第三节_桥梁的设计作用_荷载_第二部分

可变作用的准永久值是指在结构上经常出现的作用取值，但 它比可变作用的频遇值又要小一些，实际上是由标准值乘以小于 φ1的准永久值系数φ2的得到。
1 作用短期效应组合 永久作用标准值效应与可变作 用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：
Ssd SGik 1j SQjk
i 1 j 1
四
施工荷载
在桥梁设计中，需考虑到结构在建造、运输、架设安装等施工 阶段可能遇到的各种临时荷载，如施工人员、架桥机、挂篮、起吊 机具和其他材料或设备的重力。这些施工荷载(siteload)的数值及 其对结构的影响可视具体情况分析。
第五节
作用效应组合
作用效应组合(combination of action effects) 为了保证桥梁结构的安全和适用,需要根据作用的特性、 桥梁结构的特性、施工方法以及桥位处的环境等因素，针对 结构的不同状况、不同安全等级、不同设计或验算内容，确 定各种作用效应的取舍以及各种作用效应对结构的共同效果 (叠加值)，即作用效应组合.
根据2001年版<<中国地震动参数区划图》(GB18306)，采用 地震动峰值加速度系数取代地震基本烈度的概念，两者之间的 关系见表3.6。 抗震设防的基本要求表述为： 位于地震动峰值加速度为0.1g、0.15g、0.2g和0.3g地区 的桥涵工程，应进行抗震设计； 位于地震动峰值加速度大于或等于0.4g地区的桥涵工程， 应进行专门的抗震研究和设计。
二正常使用极限状态设计时的作用（或荷载）效应组合
在公路桥梁结构中，对于需要进行正常使用极限状态设计的 结构， 《通用规范JTG D62》规定：
需要考虑可变作用的短期效应组合和长期效应组合，其可变作 用代表值采用频遇值和准永久值。
众所周知，正常使用极限状态设计仅涉及结构构件的抗裂、 裂缝宽度和挠度，其结构可靠度要比承载能力极限状态低得多。 可变作用的频遇值是指结构上较频繁出现的且量值较大的作 用取值，但它比可变作用的标准值小，实际上由标准值乘以小于 1.0的频遇值系数φ1得到。
《通用规范JTG D60》规定，公路桥涵结构按承 载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组 合：
1 基本组合 永久作用的设计值效应与可变作用
设计值效应相组合，其效应组合表达式为：
n m 0 Sud 0 Gi SGik Q1SQ1K c Qj SQjk j 2 i 1
公路桥
两种极限状态 : 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行 作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。 三种设计状况： 1 持久状况 指桥涵使用过程中长期承受结构重力、汽车荷载 等作用的状况。在该状况下，要求对设想的结构所有功能进行 设计，即应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 2 短暂状况 指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。在该 状况下，仅要求进行承载能力极限状态设计，必要时才进行正 常使用极限状态设计。 3 偶然状况 指桥涵使用过程中可能偶然遭受的地震等状况。 在该状况下，仅要求进行承载能力极限状态设计，不需要进行 正常使用极限状态设计。
或
n m 0 Sud 0 SGid SQ1d c SQjd j 2 i 1
n m 0 Sud 0 Gi SGik Q1SQ1K c Qj SQjk j 2 i 1
n m 0 Sud 0 SGid SQ1d c SQjd j 2 i 1
* j ij
n
Pi Ci CzWi k H j x j
j 1 * j
二 船只或漂流物的撞冲作用
在通行船舶或有漂流物的河流中，河中墩台需要考虑船舶
或漂流物的撞击力(collision impact)。
船舶或漂流物与桥梁结构的碰撞过程十分复杂，其与碰 撞时的环境因素(风浪、气候、水流等)、船舶特性(类型、尺
地震力的计算方法分静力法和动态法 1、静力法
静力法是用一个水平方向作用的等效静止荷载 表示地震对结构的作用。 其计算公式如下：
Wi Pi C2i mi X 0 max C2i X0 C2i k HWi max g
静力法主要使用于刚度较大结构。 规范规定：挡土墙、桥台用静力法计算地震力。
作用效应的基本组合是指永久作用设计值效应与可变作 用设计值效应的组合。这种组合用于结构的常规设计，是所有 公路桥涵结构都应该考虑的。作用设计值为作用的标准值乘以 相应的分项系数。 作用效应的偶然组合是指永久作用标准值、可变作用代 表值和一种偶然作用标准值的效应组合，视具体情况，也可不 考虑可变作用效应参与组合。作用效应偶然组合用于结构在特 殊情况下的设计，所以不是所有公路桥涵结构都要采用的，一 些结构也可采取构造或其他预防措施来解决。
注意： ①组合中的恒载等并不是表中所列的所有恒载项，而是其中需要 参加组合的一项或几项；对活载、附加力、特殊荷载，也是如此。 ②仅考虑主力与一个方向(横桥向或顺桥向)的附加力组合。 ③铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加。 上述①、②也适用于公路桥。
在表3．1及表3．2所列的各种作用中，有些作用是不会同 时发生的!!,就不可同时参与组合. 例如: 离心力、风力与列车横向摇摆力; 流水压力与冰压力; 支座摩阻力与汽车制动力等就不可同时参与组合。
寸、速度、装载情况、船体强度和刚度等)、桥梁结构特性
(尺寸、形状、材料、质量和抗力等)等有关。
目前，撞击力通常按静力法计算，假定船筏作用于 墩的有效动能转化为撞击力F所做的功。 铁路规范计算公式为：
V—船舶或漂流物撞击墩台的速度(m／s)； α—船舶或漂流物驶近方向与墩台撞击点处切线所形成的夹角； W——船舶或漂流物重(kN)； C1、C2 —船舶或漂流物的弹性变形系数和墩台 (砌体材料)的弹性变形 系数(m／kN)， 缺乏资料时一般假定C1+C2=0.0005
公路桥梁规范按照“静力法”，并依据2004年版《内河 通航标准》(GB50139)： 给出了一至七级内河航道上、不同吨位的船舶可能产 生的横桥向和顺桥向撞击作用标准值。
对近海通行海轮区域的船舶(吨级从3000—50000t)产
生的横桥向和顺桥向撞击作用标准值，则是根据国内外 研究成果，并经综合分析比较确定的。
第四节
偶然作用
偶然作用 : 地震作用; 船只或漂流物（排筏等）撞击作用; 汽车撞击作用; 施工荷载力.
一
地震作用
* 地震区桥梁的设计计算，必须考虑地震力(earthquake force)。 * 地震力的计算涉及地震理论、结构动力学、工程地质 等多方面的知识。 * 详细计算方法和结构抗震设计可参见《公路工程抗震 设计规范》(JTJ004)和《铁路工程抗震设计规范》 (GBJ111)。
当桥墩配置了防撞设施时，可不计撞击作用。
三
汽车撞击作用
公路桥梁的某些结构构件(如防撞护栏，跨线桥的桥墩等)必要 时可考虑汽车的撞击作用。 汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取1000kN，在车辆行驶垂直 方向取500kN，两个方向的撞击力不同时考虑， 撞击力作用于行车道以上1．2m处。 对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对 汽车撞击标准值予以折减，但折减后的撞击力不应低于上述规定值 的1/6。
另外，基于最不利原则，当某项可变作用对结构产生有利 影响时，该项作用不参与组合。
施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条 件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临 时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑 时，作用效应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一个阶 段，组合梁受荷为第二个阶段。 多个偶然作用不同时参与组合。
地震波传播→震区地面运动→桥梁基础受到强迫运动→桥梁振动。
地震力：指强烈的地面运动引起的结构自身的惯性力(地面水平运
动加速度与结构质量的乘积)。 它不仅与地面运动的强烈程度有关，也与结构的动力特性(频率 和振型)有关，还与桥址处的地质情况有关。

地震作用分竖直方向和水平方向，经验表明地 震的水平运动是导致结构破坏的主要因素。结 构抗震验算时一般只考虑水平地震作用。
在按持久状况承载能力极限状态设计时，按照结构可能破 坏的严重程度，将公路桥涵划分为三个设计安全等级，见表3.7。 根据不同等级，拟定相应的结构重要性系数与作用效应组合值 相乘。
一 按承载能力极限状态设计时的作用 （或荷载）效应组合
公路桥涵结构的承载能力极限状态设计，按照可能出现的 作用，将其分为两种作用效应组合，即基本组合和偶然组合。
sud 承载能力极限状态结构重要性系数，对应于设计安全等级一级、二级和三级的桥涵， 分别取1.1，1.0和0.9； Gi 第i个永久作用效应的分项系数； sGik、sQid 分别为第i个永久作用效应的标准值和设计值； Q1 汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的分项系数； sQ1k、sQ1d 分别为汽车荷载效应(含冲击力、离心力)的标准值和设计值； Qj 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)、风荷载外的其他第j可变作 用效应的分项系数； sQjk、sQjd 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应 的标准值和设计标准值和设计值； c 除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)外的其他可变作用效应的组合 系数；由于若干个独立可变作用效应同时出现的概率较小，故采用 这一系数对这些作用效应的组合予以折减，它随着可变作用项数的 增加而减少。
组合总原则： 作用效应组合应只涉及结构上可能同时出现的 作用效应，并以桥梁在施工或运营时可能处于最 不利受力状态为原则。
对铁路桥和公路桥，由于目前所采用的设计方 法不同，故作用效应组合的表达形式也不同
铁路桥设计仍采用容许应力法。基本的组合方式有三种： 主力： 表3.2中的恒载与活载的组合； 主力+附加力： 表3.2中的恒载、活载及附加力的组合； 主力+特殊荷载：表3.2中的恒载、活载及特殊荷载的组合。