桥梁工程第四章

1、第四章是关于桥梁的设计功能(荷载)，说明本章的要点：功能的分类，功能的代表值，永久功能，可变功能，偶然功能和效果组合，第四章是关于桥梁的设计功能(荷载)和作用，所有结构反应的原因。结构变形和约束变形的原因，如基础位移、混凝土收缩徐变、温度变化等。直接作用，间接作用，也称为“荷载”,作用效应，结构对作用的反应，结构内力反应，结构位移反应，轴力，弯矩，剪力，扭矩，外力直接作用于结构。4.1动作分类和动作代表值，4.1.1动作分类：动作代表值，动作标准值，动作频繁发生值，动作准永久值，仅用于可变动作，对于所有动作，三个代表，为不同设计目的采用的动作的指定值，以及不同条件下的代表值，“频繁出现”95动

2、作的准永久值，“低折扣”用于标准值的30%，而“高折扣”用于标准值的40%，4.1.2动作代表值，以及设计参考期。简单地说，它是一个基准，在确定某些动作的标准值时需要人工指定(这些动作的最大概率分布与时间有关，如风荷载、车辆活载等)。对于桥梁结构，设计基准期为100年。100年，与生命的关系，4.1.2行动的代表价值，和永久行动的标准价值。根据不同的极限状态和组合方式，采用标准值、频繁出现值或准永久值作为变量作用的代表值。承载力极限状态标准值按弹性阶段计算。结构强度标准值是根据短期效应组合设计的。频率标准值乘以频率系数。正常使用状态是根据长期效果组合设计的。准永久值标准值乘以准永久值系数。偶然

3、行动标准值，4.1.3行动代表值，4.2永久行动，概念，永久行动。在结构使用过程中，其值不随时间变化，或者其变化值与平均值、位置、尺寸、方向、4.2永久作用、作用在桥梁上部结构恒载结构上的重力和辅助设备的附加重力相比可以忽略不计；作用在桥梁下部结构上的恒载是由支座传递的上部结构的重力、桥墩本身的重力、土压力和液压(浮动)力等。结构重力体积和材料体积密度(重力密度)的乘积土壤重力和侧压力的计算涉及结构类型、填土性质、桥台位移和基础变形，还涉及气象、水文和外加荷载因素。在分析桥梁结构(尤其是新结构)时，经常需要预先估计恒载。一般情况下，当预计恒载与设计图纸完成后确定的恒载之间的差异较小时(如不超过

4、3)，无需修改设计；否则，必须根据设计图纸重新计算恒载，并重新进行结构分析。4.2永久作用，水浮力是指从地表水或地下水通过地基土的孔隙向建筑物基础底部传递的水压(自下而上)；对于位于渗透性地基上的桥墩，如砾石土、砂土和粘土砂，设计中应考虑水的浮力。对于预应力混凝土桥梁，在检查结构的使用性能(如混凝土应力)时，预应力应视为恒载；当检查结构的承载力(如抗弯强度)时，预应力不视为恒载，但预应力钢筋视为结构抗力的一部分。然而，在诸如连续梁的超静定结构中，仍然需要考虑次生效应。在体外超静定混凝土桥梁结构中，混凝土收缩徐变的影响长期存在并发挥作用。一旦基础发生位移，它对结构的影响也是l，4.2永久作用，结

5、构重力体积与材料体积密度(重力密度)的乘积在保证结构安全的前提下，降低结构自重是设计目标。4.2永久作用，位于水中的结构将受到水的浮力的影响，水的浮力，4.2永久作用，预应力，4.3可变作用，概念，可变作用。在结构的使用过程中，其值随时间而变化，与平均值相比，其变化值不可忽略。位置，大小，方向，2007-12-27，4.3可变动作，1。车辆荷载车辆活载是指桥梁承受的机动车交通活载。对于铁路桥，列车的活载；对于公路桥梁，它指的是汽车、拖车、履带车辆等。车辆荷载有很多种。因此，有必要对车辆荷载进行调查、分析和综合总结，并根据安全性、适用性和经济性原则确定设计中采用的标准活载。不包括冲击效应的车辆活

6、载可称为静态活载。车辆荷载等级一级公路和二级公路车辆荷载由车道荷载和车辆荷载组成，它们的影响不应叠加(以不利者为准)。车道荷载：均布荷载集中荷载用于桥梁结构的整体计算荷载：均布荷载分布在相同数量影响线的整个区域，集中荷载仅作用在相应影响线的最大峰值上。1.车辆荷载，(2)公路车辆荷载，采用与一号公路和一号公路相同的车辆荷载标准值，(2)公路车辆荷载用于桥梁结构、涵洞、桥台等的局部荷载。21。(3)公路等级与车辆荷载等级的关系，1。汽车荷载，各级公路横向折减的含义是：多车道(或多线)桥梁上的车辆荷载对桥梁结构产生最大影响时，不同车道上的车辆荷载同时处于最不利位置的可能性。显然，车道的数量越多，可

7、能性就越小(即同时承受最不利荷载的概率)。然而，在桥梁设计中，为了方便起见，每个车道上的汽车荷载是根据最不利的位置来安排的，因此总的汽车荷载(或其影响)应该根据上述可能性来减少。(4)汽车荷载的横向和纵向折减，1)汽车荷载，公路桥涵的设计车道数和横向折减系数，车道荷载的荷载倍数由设计车道数决定，1)车辆荷载，1)公路桥梁上汽车荷载的纵向折减，1)大跨度公路桥梁上的汽车荷载和车道荷载也应考虑。这是因为：在制定车道荷载标准时，采用自然堵塞的车间间距；确定载荷大小时，采用重型车辆的测量数据。然而，对于大跨度桥梁，随着跨度的增加，上述情况将逐渐缓解，以适应实际交通。因此，车辆荷载(或其影响)应根据跨度

8、减小。规范规定，当桥梁计算跨度大于150m时，应按上表进行纵向折减。对于多跨连续结构(如连续梁桥)，全桥按主跨减小。公路桥梁上汽车荷载的纵向减少：1.汽车负载；5.汽车荷载的加载是根据最不利原则安排标准活载，并计算桥梁活载效应(内力、应力、位移、变形等)的最不利值。)通过结构分析。一般做法：首先计算结构的内力和位移影响线，然后进行布置和加载。对于均布荷载，荷载是荷载集中与同一截面影响线面积的乘积；对于集中荷载，它是荷载大小和相应影响线纵坐标值的乘积。对于公路车道荷载，在加载时，均布荷载(任意长度、任意截取)的标准值应分布在对结构造成最不利影响的影响线数量相同的路段上，而集中荷载的标准值应仅布置

9、在相应影响线之一的峰值处。对于道路车辆荷载，采用齿轮系荷载直接加载，通过试算找到最不利值。汽车荷载汽车荷载以一定的速度在桥梁上行驶时，会使桥梁产生振动并产生动力作用。这种动力作用将使桥梁的内力和变形大于静荷载和活载下的内力和变形。这种现象被称为冲击效应。冲击作用的大小由冲击力来衡量。冲击力与结构的刚度有关(刚度越小，对动载荷的缓冲作用越强)。目前，根据结构动力学和桥梁动载试验的结果，提出了近似计算公式。设计中引入了冲击系数。冲击力的标准值等于汽车载荷的标准值乘以冲击系数。冲击力受线路状态(如道路不平顺)、车辆类型(如机车偏心轮)和桥梁结构形式的影响，目前在设计中难以准确考虑。通常，近似计算公式

10、是在桥梁动荷载试验的基础上提出的，动力问题简化为静力问题。桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型和建筑材料等动力特性，直接反映了冲击系数与桥梁结构的关系。无论桥梁的建筑材料和结构类型是否不同，结构尺寸和跨度是否不同，只要桥梁结构的基频相同，在相同的汽车荷载条件下，基本上可以得到相同的冲击系数。根据新通用规范JTG D60，汽车荷载的冲击力应按以下规定计算：1汽车冲击力应按钢桥、钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁、圬工拱桥等上部结构和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座和钢筋混凝土柱墩计算。2.填料厚度(包括路面厚度)等于或大于0.5m的拱桥、涵洞和重力墩不计算冲击力。3轴承的冲击力应根据相应的桥梁来取。

11、汽车载荷冲击力标准值是汽车载荷标准值乘以冲击系数。冲击系数可计算如下：当赫兹=0.05时，当1.5赫兹14赫兹和14赫兹时，当赫兹=0.45时，冲击系数=0.1767lnf0.0157，其中F是结构的基频(赫兹)。6汽车荷载的局部荷载和T梁、箱梁悬臂板的冲击系数为：=1.3。公路桥群荷载集中：3kN/m2(L0 50m)，2.5kN/m2(L0150m)，线性插值；上述值的1.15倍是在城市郊区人口密集地区取的；3.5kN/m2作为专用人行桥。人行道板也应在4kN/m2的负荷下进行检查和计算。人群作用在栏杆上的水平推力被认为是0.75千牛顿/米，作用在柱子和扶手上的垂直力被认为是1.0千牛顿/

12、米.人群载荷离心力是指车辆在曲线上行驶时，由于速度方向的变化而产生的横向水平力。当曲线半径等于或小于250米时，应计算汽车荷载产生的离心力。离心力的大小等于车辆的活载(不包括冲击力)乘以离心力系数C，C的值根据以下公式计算：V设计行驶速度(km/h)；r曲线半径(m)。离心力的焦点在桥面(公路桥)以上1.2米或轨道(铁路桥)顶面以上2米。当风以一定的速度移动并被桥梁阻挡时，桥梁将承受风压。对于大跨度斜拉桥、悬索桥、高耸塔和桥墩等来说尤其如此。公路桥梁的顺风风压和跨桥风压按以下公式计算：Fwh跨桥风荷载标准值(kN) Wd设计参考风压(kN/m2) k0设计风速重现期换算系数k1风荷载阻力系数k

13、3地形和地理条件系数v .风荷载，汽车制动力指路面和车轮之间为克服车辆制动时的惯性力(或阻力)而产生的滑动摩擦。制动力是桥墩和桥台设计中的重要荷载，是作用在桥梁上的纵向和横向力。刹车失灵了6.汽车制动力。温度作用是指温度变化引起的结构变形和附加力。温度变化可分为：(年平均)均匀温度变化和梯度温度(温差):前者表示一年内整个结构的温度变化；后者表示结构横截面上不同点或材料之间的温差，即沿横截面的垂直和水平温度梯度。超静定结构中存在冗余约束，在热胀冷缩时会产生内力或支座反力。在静定和超静定结构中，由于结构不同部位的温度不同，会产生内部温差力。七、气温、日照引起的温差、突然降温等天气条件，对静定或超

14、静定的桥梁结构，可能产生附加力。例如，由于材料导热系数的不同，在混凝土桥面和钢梁组成的简支组合梁中，由于温度的不同，会在截面土中产生附加应力，均匀温度的取值可以根据桥梁所在区域的气温情况来确定(一般是当地月平均气温的最高和最低)；均匀温度的变化值应从结构关闭时的温度开始计算。例如，如果桥梁处的最高和最低月平均温度分别为40C和0C，并且架设梁或关闭结构时的温度为20C，则均匀温度的变化范围为40C，并且用于计算温度效应的均匀温度为20C。对于公路桥梁，在计算温度梯度引起的温度效应时，垂直温度梯度：可以采用图中所示的曲线；考虑到结构两侧腹板外的悬臂板较长，腹板较少受到太阳的直接辐射，梁的底部从不

15、暴露在阳光下。第七章。温度的影响。在图中， T1代表桥面的表面温度；T2表示桥面表面以下100毫米处的温度(其值取决于桥面铺装的类型)；h为梁高，A为相应温度梯度曲线上的零点与T2之间的结构高度(根据结构类型和梁高，例如，当混凝土结构的梁高大于或等于400毫米时，取A=300毫米)；t是组合梁中混凝土桥面的厚度。位于河中的桥墩会受到流水压力的影响。通常，高压区将形成在码头面向水的上游侧，低压区将形成在下游侧。这种前后压差构成了桥墩上水流的压力。流水压力标准值与断面形状、表面粗糙度、流速和桥墩形状有关，其计算公式为：八.流水压力、冰压力和轴承摩擦。对于位于冰河或水库中的桥墩，应根据当地冰的具体情况和桥墩的结构类型考虑冰荷载的影响。冰荷载可分为以下几种类型：(1)河流流动冰(顺流而下并撞击桥墩)引起的动压力；风和水流作用于大面积冰(通常在水库中形成)时产生的静压；冰盖在温度影响下膨胀(并被抑制)时产生的静压；冰桩整体运动产生的静压(类似于大面积冰层的情况)；水位升降引起的冰层垂直力。桥梁结构的承冰部位应采用实体结构。对于位于冰流量大的河流中的桥墩，迎冰面应做成圆弧、多边形或尖角。影响冰压力的自然因素很多，试验数据缺乏，应结合工程实际进行分析！流水压力、冰压力和轴承摩擦，轴承上的摩擦是由温度引起的上部结构位移引起的，其作用方向与上部结构的位移方向相反，作用点在轴承上，