第六章-其它荷载与作用(修改)

P P2
二、爆炸力学性质
P
P
P1
从压力时间曲线看： ➢核爆升压时间很快；
P1
t
t
O
O t2
O t2
t
负压段
（a）核爆炸
（b）化学爆炸 图6-2 压力—时间曲线
（c）燃气爆炸
➢化爆升压时间相对较慢，峰值压力亦较核爆为低；
➢燃爆升压最慢，峰值压力也更低。
超2. 压冲击波爆和炸会压在力瞬波间压缩周围空气而产生超压，爆炸压力超过正常大气压，
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)规定： ➢一个设计车道上汽车制动力标准值按规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力 的10％计算，但公路－Ⅰ级汽车制动力标准值不得小于165kN；公路－Ⅱ级汽车制动力标 准值不得小于90kN。
➢同向行驶双车道的汽车制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三 车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。
Ⅴ
不冻胀 弱冻胀
冻胀 强冻胀 特强冻胀 不ห้องสมุดไป่ตู้胀 弱冻胀
冻胀 强冻胀 特强冻胀
第三节 冻胀力
（1）切向冻胀力平行于结构物基础侧面产生上拔力，下图所示基础侧 面作用的侧向力T。
（2）法向冻胀力垂直于结构物基础底面，下图所示基础底面作用的法 向力N。
P
G
T
T
冻
土
T
T
深
度
N
冻胀力 ho
第三节 冻胀力
（3）水平冻胀力垂直作用于基础或结构物侧面，当水平冻胀力对称作 用于基础两侧，侧向力相互平衡，对结构无不利影响；当水平冻胀力作 用于下图所示挡土结构侧壁时，会产生水平方向推力，类似于土压力的 作用。
第五节 行车动态作用
四、离心力
允许产生符合其约束条件的位移，结构内不会产生应力和应变 ➢对于超静定结构：
多余约束限制结构自由变形，从而产生应力和应变
第二节 变形作用
由于在工程实际中大量碰到的是超静定问题，在这种情况下，由于变形作用引起的内力问题 必须引起我们足够的重视，譬如支座的下沉或转动引起结构物的内力；地基不均匀沉降使得 上部结构产生次应力，严重时会使房屋开裂；构件的制造误差使得强制装配时产生内力等等。
（6-4）
式中：pv——通口板（一般指窗口的平板玻璃）的额定破坏压力（kN/m2）； Av——通口板面积（m2）；
V——爆炸空间的体积（m3）。
第五节 行车动态作用
一、汽车制动力 汽车制动力是指汽车在桥上刹车时为了克服其惯性力而
在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力。 （1）制动力的大小与车辆和路面间的摩擦系数及汽车荷载有关
＞1.5 ≤1.5 ＞1.5 ≤1.5 ＞1.5 ≤1.5 ＞1.5 ≤1.5
不考虑
＞2.0 ≤ 2.0 ＞2.0 ≤ 2.0 ＞2.0 ≤ 2.0 ＞2.0 ≤ 2.0
不考虑
η≤1
Ⅰ
1＜η≤3.5
Ⅱ
3.5＜η≤6
Ⅲ
6＜η≤12
Ⅳ
η≤12
Ⅴ
η≤1
Ⅰ
1＜η≤3.5
Ⅱ
3.5＜η≤6
Ⅲ
6＜η≤12
Ⅳ
η＞12
超静定结构：
存在多余约束，其温度作用效应的计算，一般根据变形协调条件，按结 构力学或弹性力学方法确定。
第二节 变形作用
变形作用的概念 所谓变形作用，实质上是结构物由于种种原因引起的变形受到多余约束的阻碍， 而导致结构物产生内力。 产生原因 ①由于外界因素造成结构基础的移动或不均匀沉降；
②由于自身原因收缩或徐变使构件发生伸缩变形。 ➢对于静定结构：
冰胶结了土颗粒形成的一种特殊连结的土，称为冻土。
多年冻土
根据存在时间长短分为
季节性冻土
瞬时冻土
季节性冻土地基在冻结和融化过程中，往往产生冻胀和融陷，过大的 冻融变形，将造成结构物的损伤和破坏。
第三节 冻胀力
冻胀力
土体冻结体积增大，土体膨胀变形受到约束时产生，约束 越强，冻胀力也就越大。当冻胀力达到一定界限时不再增 加，这时的冻胀力就是最大冻胀力。
第二节 变形作用
设置后浇带
第三节 冻胀力
冻账一力、土冻生沉胀 均 ，的力匀往冻又或往胀称不对冻均路原拔匀基理力的、及，隆桥季起梁作节、、用性鼓隧冻包道土、等层开交中裂通，等工由现程于象的冰。施夹冰工层融及及化维冰后护镜土造体层成的又很形会大成发困使生难土明。层显产下
冻土
在寒冷地区，温度降低至冻结温度时，土中液态水冻结为固态冰，
为了把应变和应力减到最小，必须采取多种措施，或是便于建筑物的不 均匀变形，或是加强各个部分并把各个部分连结在一起，以抵抗变形及 由此产生的应力。一种常用的方法就是设置伸缩缝和施工缝，特别是沿 建筑物的屋顶和外墙设置。
（1）限制结构物伸缩缝距离，控制结构不要过长； （2）设置后浇带减少混凝土早期收缩影响； （3）收缩应力较大部位加强配筋； （4）采用补偿收缩混凝土，抵销收缩变形和约束应力等。
图6-1 工程结构物的变形
第二节 变形作用
对于混凝土结构而言，有两种特殊的变形作用，即徐变和收缩。 二、混混凝凝土土收收缩缩：和徐变 ➢混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土 的收缩。
混凝土徐变： 混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长的变形称为徐变
第二节 变形作用
工程设计中如何考虑？
Ⅲ
冻胀
Ⅳ
强冻胀
Ⅰ
不冻胀
Ⅱ
弱冻胀
Ⅲ
冻胀
Ⅳ
强冻胀
Ⅴ
特强冻 胀
第三节 冻胀力
ω≤19
粉土
19＜ω≤22 22＜ω≤26
26＜ω≤30 ω＞30 ω≤ωp+2
粘性土
ωp＜ω≤ωp+5 ωp+5＜ω≤ωp+9
ωp+9＜ω≤ωp+15
ω＞ωp+15
注：ωp——塑限含水量（%）； ω——在冻土层内冻前天然含水量的平均值。
ω＞18 ω≤14 14＜ω≤19 19＜ω≤23
＞0.5 ≤0.5 ＞1.0 ≤1.0 ＞1.0 ≤1.0 ＞1.0 ≤1.0
平均冻胀率η(%)
η≤1 1＜η≤3.5
3.5＜η≤6 6＜η≤12
η≤1 1＜η≤3.5
3.5＜η≤6 6＜η≤12
ω＞23
不考虑
η＞12
冻胀等级
Ⅰ Ⅱ
冻胀类 别
不冻胀
弱冻胀
NP
杆件的 图的面积， 图为虚拟状态下轴力大小沿杆件的分布图；
MP
杆件的 图的面积， 图为虚拟状态下弯矩大小沿杆件的分布图。
第一节 温度作用
表6-1 常用材料的线膨胀系数
材料 轻骨料混凝土 普通混凝土
砌块 钢、锻铁、铸铁
不锈钢 铝、铝合金
线膨胀系数/(×10-6/℃) 7 10
6～10 12 16 24
对于拱桥、涵洞以及重力式墩台，当填料厚度(包括路面厚度)等于 或大于0.5m时，可不计冲击力。支座的冲击力，按相应的桥梁取用。
当汽车荷载局部加载以及在T形梁、箱梁悬臂板上时，冲击系数取 0.3。
第五节 行车动态作用
三、汽车撞击力
桥梁防撞栏杆的设计应考虑汽车对栏杆的撞击力，撞击力与车重、车 速、碰撞角度等因素有关。 根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)的规定，汽车撞击力 在车辆行车方向取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，直接分布于撞 击所涉及的构件上。 对于没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 击力给予折减，但折减后的汽车撞击力不应低于上述规定值的1/6。
②大体积混凝土梁结硬时，水 化热使得中心温度较高，两侧 温度偏低，内外温差不均衡在 截面引起应力。
第一节 温度作用
二、温度应力计算
根据不同的结构类型和约束条件考虑温度变 化对结构内力和变形的影响。
静定结构：
静定结构在温度变化时能够产生自由变形，结构物无约束应力产生，故 无内力。此变形可由变形体系的虚功原理计算。
第四节 爆炸作用
1.由炸药、燃气、粉尘等引起的爆炸荷载宜按等效静q力ce荷载K采dc用pc。
2.在常规炸药爆炸动荷载作用下，结构构件的等效均布静力荷载标准值，可按下式计算：
qceKdcpc
（6-2）
式中：qce—作用在结构构件上的等效均布静力荷载标准值；
pc—作用在结构构件上的均布动荷载最大压力，可按国家标准《人民防空地下 室设计规范》GB50038-2005中第4.3.2条和第4.3.3条的有关规定采用；
冻
土 深
冻胀力
ho
度
第四节 爆炸作用
爆炸 爆炸是物质系统在足够小的容积内，以极短的时间突然迅速释放大量能 一、爆炸量的，概以致念产生一个从爆源向有限空间传播出去的一定幅度的压力波的物
理或化学过程。
按照爆炸发生机理和作用性质分：
物理爆炸、化学爆炸、燃气爆炸和核爆炸等多种类型。
第四节 爆炸作用
1. 压力时间曲线
第三节 冻胀力
土的名称
碎（卵）石、砾、粗、中砂 （粒径小于0.075mm颗粒质
量分数大于15%），细砂 （粒径小于0.075mm颗粒质
量分数大于10%）
粉砂
表6-2 地基土的冻胀性分类
冻前天然含水量ω(%)
冻结期间地下水位距 冻结面的最小距离
hw(m)
ω≤12
＞1.0 ≤1.0
12＜ω≤18
＞1.0 ≤1.0
第一节 温度作用
p t t0N P t M P /h (- 1 6)
pt 结构中任一点P沿任意方向p-p的变形；
材料的线膨胀系数（1/℃）。温度每升高或降低1℃，单位长度构件的伸 长或缩短量主要材料线膨胀系数见表6-1；