活载效应分析

活载效应分析第1页，课件共42页，创作于2023年2月本章的主要内容4.1基本可变作用4.2荷载横向分布系数计算4.3可变作用分析4.4荷载组合第2页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用

基本可变作用也称为活载，一般指汽车作用和人群作用。

4.1.1汽车荷载（《公路工程技术标准（JTJ001-97）》）

旧规范4个等级：汽车10级、汽车15级、汽车20级和汽车超20级计算荷载——把经常地、大量出现的汽车排列形成的车队，对一般桥梁设计起控制作用。验算荷载——偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。500kN履带车（简称履带50），可多辆，间距>50m挂80、挂100和挂120，按一辆计算旧规范第3页，课件共42页，创作于2023年2月汽车车队纵向排列第4页，课件共42页，创作于2023年2月汽车的平面尺寸及横向布置第5页，课件共42页，创作于2023年2月平板挂车和履带车荷载

新规范中不再考虑。第6页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用

4.1.1汽车荷载（《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2015）》）

新规范公路-Ⅰ级公路汽车荷载的分级公路-Ⅱ级车道荷载汽车荷载车辆荷载集中荷载均布荷载第7页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范公路-Ⅰ级车道荷载均布荷载标准值：10.5kN/m集中荷载：计算跨径小于等于5m时，270kN

计算跨径大于等于50m时，360kN

计算跨径在5至50m之间时，直线内插。

剪力效应应再乘以1.2的系数。第8页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范公路-Ⅱ级车道荷载其均布荷载标准值和集中荷载标准值，应取公路-Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标准值的0.75倍。车道均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。第9页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.1汽车荷载新规范车辆荷载公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级车辆荷载均采用一辆总重为550kN的标准车。第10页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用汽车荷载的选用根据桥梁所在公路等级选用。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-Ⅰ级公路-Ⅰ级公路-Ⅱ级公路-Ⅱ级公路-Ⅱ级4.1.1汽车荷载新规范第11页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.2汽车荷载布载规定车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数第12页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.2汽车荷载布载规定横向折减系数——车道数>2，应考虑车道折减。但折减后效应≥2车道的荷载效应。纵向折减系数——计算跨径>150m，应考虑纵向折减。多跨连续结构，按最大跨折减。第13页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.3汽车冲击力车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就称之为冲击作用。冲击作用的大小采用冲击力来加以衡量。冲击力受线路状态、车辆类型以及桥梁结构的型式和跨度等因素的综合影响，目前还难以精确考虑，只能在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式。在设计中，引入冲击系数（1+）。当竖向活载包括冲击力时，系指将静活载乘以冲击系数。第14页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.3汽车冲击力冲击系数μ可按下式计算：第15页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.3汽车冲击力简支梁桥的基频f

的计算公式连续梁桥的基频f

的计算公式连续梁冲击力引起的正弯矩和剪力效应时，采用f1，负弯矩采用f2。第16页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.3汽车冲击力双塔斜拉桥的竖向弯曲基频f

的计算公式无辅助墩有辅助墩单跨简支悬索桥的竖向弯曲基频f

的计算公式第17页，课件共42页，创作于2023年2月§4.1基本可变作用4.1.4人群荷载公路桥梁的人群荷载一般取3kN/m2，城市、郊区行人密集地区一般取3.5kN/m2；人群荷载应与汽车荷载同时考虑，但不与验算荷载同时计算。人行道可以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算。人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑。作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m考虑。第18页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数的概念它是反映荷载横向分布程度的参数，表示某根主梁所承担的最大荷载是轴重的倍数。第19页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数的影响因素梁位荷载类型荷载位置梁的横向刚度第20页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数的影响因素桥梁横向刚度对荷载横向分布系数的影响：第21页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数的计算方法横向分布的规律与结构横向连结刚度关系密切，

目前常用的荷载横向分布计算方法主要有：梁格系模型：

（1）杠杆原理法

（2）偏心压力法（修正的偏心压力法）

（3）铰接板（梁）法

（4）刚接梁法平板模型：

（5）比拟正交异性板法（G-M法）适用性：不同条件简支梁桥的荷载横向分布计算第22页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.1等效简支梁变换法例题：三跨等截面连续梁，计算第二跨的横向分布系数，则将第二跨等效为简支梁，然后利用简支梁的横向分布计算理论，求出P=1作用于第二跨跨中时的挠度。第23页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.1等效简支梁变换法再取一等效简支梁，其跨径与连续梁计算跨径相同，其换算刚度为，相应的挠度为。根据刚度等效，即，可得等效简支梁换算惯性矩的换算系数第24页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.1等效简支梁变换法也可取等效简支梁的刚度不变，计算等效跨径。即取

代替公式中的l，得出等效简支梁跨度的换算系数第25页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.1等效简支梁变换法等效刚度系数可查表得到，则可算出等效跨度系数。等效简支梁法适应于多梁式连续梁桥的荷载横向分布系数的计算，如简支转连续的小箱梁、T梁等。第26页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.1等效简支梁变换法例题：P98第27页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.2增大系数法增大系数法是计算箱形梁桥横向分布系数的一种经验方法。将桥跨偏心荷载，分解为对称荷载及扭转荷载。由于约束扭转，断面翘曲受到约束而产生正应力，一般为桥跨结构对称荷载产生的正应力的15%左右，故得到箱梁各肋分布荷载为：第28页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.2增大系数法计算箱梁截面剪力是，考虑翘曲扭转剪应力约占弯曲剪应力的5%，故得到箱梁各肋之剪力荷载为：第29页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.2增大系数法例题：某预应力混凝土连续梁桥，截面采用单箱单室截面，二车道布载。当按整体箱梁分析时，荷载横向分布为：第30页，课件共42页，创作于2023年2月§4.2荷载横向分布系数计算4.2.2增大系数法例题：某预应力混凝土连续梁桥，截面采用单箱单室截面，二车道布载。当按梁肋分析时，单肋的荷载横向分布为：第31页，课件共42页，创作于2023年2月§4.3可变作用分析4.3.2影响线加载在求得结构内力影响线后，就可以对影响线进行加载，求得可变作用下各截面的最大、最小内力。车道荷载加载。计算截面正效应时，将集中力作用在影响线最大值处，将均布荷载作用在正的影响区域内。计算截面负效应时，将集中力作用在影响线最小值处，将均布荷载作用在负的影响区域内。第32页，课件共42页，创作于2023年2月§4.3可变作用分析4.3.2影响线加载在求得结构内力影响线后，就可以对影响线进行加载，求得可变作用下各截面的最大、最小内力。人群荷载为均布荷载，则将均布荷载作用在正的影响区域或负的影响区域即可得到人群荷载的最大值、最小值。第33页，课件共42页，创作于2023年2月§4.3可变作用分析4.3.2影响线加载单列车在该截面上引起的截面弯矩的最大值、最小值：人群荷载在该截面上引起的截面弯矩的最大值、最小值：第34页，课件共42页，创作于2023年2月§4.3可变作用分析4.3.2影响线加载对于桥梁整体结构的汽车效应，还应考虑荷载横向分布系数、汽车冲击系数、车道横向折减系数、纵向折减系数等，则：将桥梁各截面得到的内力最大值、最小值分布连线，则得到桥梁结构的活载包络图。第35页，课件共42页，创作于2023年2月§4.4荷载组合第36页，课件共42页，创作于2023年2月§4.4荷载组合第37页，课件共42页，创作于2023年2月§4.4荷载组合作用效应

结构对所受作用的反应，如弯矩、扭矩、位移等。作用频遇值

结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时，采用的一种可变作用代表值，其值可根据在足够长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

结构或构件按正常使用极限状态长期效应组合设计时，采用的另一种可变作用代表值，其值可根据在足够长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。分项系数

为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的