橋梁工程橋梁的設(shè)計

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1、第三章設(shè)計荷載第一節(jié)作用分類和作用代表值第二節(jié)永久作用第三節(jié)可變作用第四節(jié)偶然作用第五節(jié)作用效應(yīng)組合作用(action)：所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因按作用的性質(zhì)，可為兩類：一類是直接施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如結(jié)構(gòu)重力、車輛、人群等，稱為“荷載”(Load)；另一類不是以力的形式施加于結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的效果與結(jié)構(gòu)本身的特性及結(jié)構(gòu)所處環(huán)境等有關(guān)，如基礎(chǔ)變位、混凝土收縮和徐變，溫度變化等,以前習(xí)慣上也稱其為“荷載”，但這種叫法并不確切.作用效應(yīng)(effectofanaction):結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如構(gòu)件承受的彎矩、剪力，結(jié)

2、構(gòu)的位移等，稱為作用效應(yīng)。本章主要介紹各類作用的基本概念和計算方法.實際設(shè)計時作用的取值按:《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TB10002.1—2005)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60—2004)的規(guī)定辦理。對城市橋梁，其荷載標準與公路橋梁類似，可參閱《城市橋梁設(shè)計荷載標準》(CJJ77)。第一節(jié)作用分類和作用代表值公路橋梁的作用,按其隨時間變化的性質(zhì)，分為:永久作用(permanentaction)可變作用(variableaction)偶然作用(accidentalaction)永久作用:習(xí)慣上稱為恒載(

3、deadload)，是指在設(shè)計基準期內(nèi)，其量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的作用，如結(jié)構(gòu)重力?？勺冏饔?指在設(shè)計基準期內(nèi)，其量值隨時間變化，且其變化與平均值相比有不可忽略的作用，如汽車、列車、人群荷載(習(xí)慣上稱為活載，liveload)。偶然作用:指在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的作用，如地震力。第一節(jié)作用分類和作用代表值鐵路橋梁:習(xí)慣于按作用性質(zhì)和發(fā)生的幾率來進行分類，將橋梁作用分為:主力(對應(yīng)于公路橋的永久作用和一部分可變作用)、附加力(對應(yīng)于不包含在主力中的其

4、他的可變作用)特殊荷載(對應(yīng)于偶然作用)。我國公路、鐵路橋梁的設(shè)計作用(荷載)分類分別見表3．1和表3．2。比較兩表，盡管公路、鐵路規(guī)范對各種作用的分類及名稱有所不同，但基本上大同小異。表3．1公路橋梁作用分類表第一節(jié)作用分類和作用代表值需要注意的是:有些作用是設(shè)計鐵路橋所特有的，如列車橫向搖擺力、牽引力等；有些作用僅在一本規(guī)范中列出，如公路規(guī)范中的支座摩阻力，但在按另一本規(guī)范設(shè)計橋梁時，可視情況加以采用。另外，在設(shè)計公鐵兩用橋時，目前的設(shè)計實踐是：在鐵路荷載的基礎(chǔ)上，增加公路橋全部活載的75％；但對僅承受公路

5、活載的構(gòu)件，應(yīng)計及全部公路活載。第一節(jié)作用分類和作用代表值作用代表值:代表作用大小的數(shù)值,它采用數(shù)理統(tǒng)計的方法或根據(jù)工程經(jīng)驗加以確定。在進行橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計時，需針對不同設(shè)計目的采用規(guī)定的各種作用值。作用代表值包括作用標準值、頻遇值和準永久值。作用標準值:為各種作用的基本代表值，其值可根據(jù)作用在設(shè)計基準期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定。作用頻遇值:是可變作用的一種代表值，其可根據(jù)在足夠長的觀測期內(nèi)作用任意時點概率分布的0.95分位值確定。作用準永久值:是可變作用的另一種代表值，其可根據(jù)在足夠長的觀測期內(nèi)作用

6、任意時點概率分布的0.5(或略高于0.5)分位值確定。第一節(jié)作用分類和作用代表值我國公路橋涵基于極限狀態(tài)法，設(shè)計時對不同的作用采用不同的代表值。對永久作用和偶然作用，采用標準值。對可變作用，根據(jù)不同的極限狀態(tài)和組合方式采用標準值、頻遇值或準永久值。我國鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范仍基于容許應(yīng)力法，其各類荷載的代表值相當于上述標準值，沒有規(guī)定頻遇值和準永久值。第一節(jié)作用分類和作用代表值作用的分類不是絕對的!例如，鐵路鋼梁橋的水平聯(lián)結(jié)系(見第六章)主要承受風(fēng)力和制動力，在設(shè)計水平聯(lián)結(jié)系時，就該視風(fēng)力和制動力為活載而非附加力。設(shè)

7、計基準期(designreferenceperiod)簡單地講，它就是在確定某些作用(這些作用的最大值概率分布與時間有關(guān)，如風(fēng)荷載、車輛活載等)的標準值時需要人為規(guī)定的一個基準時間參數(shù)。對橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計基準期通長取100年。注意!!設(shè)計基準期≠使用壽命。第二節(jié)永久作用永久作用：亦稱恒載，在設(shè)計基準期內(nèi)其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比忽略不計的作用。其作用位置、大小和方向一般是固定不變的.永久作用包括：結(jié)構(gòu)自重、橋上附加恒載（橋面、人行道及附屬設(shè)備）、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水浮力、混

8、凝土收縮和徐變的影響力等。結(jié)構(gòu)重力的標準值，可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸和材料的重力密度計算確定。在進行橋梁結(jié)構(gòu)(尤其是新型結(jié)構(gòu))分析時，往往需要預(yù)先估算恒載。通常，當估算的恒載與設(shè)計圖完成后確定的恒載之間的差異較小(例如，不超過3％)時，不必修正設(shè)計；否則有必要按設(shè)計圖重新計算恒載，再次進行結(jié)構(gòu)分析。土壓力(earthpressure)按其產(chǎn)生的條件，分為:靜止土壓力主動土壓力被動土壓力橋