公路桥梁结构的作用.ppt

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1、第一篇总论•0概述•1基本概念、专业术语与发展历程•2桥梁总体规划与设计程序•3公路桥梁结构的作用概述永久作用可变作用偶然作用作用效应组合3公路桥梁结构的作用一、概述（1）桥梁设计计算作用在桥梁上的广义荷载是什么？变化规律如何？最大量值是多少？这些作用使桥梁各构件产生什么样的内力效应？此内力效应的分布规律如何？这些内力效应与构件的抗力相比如何？构件、结构安全度如何？满足规范的最低要求吗？回顾什么是极限状态？——结构整体或结构局部达到不适合继续使用的特殊状态。什么是承载能力极限状态？——对应于结构或构件达到最大承载能力，或产生不适于继续承载

2、变形的极限状态。包括：①结构倾覆、失稳、变成几何可变体系；②构件达到极限强度、疲劳强度而破坏，或产生较大的几何变形等。什么是正常使用极限状态？——对应于结构或构件达到正常使用和耐久性的各项规定限制的极限状态。包括结构及构件外观变形过大、开裂、局部破坏、振动过大等。抗力RR=SR——结构抗力S——作用效应简单说来，就是要求Z=R-S>0的概率大于一个给定的值，以保障结构运营安全。荷载效应S结构所处状态R1R2Z2Z1S2S1结构抗力R——结构构件承受内力和变形的能力，它是结构材料性能、几何参数等的函数。作用F——施加在结构上的集中力或分布力，或引起

3、结构外加变形或约束的原因，它分为直接作用和间接作用。作用效应S——结构对所受作用的反应，包括结构或者构件的内力、变形等。一、概述（2）结构设计原理建筑结构/桥梁工程/地下工程作用（荷载）确定的重要性——两个典型实例英国福斯湾海峡铁路桥，1890年建成，悬臂钢桁架桥（用钢量54000t），跨度521.3m，受1879年英国泰湾桥风毁事件的影响，设计建造时非常保守，将风荷载设计值大大提高至2.68kN/m2（该地区目前风荷载取值不超过1kN/m2，我国台风登陆地区一般采用1~1.2kN/m2），虽然安全地服役至今，但在建成同时，有人估计用钢量是实际所需

4、的5倍。英国Severn桥，1966年建成，第一座采用扁平流线型钢箱梁作为加劲梁的悬索桥，跨度305+988+305m，由于过低地估计货运汽车重量，建成不久后难以适应运输需求，不得不进行荷载等级提升，虽然耗时7年（1985~1992）、耗费巨大、千方百计地提高了荷载适应性，但无法避免主缆安全性能的降低。解放之前，我国没有设计规范，桥梁设计主要由外国公司承担，设计标准套用国外（英美规范居多）规范；从上世纪五十年代以来，我国在借鉴前苏联规范、欧美规范的基础上，先后6次修订公路桥梁设计荷载标准，具体为（车队荷载模式：若干主车和一辆重车,名称中数字为主车

5、重量t）1954年：汽-6、汽-8、汽-10、汽-13、汽-18；1956年：增加了3种验算荷载：拖-30、拖-60、拖-80；1967年：汽-10、汽-15、汽-26；履带-50、拖车-60、拖车-100；1972年：汽-10、汽-15、汽-20；履带-50、挂车-80、挂车-100；1981年：汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级、汽车-超20级;履带-50、挂车-80、挂车-100、挂车-120；2003年：公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级；作用（荷载）确定的重要性——我国公路桥规回顾汽车汽汽-10级车-15级车-20级汽车-超20级在现

6、役桥梁中，设计荷载为汽－20占多数；目前，据不完全统计，我国公路桥梁63万座，因设计荷载等级偏低、交通日益拥堵、超重超载车辆日益增多，现役桥梁“小马拉大车”现象的普遍存在需要采取运营荷载限制措施的桥梁约占1/10；与美国等国规范相比，我国公路桥梁荷载标准明显偏低，汽－20车辆荷载效应设计值仅为美国AASHTO的68％、英国BS5400的60％。设计作用（尤其是活荷载）确定是一个非常复杂的技术经济问题，既要考虑安全、又要考虑经济；既要满足当前需求、又要为将来留有足够的发展余地。作用（荷载）确定的重要性——我国公路桥规回顾（续）作用分类——按作用方

7、式分类直接作用：施加在结构上的荷载，如自重，汽车荷载等间接作用：引起结构外加变形和约束变形的原因。作用分类——按性质分类永久作用、可变作用、偶然作用一、概述（3）讨论：为什么以前的规范将外界施加在结构上的影响称为“荷载（Lord）”，新规范称之为“作用（Action）”，那个更为恰当准确？二者有何区别？为什么？●作用代表值：代表作用大小的数值，它采用数理统计方法、根据工程经验加以确定（实际作用具有随机性、离散性）；作用代表值包括作用标准值、频遇值和准永久值；一、概述（4）作用标准值Pb：各种作用的可能出现的最不利值。作用频遇值Pn：可变作用的

8、代表值，一般按概率分布的0.95分位值确定。作用准永久值PY：可变作用通常情况下的代表值。O