路桥工程概论12

道路与桥梁工程概论南通大学建筑工程学院第三篇桥梁工程概论第四章桥梁的设计荷载第一节规范中有关设计荷载的规定作用：永久荷载（恒载）可变荷载偶然荷载组合：承载力极限状态正常使用极限状态一、永久作用（恒载）包括：结构物自重，桥面铺装，附属设施，土重，土侧压力，基础变位影响力，水浮力，预加应力，砼收缩徐变影响力。跨径20~150m，自重占全部设计荷载的30~60%以上。跨径越大，比例越高。预应力：正常使用极限状态设计时计入承载能力极限状态设计时作为抗力收缩徐变：超静定混凝土桥梁二、可变荷载基本可变荷载（活载）：汽车（含冲击力、离心力），平板挂车，履带车，人群及其土侧压力其它可变荷载：汽车制动力，支座摩阻力，温度影响力，风力，流水压力，冰压力，铁路桥：列车横向摇摆力，冻胀力1、汽车荷载（1）等级：公路－Ⅰ级、公路－Ⅱ级（2）组成：车道荷载和车辆荷载（3）各级公路桥涵设计对应的汽车荷载等级（4）车道荷载的计算图式①公路－Ⅰ级:②公路－Ⅱ级:公路－Ⅰ级的0.75倍③影响线mkNqk/5.10kNkNPk360~180（5）车辆荷载(6)车道荷载横向分布（7）设计车道数(8)大跨桥梁上的汽车荷载纵向折减2、汽车荷载的冲击力冲击作用：车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖动等原因，使桥梁结构引起振动。（1）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、污工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆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。（2）填料厚度【包括路面厚度)等于或大于0.5m的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。（3）支座的冲击力，按相应的桥梁取用。（4）汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。（5）冲击系数可按下式计算:（6）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1.3,3、离心力（1）曲线桥梁，时，须考虑离心力系数C。（2）计算多车道桥梁的汽车荷载离心力时，车辆荷载标准值应乘以规定的横向折减系数。（3）离心力的着力点在桥面以上1.2m处(为计算简便也可移至桥面上，不计由此引起作用效应）4、汽车引起的土压力（1）车辆荷载在桥台或挡士墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按下式换算成等代均布土层厚度h(m）计算:（2）计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下作角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准。5、人群荷载23mkN25.3mkN（1）当桥梁计算跨径小于或等于50m时.人群荷载标准值为3.0kN/m2:当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；当桥梁计算跨径在50～100m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。对跨径不等的连续结构.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迷规定值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2时。（2）人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。（3）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。（4）计算人行道栏杆时.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1kN/m。6、制动力制动力：汽车在桥上刹车时，为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力。（1）汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载(不计冲击力)计算，进行纵向折减。（2）制动力的着力点在桥面以上1.2m处，计算墩台时，可移至支座铰中心或支座底且面上。计算刚构桥、拱桥时，制动力的着力点可移至桥面上，但不计因此而产生的竖向力和力矩。（3）设有板式橡胶支座的简支梁、连续桥面简支梁或连续梁排架式柔性墩台，应根数支座与墩台的杭推刚度的刚度集成情况分配和传递制动力。设有板式橡胶支座的简支梁刚性墩台，按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚度分配制动力。（4）设有固定支座、活动支座(滚动或摆动支座、聚四氟乙烯板支座)的刚性墩台传递的制动力，按表4.3.5的规定采用。每个活动支座传递的制动力，其值不应大于其摩阻力，当大于摩阻力时，按摩阻力计算。偶然荷载偶然荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。地震加速度大于0.5g进行抗震设防，连续梁桥、T形刚构桥等为7度。汽车撞击力通航河流、有漂流物的河流：桥梁墩台，应考虑船只或漂流物的撞击力。包括：地震力，船只、漂流物的撞击力，施工荷载等第二节荷载组合•按承载力极限状态设计时作用效应组合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。偶然作用的效应分项系数取1.0;与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》规定采用。1、基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合。其效应组合表达式为:1、作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为:二、正常使用极限状态设计时的作用效应组合2、作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为:第一节桥梁总体规划原则和基本设计资料原则：技术先进、安全可靠、实用耐久、经济合理和适当照顾美观、有利于环保，同时，考虑因地制宜、就地取材。基本资料：选择桥位绘制桥位地形图桥位地质钻探报告水文情况风向、风速及地震资料其他情况第五章桥梁的总体规划与设计要点一、桥梁设计的基本要求(一)使用上的要求(二)经济上的要求(三)结构尺寸和构造上的要求(四)施工上的要求(五)美观上的要求二、设计资料调查调查研究桥梁的具体任务选择桥位绘制桥位地形图桥位地质钻探报告水文情况风向、风速及地震资料建材情况施工水平其他情况1、预可行性研究报告与可行性研究报告•预可行性研究报告：在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性。•可行性研究报告：在预可行性研究报告审批后，在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究工程上和投资上的可行性。三、设计程序•经济可行性论证造价及回报问题资金来源及偿还问题2、初步设计进一步的水文、勘测工作桥式方案比选施工组织设计概算3、技术设计技术补充勘探结构总体及细部的技术设计实施科研项目结构各部分详细的设计图纸修正概算4、施工设计施工钻探绘制施工详图编制工程预算第二节桥梁纵、横断面设计和平面布置一、桥梁纵断面设计1、确定总跨径一般桥梁：水文计算要求：排洪面积足够，冲刷小，缩短总长度浅基础：总跨大，路堤不压河床深基础：允许较大冲刷，总跨小2、桥梁分孔跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。通航河流：满足通航要求平原区：主槽布置跨径大的通航孔山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间桥墩不利地质段：移桥基，加跨径多孔跨径的比例：钢筋砼三跨连续梁：中跨/边跨=1.00/0.80五跨连续梁:1.00/0.90/0.65多孔桥梁：奇数跨（结构对称）基础工程：在大桥施工中起控制作用，应减少基础数量，加大跨径。美观要求：整体规划桥梁分孔时应考虑3、桥道标高、桥下净空及纵坡根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需要，结合桥型、跨径等确定。梁桥梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于50cm，支座底面高出设计洪水位不小于25cm无铰拱桥拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2/3，拱顶底面高出设计洪水位1.0m通航孔通航净空：在桥跨中垂直于流水方向所规定的空间界限（多边形图）立体交叉车辆净空高度（桥梁横断面设计）二、桥梁横断面设计桥面行车道净宽标准：2*净-7.5，2*净-7.0，净-7.0，净-6.0人行道宽度0.75m，1m，大于1m按0.5m的倍数增加人行道、安全带：应高出行车道至少20~25cm弯道桥梁：按路线要求加宽、设超高桥面排水：设横坡1.5%~3%三、平面布置线形、桥头引道平顺曲线桥梁应符合路线规定尽量避免斜交，斜交角度不大于450第三节桥梁设计方案比较•一、拟定桥梁图式•二、编制桥型方案•三、技术经济比较和最优方案的选定