西华大学 桥梁工程 第5讲 偶然作用,作用效应组合

第5讲偶然作用，作用效应组合

本讲要点

1、偶然作用

2、极限状态设计法

3、作用效应组合表达式

4、作用效应组合算例

为了您的美好前途，请认真听讲，谢谢！土木工程系黄林

3.4偶然作用

3.4.1地震作用

地震作用：由于地震引起的强烈地面运动导致的结构惯性力，为随机变化的动荷载，其大小决定于地震强烈程度、结构的动力特性、结构的质量。

地震动峰值加速度：地震时地面最大水平加速度的统计值。

设计考虑：水平地震力

计算方法：静力法(适用于刚性结构)、反应谱法(含反应谱理论、时程分析法，适用于大跨高墩柔性结构)。土木工程系黄林

3.4偶然作用

3.4.2船只或漂流物撞击力

通常由航道等级、船舶吨位确定撞击力。有条件时，通过实测资料或模拟撞击试验确定。

广东九江大桥3.4.3汽车撞击作用

汽车撞击标准值：车辆行驶方向1000kN, 垂直方向500kN, 两方向不同时考虑，行车道以上1.2m 有防撞设施的适当折减，>1/6标准值

土木工程系黄林

3.4偶然作用

广

东

九

江

大

桥土木工程系

黄林

3.5 作用效应组合

3.5.1 极限状态设计法

结构的可靠性：结构的安全性、适用性和耐久性的统称极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态为该功能的极限状态

结构的极限状态是结构可靠与不可靠的界限。

承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载能力或不适用于继续承载的变形。(强度、刚度、稳定性) 土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.1 极限状态设计法

正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。(正常使用的应力、变形、裂缝宽度限制)

作用Q ：永久作用、可变作用、偶然作用作用效应S ：作用于结构或结构构件上的各种荷载使结构或结构构件产生的内力(N 、M 、V 、T )和变形、应力等。

C ——作用效应系数

土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.1 极限状态设计法

结构抗力R ：结构或构件承受内力、变形和抗裂等的能力f ——结构材料的强度指标

a ——结构尺寸的几何参数

极限状态方程：荷载效应与结构抗力的关系式。R >S 结构可靠

R

R =S 结构破坏的极限状态 土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.2 作用效应组合表达式 为结构重要性系数

组合系数：n =3,人群0.8; n =4,0.7; n =5,取0.6；n =6,取0.5汽车荷载效应的分项系数1.4风荷载的分项系数

1.1，其余1.4永久作用的分项系数1.2(1.0)

(1) 承载能力极限状态设计表达式a. 基本组合永久作用+可变作用

= + +

汽车荷载效应的标准值永久作用效应的标准值(含汽车冲击力、离心力) 其他可变作用

效应的标准值) 分项系数×标准值=设计值

土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.2 作用效应组合表达式

常见基本组合

1.2×结构重力+1.4×汽车荷载

1.2×结构重力+1.4×汽车荷载+0.8×1.4×人群荷载

1.2×结构重力+1.4×汽车荷载+0.7×(1.4×人群荷载

+1.1×风荷载)

1.2×结构重力+1.4×汽车荷载+0.6×(1.4×人群荷载

+1.1×风荷载+1.4 ×土压力)

1.2×结构重力+1.4×汽车荷载+0.5×(1.4×人群荷载

+1.1×风荷载+1.4×土压力+1.4×汽车制动力) 土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.2 作用效应组合表达式

(1) 承载能力极限状态设计表达式b. 偶然组合 (2)正常使用极限状态的设计表达式

变形、抗裂度和裂缝宽规范规定的限定值

度等荷载效应的设计值

土木工程系黄林

3.5 作用效应组合

3.5.2 作用效应组合表达式

(2)正常使用极限状态的设计表达式

a. 作用短期效应组合b. 作用长期效应组合作用短期效应

组合设计值

不计汽车荷载冲击作用可变作用效应的频遇值 作用长期效应组合设计值 可变作用效应的准永久值 = +

= + 频遇值系数：汽车荷载0.7,

人群荷载1.0, 风荷载0.75, 温

度梯度作用0.8, 其他作用1.0准永久值系数：汽车荷载0.4, 人群荷载0.4,

风荷载0.75, 温度梯度作用0.8, 其他作用1.0土木工程系黄林

课堂作业

一座Ⅱ级公路简支桥梁的计算跨径为24.8m ，计算车道荷载及相应的跨中弯矩、剪力标准值？假设1个车道。已知结构自重为均布荷载12kN/m,计算跨中弯矩、剪力的基本组合设计值？设冲击系数为0.32。

解：(1)计算公路Ⅱ级车道荷载的标准值P k 和q k − 集中荷载P k = +× . − × . = . × . = .

均布荷载q k = . × . = . /

(2)计算公路Ⅱ级车道荷载的标准值引起的跨中弯矩标准值M qk 集中荷载P k 引起的跨中弯矩标准值M qk 1 =

=× . × . = . ∙ 土木工程系黄林

(2)计算公路Ⅱ级车道荷载的标准值引起的跨中弯矩标准值M qk 均布荷载q k 引起的跨中弯矩标准值M qk2

= =× . × . = . ∙ 车道荷载引起的跨中弯矩标准值M ck

= + = . + . = . ∙

/ /

/

跨中弯矩影响线

土木工程系黄林

(3)计算公路Ⅱ级车道荷载的标准值引起的跨中剪力标准值Q qk 集中荷载P k 引起的跨中剪力标准值Q qk 1

= . = . × . × . = . 均布荷载q k 引起的跨中剪力标准值Q ck2 = =× . × . × . = . 车道荷载引起的跨中剪力标准值Q ck

= + = . + . = .

.

/

. /

跨中剪力影响线 .

土木工程系黄林

(4)计算自重引起的跨中弯矩、剪力标准值M gk 和Q gk 自重引起的跨中弯矩标准值M gk = =× × . = . ∙ 自重引起的跨中剪力标准值Q gk =

(5)计算跨中弯矩、剪力的基本组合设计值M ud 和Q ud = . + . +

= . × . + . × + . × . = . ∙

= . + . +

= . × + . × + . × . = .

土木工程系黄林