第一篇桥梁工程第34章课件.ppt

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1、01.12.2022,1,第一篇 总论,第一章 概述第二章 桥梁的总体规划设计第三章 桥梁上的作用第四章 桥面布置与构造,01.12.2022,2,“作用”是引起桥涵结构反应的各种原因的通称。直接作用(车辆、结构自重等)间接作用(地震、混凝土收缩徐变等),第三章 桥梁上的作用,“荷载”与“作用”以往惯用“荷载”概括引起桥梁结构反应的所有原因。公路工程结构可靠度设计统一标准： “作用”所有原因；“荷载”仅表示直接作用公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2019) :“作用”以往规范和部分现行标准仍用“荷载”,01.12.2022,3,桥梁作用(荷载)分类,根据结构反应情况划分：静态作用、动态作

2、用根据作用出现的概率划分： 主要作用、次要作用及特殊作用我国目前的公路设计规范划分： 永久作用、可变作用、偶然作用,第三章 桥梁上的作用,01.12.2022,4,第三章 桥梁上的作用,第一节 永久作用(荷载)第二节 可变作用第三节 偶然作用第四节 作用效应组合,01.12.2022,5,第一节 永久作用,永久作用(永久荷载、恒载)：在设计使用期内，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化值与其平均值相比可以忽略不计的荷载,包括： 结构物重力 (桥梁主要作用) 预加应力 土的重力及土侧压力 混凝土收缩及徐变影响力 基础变位影响力 水的浮力,新规范土的重力、土侧压力,01.12.2022,6

3、,第二节 可变作用,可变作用(可变荷载、活载)：在设计使用期内，其作用位置和大小、方向随时间变化，或其变化值与其平均值相比不可以忽略的荷载。包括：基本可变作用; 其它可变作用,新规范取消了基本和其它的区别汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力,01.12.2022,7,基本可变作用车辆、人群、由车辆间接引起的荷载 汽车荷载、人群荷载、汽车冲击力、汽车离心力、 汽车引起的土侧压力(一) 汽车荷载* (车道荷载、车辆荷载),第二节 可变作用,01.12.2022,8,(一) 汽车荷载车道荷载 均布荷载(qK)和集中

4、荷载(PK) 用于结构整体计算公路等级选定qK（10.5kN/m2，一级公路） 计算跨径5m, PK=180kN 50m,PK=360kN多跨连续梁选最大值计算剪力效应时，乘以1.2主要用于验算下部结构或上部结构的腹板,第二节 可变作用,01.12.2022,9,(一) 汽车荷载* 车辆荷载按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距 用于局部加载(桥面板计算)、涵洞、桥台等计算在各项计算中车道和车辆荷载作用效应不得叠加。车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值,第二节 可变作用,01.12.2022,10,550kN标准车

5、,01.12.2022,11,车辆荷载按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载,第二节 可变作用,1、计算荷载经常地、大量地出现的车列荷载汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级一列车队中可以有多辆车全桥可以有多列车队,01.12.2022,12,计算荷载,01.12.2022,13,车辆荷载按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载,第二节 可变作用,2、验算荷载偶然地、个别地平板挂车和履带车履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车-120全桥只允许布置一辆车桥梁工程范立础 主编,01.12.2022,14,验算荷载,01.12.2022,15,3、车辆荷载的选用及布载规定车辆的选用按公路的等级,

6、第二节 可变作用,注：1.一条线路上的桥涵，一般应采用同一计算荷载和验算荷载 2.二级公路为干线且重型车较多时，可用公路-I级汽车荷载 3.四级公路重型车较少时，公路-II级车道荷载和车辆荷载 的效应折减，分别乘以系数0.8和0.7。,01.12.2022,16,车辆的布置按桥梁宽度确定车道数,第二节 可变作用,01.12.2022,17,车辆荷载的折减,第二节 可变作用,01.12.2022,18,（二）人群荷载 计算跨径50m，取3kN/m2； 150m ，取2.5kN/m2 城市郊区乘以1.15；人行桥梁取3.5kN/m2人群荷载只与计算荷载同时考虑人行道板以1.2kN集中竖向力 (范立

7、础) 或4.0kN/m2作用在一块板(单元)上进行验算计算栏杆水平推力0.75kN/m，作用在栏杆柱顶， 竖向力1kN/m，作用在上部扶手,第二节 可变作用,01.12.2022,19,（三）汽车冲击力 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、 发动机振动等，会引起桥梁结构的振动，从而造 成内力增大，这种动力效应称为冲击作用。 汽车荷载冲击力=汽车荷载标准值(P) 冲击系数()目前规范规定与桥型及跨径有关跨径越大冲击系数越小理论上应与结构自振频率有关，与结构基频率有关,第二节 可变作用,01.12.2022,20,冲击系数()计算：基频：f 14Hz =0.45钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土

8、桥、圬工桥等上部结构和钢支座、盆式支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计入冲击力,第二节 可变作用,01.12.2022,21,（四）离心力 车辆在弯道行驶所伴随产生的惯性力(水平力)曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车荷载的离心力离心力标准值 H=CP ，C=V2/127RC离心系数V 计算行车速度，按桥梁所在线路等级规定取定， km/hR 曲线半径，m车道数大于2时，按前述表折减，着力点在桥面以上1.2m（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力 计算桥台时使用,第二节 可变作用,01.12.2022,22,上 节 内 容 小 结,第二章 桥梁的总体规划设计 桥梁总体规划与设计程序 设计的基本要求

9、实用、安全、经济、美观 设计程序预可、可行、初步、技术、施工设计 桥梁的初步设计 桥位选择 纵断面设计总跨径、桥梁分孔、桥梁各部分标高及纵坡等 横断面设计 桥梁平面布置基本原则线形及桥头引道要保持平顺，使车 辆能平顺通过，符合线路布设的规定；引道有一最小直线长度 桥梁设计方案的比选 步骤(明确高程、分孔、选型、绘方案图、预算、定方案),01.12.2022,23,上 节 内 容 小 结,第三章 桥梁上的作用(荷载)分类：直接、间接；主要、次要；永久、可变、偶然永久作用(恒载)：重力、预加应力、土压力、混凝土收缩 徐变、基础变位影响、水的浮力可变作用(活载)： 基本可变：汽车(车辆 车道)、人群

10、、冲击力、 离心力、土侧压力(汽车) 其它可变：风、制动力、温度影响力、支座摩 阻力、流水及冰压（计算桥墩时使用）,01.12.2022,24,其它可变荷载风力中小桥按静风压计算，大桥按动力计算 对大跨径桥梁如斜拉桥、悬索桥的强度、刚度和稳定性起控制作用 平均风压、脉动风压和周期风压汽车制动力计算支座及桥墩时使用；当桥涵为两车道以下时，制动力为布置在荷载长度内的一行汽车车队总重力的10%且不得小于一辆重车30%； 当为四车道时，制动力为上述计算值的两倍。温度影响力日照及常年温差支座摩阻力、流水压力及冰压力计算桥墩时使用,第二节 可变作用,01.12.2022,25,偶然荷载在设计使用期内不一定

11、出现，一旦出 现，其持续时间很短而数值很大的荷载。偶然荷载会对结构的安全产生非常大的影响。一、地震力 地震时强烈的地面运动所引起的结构惯性力 主要表现为水平地震作用二、船只或漂流物撞击力三、汽车撞击作用,第三节 偶然作用,新规范增加的,01.12.2022,26,公路桥涵结构可采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计方法：承载力极限状态和正常使用极限状态 安全性 适用性和耐久性极限状态：整体结构或构件的某一特定状态，超过这 一状态界限结构或构件就不能再满足设计 规定的某一功能要求因施工和使用情况不同，桥涵结构设计分三种状况：持久：建成后承受自重、汽车荷载等持续性荷载(两种极限状态)短暂：施工临

12、时荷载(承载力极限状态，必要时进行正常使用.)偶然：试验过程中面临的偶然状况(仅承载力极限状态),第四节 作用效应组合,01.12.2022,27,承载力极限状态,第四节 作用效应组合,两种作用效应组合基本与偶然基本组合永久作用与可变作用,汽车荷载效应 分项系数1.4,永久作用效应分项系数见表1-3-15 （P45）,01.12.2022,28,承载力极限状态,第四节 作用效应组合,正常使用极限状态基于弹性理论或弹塑性理论，涉及构 件抗裂、裂缝宽度及挠度验算 短期效应组合永久作用标准值效应和可变作用频遇值效应，对应于短暂状况的设计。,偶然组合永久作用标准效应与可变作用某种代表值效 应、一种偶然

13、作用标准值效应组合(分项系数1.0)多个偶然作用不同时参与组合,01.12.2022,29,第四节 作用效应组合,正常使用极限状态长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合，对应于持久状态设计。,01.12.2022,30,前述荷载并不是在设计使用期内同时出现的，因此将不同荷载进行组合是合理的。常见荷载组合：1.2恒荷载+1.4 汽车荷载1.2 恒荷载+1.4 汽车荷载+0.8 1.4 人群荷载1.2 恒荷载+1.4 汽车荷载+0.7 （1.4 人群荷载+1.1 风荷载）1.2 恒荷载+1.4 汽车荷载+0.6 （1.4 人群荷载+1.1 风荷载+ 1.4 土压力） 1.2 恒荷

14、载+1.4 汽车荷载+0.5 （1.4 人群荷载 +1.1 风荷载+1.4 土压力+1.4 汽车制动力）,第四节 作用效应组合,01.12.2022,31,主要考虑因素桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用对主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性对长、短桥跨的不同影响对于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载,附：荷载的确定与选用,01.12.2022,32,第一篇 总论,第一章 概述第二章 桥梁的总体规划设计第三章 桥梁上的作用第四章 桥面布置与构造,01.12.2022,33,第四章 桥面布置与构造,第一节 桥面布置第二节 桥面铺装及排防水设施第三节 桥梁伸缩

15、缝第四节 人行道、栏杆、护栏与灯柱,01.12.2022,34,桥面虽不是主要承重结构，但对桥梁功能的正常发挥，对主要构件的保护，对车辆行人安全以及桥梁美观等十分重要,第四章 桥面布置,01.12.2022,35,桥面布置条件道路等级、桥梁宽度和行车要求等行车道双向车道布置交通量不大的桥梁单向车道布置交通量大的桥梁做法：上下行桥梁分离、分隔带多层桥面充分利用桥梁的承载能力人行道城市附近的桥梁检修道、安全带郊区或高速公路,第一节 桥面布置,01.12.2022,36,多层桥面布置,第一节 桥面布置,双层桥面,01.12.2022,37,一、桥面铺装功用：保护桥面不受车辆轮胎(履带)的直接磨耗，防

16、止主梁遭受 雨水的侵蚀，对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用要求：抗车辙、行车舒适、抗滑、不透水且与桥面结合良好等类型： 水泥混凝土 沥青混凝土 沥青表面处治 泥结碎石 混合型新规范对耐久性要求提高，桥面相当于桥梁防排水及直接承受车辆荷载的第一道屏障，应确保其质量。,第二节 桥面铺装及排防水设施,01.12.2022,38,常用做法：一层混凝土铺装，810厘米厚一层砼+一层沥青，8+5厘米,现在高等级公路 一般做成10厘米防水混凝土+8厘米沥青混凝土。防水混凝土铺装抗裂性较好的砼,第二节 桥面铺装及排防水设施,桥面铺装一般不作受力计算，宜设置4-5mm的钢筋网，铺装层对主梁受力有一定帮助作用,

17、01.12.2022,39,01.12.2022,40,第二节 桥面铺装及排防水设施,二、桥面横坡桥面横坡一般1.5%3%做法：墩台顶部倾斜(板桥、肋板式梁桥)三角垫层(装配式肋板式梁桥)结构设横坡(桥面较宽),桥面板,墩台顶,行车道板,01.12.2022,41,三、防水层对于防水程度要求高或桥面位于受拉区而可能出现混凝土开裂的梁式桥。类型洒布薄层沥青或改性沥青，其上撒布一层砂，经碾压形成沥青涂胶下封层；涂刷聚氨脂胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、氯丁胶乳等高分子聚合物涂胶；铺装沥青或改性沥青防水卷材，以及浸渍沥青的无纺土工布等做法。,第二节 桥面铺装及排防水设施,水泥量少,01.12.202

18、2,42,四、桥面排水系统 排水管设置数量桥面纵坡 2%, 桥长2%, 桥长 50 时1215米设一个；桥面纵坡 2%, 68米设一个；,第二节 桥面铺装及排防水设施,常用做法金属排水管混凝土排水管横向排水封闭式,01.12.2022,43,大样,1-泄水漏斗；2-泄水管；3-钢筋混凝土斜槽；4-横梁；5-纵向排水管；6-支撑结构；7-悬吊结构；8-支柱;9-弧形箍;10-吊杆,城市桥梁桥面板排水设施,01.12.2022,44,一、使用要求1. 能够适应桥梁温度变化、活载和混凝土收缩徐 变所引起的伸缩2. 桥面平坦，行驶性良好的构造3. 施工安装方便，且与桥梁结构联为整体4. 具有能够安全排

19、水和防水的构造5. 承担各种车辆荷载的作用6. 养护、修理与更换方便7. 经济价廉,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,45,二、类型1. 对接式伸缩缝,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,46,2. 钢制支承式伸缩缝,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,47,3.模数支承式伸缩缝,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,48,4. 无缝式伸缩缝,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,49,另：U型镀锌铁皮伸缩装置小型桥梁 钢梳齿板型伸缩装置中大型(40mm) 矩形橡胶条伸缩装置20-50mm 模数式大型 80-1040mm伸缩装置长期暴露于大气中，受车辆人群反复摩擦与

20、冲击，易损，损后导致跳车等不良现象桥规规定：对于多跨简支梁桥，桥面应做到连续，使得多孔简支梁桥在竖直荷载作用下的变形形态为简支或部分连续体系，在纵向水平荷载作用下属于连续体系,第三节 桥梁伸缩缝,01.12.2022,50,第三节 桥梁伸缩缝,采用连续构造，连续部分桥面易开裂,01.12.2022,51,第三节 桥梁伸缩缝,一期恒载：简支二期恒载：连续,01.12.2022,52,一、人行道与安全带人多人行道0.75米+0.5米的倍数人少安全带，0.250.5米高度0.250.4米做法：现浇与桥面连成整体 预制做成配件，现场组合安装 混合式部分装配和部分现浇混合,第四节 人行道、栏杆、护栏与灯

21、柱,01.12.2022,53,就地浇筑式人行道 cm,整体式人行道 cm,01.12.2022,54,01.12.2022,55,01.12.2022,56,二、栏杆、灯柱栏杆：设置在人行道上防止行人和非机动车梁掉入桥下栏杆高度不小于1.1米，按规范计算水平力做法： 全预制安装 现浇栏杆柱、预制安装扶手 近桥面伸缩缝处的栏杆应断开，扶手和柱变形自由灯柱一般均为预制安装 高出车到812m,第四节 人行道、栏杆、护栏与灯柱,01.12.2022,57,三、护栏 设置于人行道和车行道之间作用封闭沿线两側的作用具有吸收碰撞能量的作用种类刚性护拦半刚性护拦柔性护拦,第四节 人行道、栏杆、护栏与灯柱,0

22、1.12.2022,58,钢筋混凝土墙式护栏,01.12.2022,59,金属制护栏,01.12.2022,60,缆索护栏,01.12.2022,61,小 结,第三章 桥梁上的作用(荷载)分类：直接、间接；主要、次要；永久、可变、偶然永久作用(恒载)：重力、预加应力、土压力、 混凝土收缩徐变可变作用(活载)： 基本可变：汽车(车辆 车道)、人群、冲击力、 离心力、土侧压力(汽车) 其它可变：风、制动力、温度影响力、支座摩 阻力、流水及冰压偶然作用：地震力、船只和漂浮物撞击力、汽车撞击力.,01.12.2022,62,小 结,第三章 桥梁上的作用(荷载)作用效应组合：三种设计状况：持久、短暂和偶然两种极限状态设计： 承载力极限状态基本组合与偶然组合 正常使用极限状态短期组合与长期组合6种常见组合,01.12.2022,63,小 结,第四章 桥面布置与构造桥面布置：行车道、人行道、检修道和安全带桥面铺装与防排水设施 铺装：功用、要求、类型、做法. 横坡 防水层 排水系统 桥梁伸缩缝 使用要求 类型：对接式、钢制支承式、橡胶组合剪切式、模数支承式、无缝式 人行道、栏杆、护栏与灯柱,END,