桥梁工程毕业设计讲座作用与作用效应学习教案.pptx

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1、会计学1桥梁工程毕业设计讲座桥梁工程毕业设计讲座(jingzu)作用与作用与作用效应作用效应第一页，共32页。公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004公路桥涵的设计基准期为100年公路桥涵结构设计的两类极限状态公路桥涵的三种设计状况(zhungkung)公路桥涵结构的设计安全等级公路桥涵设计采用的作用及作用效应组合第1页/共32页第二页，共32页。公路桥涵的设计公路桥涵的设计(shj)基准期基准期n n公路桥涵的设计基准期为100年n n设计基准期是针对桥梁结构的主要(zhyo)受力构件（受压、受拉、正截面受弯、斜截面受剪和偏心受压）而言的。n n桥梁耐久性n n 桥梁在设计基准期内的要求

2、：n n 主要(zhyo)受力构件满足承载力要求；n n 桥梁整体工作性能没有明显下降。第2页/共32页第三页，共32页。公路桥涵结构设计的两类极限公路桥涵结构设计的两类极限公路桥涵结构设计的两类极限公路桥涵结构设计的两类极限(jxin)(jxin)状态状态状态状态n n承载能力极限状态n n达到(d do)最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位n n正常使用极限状态n n 正常使用或耐久性的某项限值安全性可靠性适用性和耐久性第3页/共32页第四页，共32页。桥梁桥梁(qioling)分类分类 桥桥 梁梁 分分 类类 多孔桥全长（多孔桥全长（mm）单孔跨径（单孔跨径（mm）特特 殊殊 大

3、大 桥桥 L L11000000 L L150150 大大 桥桥 100100L L1 1000 40000 40 L L 150150 中中 桥桥 3030L L 100 20100 20L L 4040 小小 桥桥 88L L 30 530 5L L 2020第4页/共32页第五页，共32页。国际特大桥梁国际特大桥梁(qioling)分类标准分类标准 第5页/共32页第六页，共32页。公路桥涵结构公路桥涵结构(jigu)的设计安全等的设计安全等级级按持久状况承载能力极限(jxin)状态设计时根据结构破坏可能产生的后果的严重程度第6页/共32页第七页，共32页。公路桥涵的三种设计公路桥涵的三

4、种设计(shj)状况状况1.持久状况使用阶段2.短暂(dunzn)状况施工阶段3.偶然状况可能遇到的罕遇地震等状况承载能力极限状态(zhungti)设计正常使用极限状态设计第7页/共32页第八页，共32页。作用作用(zuyng)及作用及作用(zuyng)效应组合效应组合n n作用（作用（Action)Action)：施加在结构上的一组集中力或分布：施加在结构上的一组集中力或分布力，或引力，或引 起结构外加变形或约束变形的原因。起结构外加变形或约束变形的原因。n n 前者称直接作用（荷载），后者称间接作用。前者称直接作用（荷载），后者称间接作用。n n作用效应：作用效应：n n 作用在结构上产生

5、作用在结构上产生(ch(ch nshng)nshng)的内力的内力(如轴力、如轴力、弯矩、剪力、扭矩等弯矩、剪力、扭矩等)和变形和变形(挠度、转角等挠度、转角等)等。等。n n 由直接作用由直接作用(荷载荷载)引起的效应称为荷载效应。引起的效应称为荷载效应。n n作用效应组合作用效应组合 第8页/共32页第九页，共32页。桥梁桥梁(qioling)作用分类作用分类n n随时间的变异分为n n永久作用(Permanent action):n n 在结构设计使用(shyng)期间，其量值不随时间而变化或其变化值与平均值相较可忽略不计的作用。n n可变作用(Variable action):n n

6、在结构使用(shyng)期间，其量值 随时间而变化，其变化值与平均值比较不可忽略的作用。n n偶然作用(Accidental action):n n 在结构使用(shyng)期间出现的 概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。第9页/共32页第十页，共32页。作作用用(zuyng)分分类类表表第10页/共32页第十一页，共32页。永久作用永久作用(zuyng)（永久荷载）（永久荷载）n n结构(jigu)重力：结构(jigu)自重及桥面铺装、附属设备等附加重力。n n其标准值 按常用材料的重力密度乘以体积计算第11页/共32页第十二页，共32页。可变作用可变作用(zuyng)n n汽

7、车荷载(hzi)n n分为公路I级，公路II级两个等级第12页/共32页第十三页，共32页。汽车荷载由车道汽车荷载由车道(chdo)(chdo)荷载和车辆荷载组成荷载和车辆荷载组成1 车道荷载：桥梁(qioling)结构的整体计算时采用，计算图式如下第13页/共32页第十四页，共32页。车道车道车道车道(chdo)(chdo)荷载的取值荷载的取值荷载的取值荷载的取值n nqkqk应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上。应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上。n nPkPk只作用于相应影响线中一个只作用于相应影响线中一个(y(y )最大影响线峰值处最大影响线峰值处均布荷载qk(KN/m)

8、集中荷载Pk(KN)注：计算剪力效应时，Pk 应乘以1.2Lj 5m5m Lj 50m Lj50m公路I级10.5180内插360 公路II级0.7510.50.75180内插0.75360第14页/共32页第十五页，共32页。2 车辆荷载：局部加载涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算。立面、平面尺寸(ch cun)，横向布置如图第15页/共32页第十六页，共32页。n n车辆的布置按桥梁宽度(kund)确定车道数桥面净宽 W(m)车辆单向行驶时 车辆双向行驶时 横向布置车队数 W7.0 1 7.0W10.5 7.0W14.0 2 10.5 W14.0 3 14.0 W17.5 14.0 W21.

9、0 4 17.5 W21.0 5 21.0 W24.5 21.0 W28.0 6 24.5 W28.0 7 28.0 W31.5 28.0 W35.0 8 第16页/共32页第十七页，共32页。n n车辆(chling)荷载的折减 横向折减系数横向布置车队数345678横向折减系数0.780.670.600.550.520.50纵向折减系数计算跨径 L(m)纵向折减系数计算跨径 L(m)纵向折减系数150 L 4000.97800 L 10000.94400 L 6000.96L 10000.93600 L 8000.95第17页/共32页第十八页，共32页。（二）人群(rnqn)荷载人群荷载

10、标准值qr(KN/m2)Ln50m50mLn150mLn150m一般地区3.0线性内插2.5城镇郊区行人密集地区的公路桥梁1.153.0线性内插1.152.5专用行人桥梁3.5第18页/共32页第十九页，共32页。偶然偶然偶然偶然(u rn)u rn)作用作用作用作用一、地震作用二、船只或漂流(pio li)物撞击作用三、汽车撞击作用第19页/共32页第二十页，共32页。n n作用代表值：结构(jigu)或构件设计时，采用的各种作用的基本代表值。作用(zuyng)代表值 标准值 准永久(yngji)值 频遇值第20页/共32页第二十一页，共32页。n n作用的标准值是作用的基本代表值，频遇值和

11、准永久值一般可以在标准值的基础上计入不同的系数后得到。n n作用的标准值反映了作用在设计(shj)基准期内随时间的变异，并按其在设计(shj)基准期内的最大概率分布的某一分位值确定。n n设计(shj)时，采用什么作用代表值，与作用持续的时间长短有关。第21页/共32页第二十二页，共32页。n n永久作用永久作用(zuyng)(zuyng)代表值取其代表值取其n n可变作用可变作用(zuyng)(zuyng)代表值取代表值取n n偶然作用偶然作用(zuyng)(zuyng)代表值取其代表值取其 标准值(承载能力极限状态和按弹性阶段计算(j sun)结构应力时采用）准永久值（正常使用极限状态按短

12、期效应组合(zh)设计时）频遇值（正常使用极限状态按长期效应组合设计时）标准值 标准值第22页/共32页第二十三页，共32页。作用效应作用效应(xioyng)组合组合n n作用效应设计值：作用效应设计值：n n 作用标准值效应与作用分项系数的乘积作用标准值效应与作用分项系数的乘积n n作用效应设计值组合作用效应设计值组合n n 结构设计时，必须考虑设计基准期内可能同时出现结构设计时，必须考虑设计基准期内可能同时出现的各种作用效应。求总的作用效应，同时考虑到作用的各种作用效应。求总的作用效应，同时考虑到作用出现的变化性质出现的变化性质(xngzh)(xngzh)，包括作用出现与否及作用，包括作用

13、出现与否及作用出现的方向，这种组合是多种多样的，应在必须考虑出现的方向，这种组合是多种多样的，应在必须考虑的所有可能的组合中，取其最不利的效应组合进行设的所有可能的组合中，取其最不利的效应组合进行设计。计。第23页/共32页第二十四页，共32页。n n按承载能力极限状态设计时，应采用以下(yxi)两种作用效应组合：n n1.基本组合（永久作用设计值+可变作用设计值）n n2.偶然组合（永标+可频+偶标）n n按正常使用极限状态设计时，应根据不同设计要求采用：n n1.作用短期效应组合（永标+可频）n n2.作用长期效应组合（永标+可准）第24页/共32页第二十五页，共32页。2、我国现行规范采

14、用的基本设计表达式 (1)承载能力极限状态设计表达式 组合情况：基本组合：永久(yngji)荷载和最大的可变荷载以标准值作为 代表值，其它可变荷载以组合值为代表值。偶然组合 基本组合承载能力设计采用下列设计表达式：或第25页/共32页第二十六页，共32页。作用效用作用效用(xioyng)(xioyng)组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的心力）外的 其他可变荷载作用效应的组合系数。当永久作用与汽车其他可变荷载作用效应的组合系数。当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他可变作用）组合时，人群荷载（或其他可荷载和人群荷载（或其他可变作用）组合时，人群

15、荷载（或其他可变作用）的组合系数取变作用）的组合系数取=0.80=0.80；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变荷载参与组合时，其组合系数取力）外尚有两种其他可变荷载参与组合时，其组合系数取0.700.70；尚有；尚有三种其他可变荷载参与组合时，其组合系数取三种其他可变荷载参与组合时，其组合系数取0.600.60；尚有两种其他可；尚有两种其他可变荷载参与组合时，其组合系数取变荷载参与组合时，其组合系数取0.500.50；第26页/共32页第二十七页，共32页。（2 2）正常使用极限状态）正常使用极限状态(zhungti)(zhungti)设计

16、设计 1.1.作用短期效应组合作用短期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合。第第j j个可变作用效应的频遇值系数：汽车荷载（不计冲击个可变作用效应的频遇值系数：汽车荷载（不计冲击力）为力）为0.70.7；人群荷载为；人群荷载为1.01.0 2.2.作用长期效应组合作用长期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合。第第j j个可变作用效应的准永久值系数：汽车荷载（不计冲个可变作用效应的准永久值系数：汽车荷载（不计冲击力）为击力）为0.40.4；人群荷载为；人群荷载为0.4 0.

17、4 第27页/共32页第二十八页，共32页。3、分项系数的确定(1)确定的原则：以验算点法为基础(2)方 法：在验算点处将极限(jxin)状态方程转化为分项系数表达的方程 对于验算点法 对于分项系数法 等价求分项系数。确定原则：对不同材料、荷载和结构，取统一值；在各项标准值等给定的前提下，误差最小。(3)优化结果 荷载分项系数 =1.2,=1.4 结构抗力分项系数:进一步分离成材料强度分项系数 结构重要性系数 =1.1,1.0,0.9第28页/共32页第二十九页，共32页。n n结构的耐久性结构的耐久性n n1 1定义：混凝土的耐久性是指在正常维护的条件下，在定义：混凝土的耐久性是指在正常维护

18、的条件下，在设计使用期间，在指定的工作环境中保证结构满足规定设计使用期间，在指定的工作环境中保证结构满足规定的功能要求。的功能要求。n n2 2影响因素：（内部影响因素：（内部(nib)(nib)因素）混凝土的强度、渗透因素）混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、标号和用量等性、保护层厚度、水泥品种、标号和用量等n n（外部因素）环境温度、湿度、二氧化碳含量等。（外部因素）环境温度、湿度、二氧化碳含量等。n n 1 1）混凝土冻融破坏；）混凝土冻融破坏；2 2）混凝土碳化；）混凝土碳化；3 3）侵蚀性介质的）侵蚀性介质的腐蚀；腐蚀；4 4）混凝土碱集料反应；）混凝土碱集料反应；5 5）钢

19、筋锈蚀；）钢筋锈蚀；6 6）其它影）其它影响因素：高温作用，生物腐蚀，混凝土徐变等响因素：高温作用，生物腐蚀，混凝土徐变等第29页/共32页第三十页，共32页。加强耐久性的规定和措施加强耐久性的规定和措施 1 1提高耐久性的措施：提高耐久性的措施：1 1）足足够够的的保保护护层层厚厚度度；2 2）合合理理设设计计混混凝凝土土配配合合比比；3 3）提提高高混混凝凝土土密密实实性性，增增强强抗抗渗渗性性；4 4）控控制制混混凝凝土土掺掺和和料料的的量量；5 5）采用覆盖面层；采用覆盖面层；6 6）采用钢筋阻锈剂或防腐蚀钢筋）采用钢筋阻锈剂或防腐蚀钢筋 2 2混凝土结构混凝土结构(jigu)(jig

20、u)耐久性设计的一般规定：耐久性设计的一般规定：(1)(1)混混凝凝土土结结构构(jigu)(jigu)的的耐耐久久性性应应根根据据附附表表酌酌使使用用环环境境类类别别(见见表表91)91)和和规规范范规规定定的的设设计计使使用用年年限限进进行行设设计计；一一类类、二二类类和和三三类类环环境境中中，设设计计使使用用年年限限为为5050年年的的结结构构(jigu)(jigu)混混凝凝土土应应符合附下表的规定符合附下表的规定第30页/共32页第三十一页，共32页。汽车汽车(qch)(qch)荷载冲击系数荷载冲击系数1+1+当当f f1.5Hz1.5Hz时，时，=0.05=0.05当当1.5 f14Hz1.5 f14Hz时，时，=0.1767lnf-0.0157=0.1767lnf-0.0157当当f f14Hz14Hz时，时，=0.45=0.45简支梁桥自振频率：简支梁桥自振频率：第31页/共32页第三十二页，共32页。