理论,对于高墩或特大跨度的桥梁，应同时采用时程分析法，取最不利结果。,动态法主要有反应谱理论和时程分析法反应谱理论是一种简化的动态分析法，又称动静法。桥梁抗震规范主要采用这种方法计算地震力。,（1）单质点地震力,（2）多质点系统地震力,多质点系统由于地震引起的复杂振动可以看作自振振型的迭加。,第五节荷载组合,1.铁路桥梁荷载组合2.公路桥梁荷载组合,总原则：凡存在的永久荷载任一项，均应进行组合；凡可能出现的基本可变荷载项，除个别情况外应进行组合；纵向力与横向力不同时组合；对其他可变荷载的组合，根据同时作用的可能性