1-3桥梁基本知识

桥梁上部施工技术任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识作用：是引起桥涵结构反应的各种原因的统称，它分为两大类：一类是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等；另一类是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等，它们产生的效应与结构本身的特征有关。习惯地用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结构反应的所有原因，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）全面采用“作用”这一术语，而“荷载”仅表示施加于结构上的直接作用。作用的定义桥梁上的作用学习情境1：桥梁基本知识作用分类作用名称永久作用（恒载）1结构重力（包括结构附加重力）5混凝土收缩及徐变作用2预加应力6水的浮力3土的重力7基础变位作用4土侧压力可变作用8汽车荷载14风荷载9汽车冲击力15流水压力10汽车离心力16冰压力11汽车引起的土侧压力17温度(均匀温度和梯度温度)作用12人群荷载18支座摩阻力13汽车制动力偶然作用19地震作用20船舶或漂流物的撞击作用21汽车撞击作用任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识一、永久作用永久作用：指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计的作用。永久作用包括：结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、混凝土收缩及徐变作用和基础变位作用等七种。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识一、永久作用预应力结构：按正常使用极限状态设计时：预加应力属永久荷载；按承载能力极限状态设计时：预加应力不作为荷载，而将预应力筋作为结构抗力的一部分。但在超静定结构中，由预加力引起的次内力应属永久荷载。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用可变作用：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。可变作用包括：汽车荷载，汽车荷载的冲击力、离心力、制动力和引起的土侧压力，人群荷载，风荷载，流水压力，冰压力，温度作用和支座摩阻力等十一种。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用1.汽车荷载汽车荷载分为公路-I级和公路-Ⅱ级两个等级，汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路荷载等级公路-I级公路-I级公路-Ⅱ级公路-Ⅱ级公路-Ⅱ级车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车辆荷载为一辆总重550kN的标准车。《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识1）车道荷载标准值mkNqk/5.10公路-I级公路-II级均布荷载标准值集中荷载标准值mLmLkNmLkNPk505m503605180公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值qK和集中荷载标准值PK按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。1.汽车荷载线性插值【例1】某高速公路计算跨径为4.0m的小桥，其对应的车道荷载为：学习情境1：桥梁基本知识mkNqk/5.10公路-I级均布荷载标准值集中荷载标准值解：对高速公路，车道荷载采用公路I级荷载，因此其车道荷载为：mLkNPk5180【例2】某高速公路计算跨径为20.0m的小桥，则其对应的车道荷载为：学习情境1：桥梁基本知识mkNqk/5.10公路-I级均布荷载标准值集中荷载标准值：Pk采用线性插值解：对高速公路，车道荷载采用公路I级荷载，因此其车道荷载为：240KN180)-(360550520180kP【例3】某四级公路上计算跨径为20.0m的小桥，则其对应的车道荷载为：学习情境1：桥梁基本知识mkNqk/875.775.05.10公路-II级均布荷载标准值集中荷载标准值：Pk采用线性插值公路I级荷载的0.75倍，则解：对四级公路，车道荷载采用公路II级荷载，因此其车道荷载为：180KN0.752400.75]180)-(360550520180[kP作业：某计算跨径为30.0m的小桥，分别计算公路I级和公路II级对应的车道荷载。学习情境1：桥梁基本知识任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识1.汽车荷载2）车辆荷载：公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载。1407.01201201.43.01401.4（a）立面布置307.015.0（b）平面尺寸1.83.01.42.51.4车辆荷载主要技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550前轴重力标准值kN30中轴重力标准值kN2×120后轴重力标准值kN2×140轴距m3+1.4+7+1.4轮距m1.8前轮着地宽、长m0.3×0.2中、后轮着地宽、长m0.6×0.2车辆外形尺寸m15×2.5任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识1.汽车荷载3）加载方式车道荷载用于桥梁结构的整体计算车辆荷载用于桥梁结构的局部加载纵向折减系数计算跨径l150≤l＜400400≤l＜600600≤l＜800800≤l＜1000l≥1000纵向折减系数0.970.960.950.940.93横向折减系数横向布置车道数2345678横向折减系数1.000.780.670.600.550.520.50任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用2.汽车冲击力车辆以一定速度过桥时，由于动力影响，桥梁实际产生的活载应力和变形大于按活载静重计算所得的结果，这种动力效应常称为冲击作用。桥梁动力影响因素：车辆以一定速度过桥时引起桥跨振动；车轮对伸缩缝、变形缝接头时有冲击作用；桥面上竖向和横向不平顺引起桥梁扭转振动；桥头线路（路面）不平整，车轮不圆等。引入一个竖向动力效应的增大系数——冲击系数μ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。在新桥规中，冲击系数μ可按下式计算：μ=0.05μ=0.45任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用2.汽车冲击力任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用3.人群荷载当计算跨径l≤50m时:3.0kN/m2；当l≥150m时:2.5kN/m2；当l在50～150m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述规定值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用3.人群荷载人群荷载在横向：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。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1.0kN/m。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用4.汽车离心力当弯道桥的曲线半径≤250m时，应计算汽车荷载引起的离心力。离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C，C值按下式计算：离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁路桥）；多车道时应考虑折减。式中：V——设计行车速度(km/h)R——曲线半径（m)任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用5.汽车引起的土侧压力车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙上，将引起台背填土或挡土墙后填土的破坏棱体对桥台或挡土墙的土侧压力：0GhBlγ式中：g——土的容重，以kN/m3计；l0——桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度，以m计；B——桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度，以m计；∑G——布置在B×l0面积内的车辆车轮重力，以kN计。注：当涉及多车道加载时，车轮总重力应按表1.7进行折减。lGNpd支撑梁H0HhNaEccH2TE1p210(p')2(p')1任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识二、可变作用6.汽车制动力•6.汽车制动力是指车辆在减速或制动时，为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间产生的滑动摩擦力。它作用于桥跨结构上的方向与行车方向一致。•一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计算的总重力的10％，但公路-I级汽车制动力标准值不得小于165kN；公路-II级不得小于90kN。•多车道时要考虑横向折减，同向行驶双车道的汽车制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。•制动力的作用点在设计车道桥面以上1.2m处。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识三、偶然作用1.地震作用定义：指地震时强烈的地面运动引起的结构惯性力，它是随机变化的动力荷载，其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性（频率与阻尼等）以及结构或杆件的质量。地震基本烈度与地震动峰值加速度系数的对应关系地震动峰值加速度系数＜0.05g0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g≥0.40g地震基本烈度＜ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ设计要求简易设防抗震设计专门的抗震研究和设计抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值——即地震动峰值加速度确定。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识三、偶然作用2.船舶或漂流物的撞击力船只或漂流物撞击力在有可能的条件下，应采用实测资料或模拟撞击试验进行计算，并依此进行防撞设计。船只或漂流物撞击力在有可能的条件下，应采用实测资料或模拟撞击试验进行计算，并籍此进行防撞设施的设计。任务四：桥梁设计荷载学习情境1：桥梁基本知识三、偶然作用3.汽车的撞击力撞击力标准值在行驶方向取1000kN，与之垂直方向取为500kN，两个方向的不同时考虑；作用于行车道上1.2m处，直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视设施的防撞能力予以折减，但折减后不应低于上述的1/6。