第6章其它作用.ppt

一、温度作用,温度变化引起材料自由膨胀、收缩,材料的变形受到其它构件的约束内力、变形及位移,上式中（）取法：虚力引起的位移与温变引起位移一致取“+”。,超静定结构：温度的变化引起内力、变形和位移,温度改变时超静定结构的内力计算力法步骤：,去掉多余约束得到基本结构，并以多余力代替相应的多余约束作用以使计算尽可能简单为原则；据基本结构在多余力、外荷载和温变共同作用下多余约束处位移应与原结构相应位移等同的条件，建立力法方程：作出基本结构的单位内力图和荷载内力图（或写出内力表达式)，按照求位移的方法计算方程中的系数和自由项:将计算所得系数和自由项代入力法方程，求解多余力；求出多余力后，按分析静定结构的方法，计算结构内力。,Xi方向和所在位置的位移，由Xi本身产生。,Xi方向和所在位置的位移，由Xj产生。,Xi方向和所在位置的位移，由外载产生。,(6.2),(6.3),(6.4),(6.5),Xi方向和所在位置的位移，由温变产生。,(6.1),温度改变时超静定结构的内力计算举例：,例6.1如图6.1所示两铰刚架，其内侧温度升高25，外侧温度升高15，材料的线膨胀系数为，各杆件均为矩形等截面、高h=0.1l,试求该刚架弯矩图。,温度改变时超静定结构的内力计算举例：,例6.1如图6.1所示两铰刚架，其内侧温度升高25，外侧温度升高15，材料的线膨胀系数为，各杆件均为矩形等截面、高h=0.1l,试求该刚架弯矩图。解：用力法求解。此刚架仅一个多余约束，取基本结构如图b示，力法方程为（无外荷载）：,作出单位弯矩图和单位轴力图分别见图(c)、(d)，上方程中系数及自由项计算如下：,回代入力法方程，得：,最终弯矩图可按计算绘出，见图(e)。,二、变形作用,变形指外界因素的影响使结构被迫发生变形地基变形结构支座位移混凝土徐变、收缩受内部或外部约束结构内力重分布地层对地下结构产生反作用力地层弹性抗力制造误差等变形作用效应静定结构：支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形不引起内力、但引起变形和位移超静定结构：支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形引起内力、变形和位移,支座移动时超静定结构的内力计算力法步骤：,去掉多余约束得到基本结构，并以多余力代替相应的多余约束作用以使计算尽可能简单为原则；据基本结构在多余力、外荷载和变形共同作用下多余约束处位移应与原结构相应位移等同的条件，建立力法方程：作出基本结构的单位内力图和荷载内力图（或写出内力表达式)，并求出各单位力下的支座反力。再按照求位移的方法计算方程中的系数和自由项，(6.3)(6.5)表达式不变，ic见式(6.7):将计算所得系数和自由项代入力法方程，求解多余力；求出多余力后，按分析静定结构的方法，计算结构内力。,(6.6),基本结构因支座A变形而在B端沿Xi方向产生的位移。,(6.7),对于图6.2所示三次超静定刚架，设其支座A向右移动c1、向下移动c2、并顺时针转动角度，求其内力？方法同温度变化时结构内力计算，关键不同在于自由项ic的计算式(6.7)，最终归结到各单位力下支座反力的计算。分别令作用于基本结构(图b所示)，便可求出对应反力，如图c、d、e所示，回代入式（6.7），得：,支座变形时超静定结构的内力计算举例：,例6.2如图6.3所示超静定体系，支座B发生了水平位移a和下沉b，试求该结构弯矩图。,例6.2如图6.3所示超静定体系，支座B发生了水平位移a和下沉b，试求该结构弯矩图。解：用力法求解。此刚架仅一个多余约束，取基本结构如图b示，力法方程为（无外荷载）：,作出单位弯矩图和单位反力图分别见图(c)、(d)，上方程中系数及自由项计算如下：,回代入力法方程，得：,最终弯矩图可按计算绘出，见图(e)。,支座变形时超静定结构的内力计算举例：,三、冻胀力,冻土概念及分类含水的松散岩石和土体，当温度降低到0和0以下时，土中孔隙水便冻结成冰，并将松散土颗粒胶结在一起形成“冻土”。据其存在时间的长短分为三类：多年冻土（永冻土）：冻结状态持续3年以上的土层；季节冻土：每年冬季冻结，夏季全部融化的土层；瞬时冻土：冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的土层。我国冻土分布较广，特别是季节冻土分布，从长江两岸经黄河上下遍及北方十余省市，约占全国总面积的75%（深度50cm除外）。冻土引起的冻胀破坏主要表现在：冬季低温时结构物开裂、断裂，严重者倾覆等；春融期间地基沉降，对结构产生变形，引发附加内力等。,冻胀力概念及分类在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四周扩张的内应力，即为“冻胀力”。,冻胀力概念及分类据冻胀力对结构物的不同作用方向和作用效果，分为三类：切向冻胀力：垂直于冻结锋面，平行作用于结构物侧表面，通过其与冻土间的冻结强度，使其随土体的冻胀变形而产生上拔力。T=A教材P116表6.4给出法向冻胀力no：垂直于基础底面，产生把基础向上抬起的冻胀力。no=E教材P115表6.3给出水平冻胀力ho：垂直作用于基础或结构物侧表面，会对其产生水平方向的挤压力或推力。无确定计算公式，多数取值基于现场或室内测试给出的经验值，教材P117表6.5给出了几种典型土的ho。,四、浮力作用,地下的土中结构物和地基的浮力计算两种观点浮力的计算取决于土的物理特性考虑地基的透水性产生浮力的必要条件：地下水能否通过土的空隙、连通或溶入到结构基底不论土的物理特性如何，对各种土都可考虑完全的浮力作用浮力计算存在争议浮力的计算-采用第一种观点浮力=物体排开水的体积结构物基底单位面积上的水浮力：Pbuo=whwred结构物基底总浮力：P=PbuoA底面red浮力折减系数，非岩石地基red=1.0岩石地基red=0.350.95,五、制动力,1、汽车制动力汽车制动力汽车刹车时在车轮与路面之间产生的滑动摩擦力汽车制动力计算公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，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车道制动力标准值的2倍；同向行驶三车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的2.34倍；同向行驶四车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的2.68倍,汽车制动力的作用位置一般制动力的着力点在桥面以上1.2m处计算墩台时不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至支座中心或支座底座面上计算刚构桥、拱桥时不计由此产生的竖向力和弯矩制动力可移至桥面上2、汽车竖向冲击力车辆以较高速度驶过桥梁时，因桥面不平整、车轮不圆、发动机抖动或机车偏心作用等，会引起桥梁结构振动通常称为“冲击作用”：车辆荷载冲击系数（参阅教材P119）,吊车竖向荷载（标准值）当吊车起重量达额定起重量（Q），且小车行使到大车桥一端的极限位置时，吊车轮子作用于该边柱吊车梁轨道上的压力达最大最大轮压Pmax；此时另一端轨道上的轮压达最小最小轮压Pmin。（图）2(Pmax+Pmin)=(G+Q)+W吊车横向水平制动力-小车制动或启动时小车轮子与桥架之间产生的滑动摩擦力（图）小车总制动力T0=N(G+Q)/2每个轮子作用于吊车梁上横向水平荷载：Tx=T0/4=N/8(G+Q)=N(G+Q)N制动系数，按GB50009-2001取用软钩吊车：当吊车额定起重量Q10t时,N=0.12当吊车额定起重量Q=1650t时,N=0.10当吊车额定起重量Q75t时,N=0.08硬钩吊车：N=0.20,六、离心力,H=F离=-F惯=-ma=-m2R=-m(v/R)2R=-mg(v2/gR),离心力H=车辆重量P离心系数C,离心系数C=v2/gRC=v2/127R,单位换算:v:m/skm/h;g:9.8m/s2;R:m,作用位置：车辆重心处，一般为桥面以上1.2m处,七、预加力（预