公路桥梁结构的作用.pptx

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R
R
=S
R——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
R1
R2
Z2
Z1
S2
S1
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），，受1879年英国泰湾桥风毁事件的影响，
设计建造时非常保守，
（ 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~ ），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
- 1 0 级
车 - 1 5 级
车 - 2 0 级
汽
车 -
超 2 0 级
 在现役桥梁中，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）