黄文泉043247土木工程12班.doc

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1、黄文泉043247土木工程12班第四题：调查我国桥梁设计时如何考虑汽车的冲击作用？如何考虑船舶等对桥墩的冲击？试建立船舶冲撞桥墩的计算模型，并结合实际计算结果，讨论荷载取值标准。汽车冲击荷载1：车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为冲击作用。冲击作用的大小采用冲击力来衡量。冲击力受线路状态、车辆类型（机车的偏心轮作用）以及桥梁结构的形式和跨度等因素的综合影响。目前还难以精确考虑。通常的做法是：在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式，把

2、动力问题简化为静力问题来处理。引入冲击系数（1+μ）。当竖向活载包括冲击力时，将静活载乘以冲击系数。冲击系数的一般形式是：1+μ=1+式中：a，b——常数，随结构体系或构件的不同而不同。L——桥跨长度或（局部）构件的影响线加载长度；冲击系数μ可按下式计算：当时，μ=0.05当时，当时，μ=0.45对铁路简支梁桥或连续的钢桥跨结构和钢桥桥墩冲击系数的一般形式是：=1+μ=对铁路钢筋混凝土的、混凝土的、石砌的桥跨结构及涵洞、刚架桥其顶上填土厚度h≥1m（从轨底算起）时不计冲击力，h＜1m时冲击系数的一般形式是：1+μ=1+μ=式中

3、：α=4（1-h)≤2汽车冲击荷载2：冲击放大谱理论简化模型：另外，除结构的固有振动基频与车辆激励频率接近会产生较大冲击作用，桥面状况系数是汽车对桥梁冲击另一个极重要因素。冲击系数采用冲击放大谱计算是可靠的，合理的，在桥梁自振基频范2~4赫兹范围内(冲击系数达最大值H大于4赫兹后冲击系数趋于一个稳定值，但仍然大于1，设计计算中应足够重视。船舶冲撞桥墩1：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。F——撞击力（KN）——船只或排筏撞击墩台的速度(m/s）——动能折减系数，斜撞时

4、为0.2，正向撞击时为0.3；α——船只或排筏驶进方向与墩台撞击点处切线所形成的夹角；W——船只或排筏重力（kN）C1、C2——船只或排筏的弹性变形系数和墩台圬工的弹性变形系数缺乏资料时一般假定C1+C2=0.0005。船舶冲撞桥墩2：碰撞的弹簧模型：F=对于内陆航道船舶，质量应取所在组的中间值，速度取为3m/s，k=5MN/m对于远洋船舶，速度取3m/s，k=15MN/m内河船舶撞击作用标准值内河航道等级船舶吨位DWT(t)横桥向撞击作用(KN)顺桥向撞击力(KN)一300014001100二20001100900三1000

5、800650四500550450五300400350六100250200七50150125海轮撞击作用标准值(KN)船舶吨位DWT(t)3000500075001000020000300004000050000横桥向撞击作用1960025400310003580050700621007170080200顺桥向撞击作用980012700155001790025350310503585040100可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应根据桥墩自身抗撞击能力，桥墩的位置和外形，流水流速，水位变化，通航船舶类型和碰撞速度等因素作桥墩设施的

6、设计。当设有与墩台分开的防撞击防护结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。总结：汽车冲击荷载属于可变作用，船舶撞击属于偶然作用，桥梁设计的荷载分类还有永久作用。桥梁设计时，对不同的作用采用不同的代表值。永久作用采用标准值作为代表值，可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值，频遇值或准永久值作为其代表值，偶然作用取其标准值作为代表值。取不同的代表值后，应进行作用组合。基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同

7、老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小

8、于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。准永久组合在某种意