英国风荷载计算
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•工程设计•中英规范中船舶系缆力计算的对比中交上海港湾工程设计研究院有限公司宗嬪慧张±f [摘要]本文主要对比中英规范中有关船舶系缆力规定的差异,通过系缆力计算方法、船舶所受风荷载及船舶所受水流力三方面的分析,结合马来西亚沙巴州尿素出运码头实例,总结引起差异的影响因素,并得出结论。
[关键词]船舶荷载系缆力风荷载水流力船舶荷载是码头设计的主要荷载之一,对码头结构计算和桩基布置等都有较大影响。
由于目前的海外工程常要求按英国标准设计,本文主要对比中英两国规范中规定的船舶系缆力计算差异。
其中,中国规范釆用《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010),英国标准采用BS 6349系列规范的规定。
1计算方法1.1中国规范船舶系缆力计算方法按照《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)的相关规定,系缆力应考虑风和水流对船舶共同作用所产生的横向分力总和与纵向分力总和叭船舶系缆力示意图见图1。
N’=Nsin0式中:N—系缆力标准值(kN);K—受力不均匀系数;n—受力系船柱数目;a-系船缆水平投影与码头前沿线所形成的夹角(°);0—系船缆与水平面的夹角(°);N*、N,N—分别为系缆力的横向、纵向、竖向分力(kN);YFx、YFy—可能同时岀现横向、纵向分力总和(kN)。
除了按照上式规定计算外,规范还要求系缆力标准值不应小于表1和表2所列数值。
N=斷工匸,.严]rt I sin a x cos(3sin0Xcosa丿Nx二N sinacos0Ny=Ncosacos0表1海船系缆力标准值船舶载重量DW/t系缆力标准值/kN 1000150200020050003001000040020000500300005505000065080000750100000100012000011001500001300200000150025000020003000002000表2内河货船和驳船系缆力标准值船舶载重量DW/t系缆力标准值/kN DWW10030100VDWW50050500<DWWl0001001OOO<DWW20001502000VDWW30002003000VDWW50002501.2英国标准船舶系缆力计算方法根据《海工建筑物》BS6349第一分册、第四分册,系缆力计算主要分为排水量在20000t 以下的船舶和排水量超过20000t的船舶两大类。
设计计算DESIGN & CALCULATION高墩大跨梁桥风荷载计算方法及数值比较魏利军(中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安 710075)[摘要]抗风计算是桥梁设计中的一个重要环节,各国现行规范对风阻力计算有不同的规定和公式。
本文采用6种不同国家的规范,在不同地形、桥墩高度和梁长条件下,对大跨高墩梁桥进行了横向风荷载计算,并将这6种规范计算的横向风荷载墩底剪力和弯矩结果与抖振频域法计算的结果进行了比较。
结果表明,基于中国2015年公路桥涵设计通用规范、中国2018年的公路桥梁抗风设计规范、日本公路桥梁抗风设计手册、英国钢混桥梁荷载规范的B类地形的风荷载结果非常相似;而A类、C类和D类地形之间存在一定差异;2017年美国公路桥梁设计规范和中国2012年建筑结构荷载规范在各种地形上与其他4种规范存在显著差异。
我国建筑结构荷载规范的风荷载计算主要依赖建筑结构的经验参数,尺寸较大,对桥梁结构的适用性有限。
对于高墩大跨梁桥,如跨宽比或跨深比超过30,或墩高宽比超过10.7的桥梁,由于忽略了气动弹性力的影响,使用这些规范计算出来的风荷载通常低于实际风荷载数值,在设计这类桥梁时必须考虑到这一点。
[关键词]高墩大跨梁桥;风荷载;抗风设计规范;数值比较[中图分类号]U445.57 [文献标识码]B [文章编号]1001-554X(2023)05-0148-05 Calculation methods and numerical comparison of wind loads onlong-span beam bridges with high piersWEI Li-jun随着山区高速公路的建设,大跨径高墩梁桥的数量也越来越多。
风荷载对低墩中、短跨梁桥影响不大,但随着桥梁高度和跨径的增大,横向风荷载逐渐成为影响桥梁设计的最重要的限制因素。
风荷载一般由三部分组成:波动风的平均风效应、背景风效应和惯性效应(气动弹性力效应)。
第一章风、风速、风压和风荷载第一节风的基本概念风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
气流一遇到结构的阻塞,就形成高压气幕。
风速愈大,对结构产生的压力也愈大,从而使结构产生大的变形和振动。
结构物如果抗风设计不当,或者产生过大的变形会使结构不能正常地工作,或者使结构产生局部破坏,甚至整体破坏。
风引起对结构作用的风荷载,是各种工程结构的重要设计荷载。
风荷载对于高耸结构(如塔、烟囱、桅杆等)、高层房屋、桥梁、起重机、冷却塔、输电线塔、屋盖等高、细、长、大结构,常常起着主要的作用。
因而,风力的研究,对工程结构,特别对上述工程结构,是设计计算中必不可少的一部分。
对结构安全产生影响的是强风,可分为热带低压、热带风暴、台风或飓风、寒潮风暴、飑风、龙卷风等。
不同的季节和时日,町以有不同的风向,给结构带来不同的影响。
每年强度最大的风对结构影响最大,此时的风向常称为主导风向,可从该城市(地区)的风玫瑰图得出。
由于风玫瑰图是由气象台得出的,建筑所在地的实际风向可能与此不同,因而在结构风丁程上,除了某些参数需考虑风向外,一般都可假定最大风速出现在各个方向上的概率相同,以较偏于安全地进行结构设计。
关于需考虑风向的参数将在下面有关章节中加以说明。
风可以有一定的倾角,相对于水平一般最大可在±10°到—10°内变化。
这样,结构上除水平分风力外,还存在上下作用的竖向分风力。
竖向分风力对细长的竖向结构,例如烟囱等,一般只引起竖向轴力的变化,对这类工程来讲并不重要,因而只有像大跨度屋盖和桥梁结构,竖向分风力才应该引起我们的注意。
但其值也较水平风力为小,但属于同一数量级。
根据大量风的实测资料可以看出,在风的时程曲线中,瞬时风速。
包含两种成分:一种是长周期部分,其值常在10min以上;另一种是短周期部分,常只有几秒左右。
图1—1是风从开始缓慢上升至稳定值后的一个时程曲线示意图。
根据上述两种成分,实用上常把风分为平均风(即稳定风)和脉动风(即阵风脉动)来加以分析。
风荷载计算方法
风荷载计算是指根据建筑物高度、结构形式、地理位置、建筑物
表面积、风速等参数,计算出风力对建筑物产生的作用力,以确定建
筑物在风力作用下的稳定性和安全性。
风荷载计算是建筑结构设计的
重要基础计算,对保证建筑物的安全性和稳定性具有极为重要的意义。
计算风荷载的方法主要采用美国标准和欧洲标准两种方法。
美国标准采用ASCE7标准,根据建筑物的形状、高度、地理位置、建筑物表面积、风速等参数参考标准的风荷载量进行计算。
首先根据
不同的地区选择适用的地区风速,然后按照建筑的高度和类型选择适
当的风荷载系数,利用公式计算出所需的风荷载。
欧洲标准采用Eurocode 1标准,根据建筑物的高度、风速、地形
等参数确定风压力大小,并根据建筑物的形状和功能,采用不同的计
算公式进行计算。
首先根据不同的地区选择适用的地区风速,然后根
据建筑物的高度、形状和暴露面积,采用对应的风荷载系数计算风压
力大小。
计算结果通常以单位面积上的风荷载或风压力表示。
无论是美国标准还是欧洲标准,计算风荷载都需要考虑到建筑物
的结构特征、地理环境和气象情况等因素,以获取合理的结果。
同时,风荷载计算也需要考虑到建筑物在不同时期产生的不同风荷载,以便
为结构设计提供全面且准确的参考数据。
总之,风荷载计算是建筑工程设计中不可或缺的一部分,对保证
建筑物的稳定性和安全性具有非常重要的意义。
了解并运用标准的计
算方法能够为工程师们提供准确的数据,同时也能够提高建筑物的抗
风能力和设计质量,从而提高建筑物在自然灾害等情况下的防护能力。
8风荷载8.1 风荷载标准值及基本风压影响结构风荷载因素较多,计算方法也可以有多种多样,但是它们将直接关系到风荷载的取值和结构安全,要以强制性条文分别规定主体结构和围护结构风荷载标准值确实定方法,以到达保证结构安全的最低要求。
对于主要受力结构,风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在高层建筑和高耸结构等悬臂型结构的风振计算中,往往是第1振型起主要作用,因而我国与大多数国家相同,采用后一种表达形式,即采用平均风压乘以风振系数βz ,它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应,其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。
对非悬臂型的结构,如大跨空间结构,计算公式〔8,1.1-1〕中风荷载标准值也可理解为结构的静力等效风荷载。
对于围护结构,由于其刚性一般较大,在结构效应中可不必考虑其共振分量,此时可仅在平均风压的基础上,近似考虑脉动风瞬间的增大因素,可通过局部风压体型系数μsl 和阵风系数βgz 来计算其风荷载。
基本风压确实定方法和重现期直接关系到当地基本风压值的大小,因而也直接关系到建筑结构茌风荷载作用下的安全,必须以强制性条文作规定。
确定基本风压的方法包括对观测场地、风速仪的类型和高度以及统计方法的规定,重现期为50年的风压即为传统意义上的50年一遇的最大风压。
基本风压w 0是根据当地气象台站历年来的最大风速记录,按基本风速的标准要求,将不同风速仪高度和时次时距的年最大风速,统一换算为离地10m 高,自记10min 平均年最大风速数据,经统计分析确定重现期为50年的最大风速,作为当地的基本风速υ0,再按以下贝努利公式计算得到:20021ρυ=w 详细方法见本标准附录E 。
对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构,以及自重较轻的钢木主体结构,这类结构风荷载很重要,计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定,因此基本风压应适当提高。
第一章风、风速、风压和风荷载第一节风的基本概念风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
气流一遇到结构的阻塞,就形成高压气幕。
风速愈大,对结构产生的压力也愈大,从而使结构产生大的变形和振动。
结构物如果抗风设计不当,或者产生过大的变形会使结构不能正常地工作,或者使结构产生局部破坏,甚至整体破坏。
风引起对结构作用的风荷载,是各种工程结构的重要设计荷载。
风荷载对于高耸结构(如塔、烟囱、桅杆等)、高层房屋、桥梁、起重机、冷却塔、输电线塔、屋盖等高、细、长、大结构,常常起着主要的作用。
因而,风力的研究,对工程结构,特别对上述工程结构,是设计计算中必不可少的一部分。
对结构安全产生影响的是强风,可分为热带低压、热带风暴、台风或飓风、寒潮风暴、飑风、龙卷风等。
不同的季节和时日,町以有不同的风向,给结构带来不同的影响。
每年强度最大的风对结构影响最大,此时的风向常称为主导风向,可从该城市(地区)的风玫瑰图得出。
由于风玫瑰图是由气象台得出的,建筑所在地的实际风向可能与此不同,因而在结构风丁程上,除了某些参数需考虑风向外,一般都可假定最大风速出现在各个方向上的概率相同,以较偏于安全地进行结构设计。
关于需考虑风向的参数将在下面有关章节中加以说明。
风可以有一定的倾角,相对于水平一般最大可在±10°到—10°内变化。
这样,结构上除水平分风力外,还存在上下作用的竖向分风力。
竖向分风力对细长的竖向结构,例如烟囱等,一般只引起竖向轴力的变化,对这类工程来讲并不重要,因而只有像大跨度屋盖和桥梁结构,竖向分风力才应该引起我们的注意。
但其值也较水平风力为小,但属于同一数量级。
根据大量风的实测资料可以看出,在风的时程曲线中,瞬时风速。
包含两种成分:一种是长周期部分,其值常在10min以上;另一种是短周期部分,常只有几秒左右。
图1—1是风从开始缓慢上升至稳定值后的一个时程曲线示意图。
根据上述两种成分,实用上常把风分为平均风(即稳定风)和脉动风(即阵风脉动)来加以分析。
BS5400与JTG D60汽车荷载的比较摘要 本文通过介绍英国规范BS5400:1988关于汽车荷载的规定,并将其与中国现行《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004的汽车荷载进行比较,分析两者之间的异同,以期为国内设计施工人员利用BS5400规范进行桥梁设计提供依据。
通过对一个标准车道额定荷载、车道布置及荷载组合等方面进行比较分析,总体上BS5400中汽车荷载取值标准高于JTG D60。
关键词 汽车荷载 车道荷载 车道布置 荷载组合1 引言海外桥梁工程设计中常需用到BS5400:1988系列规范,其荷载取值与现行国家相关标准有一定的差异,给设计人员准确应用带来困惑。
BS5400共分10个部分,关于汽车荷载及荷载组合的规定见于BS5400:part2,即第二部分。
本文将BS5400与JTG D60中相关荷载取值规定作比较,分析两者的异同。
2 额定荷载(一个标准车道的荷载标准值)BS5400:part2中的汽车荷载包括HA 荷载和HB 荷载[1]。
额定的HA 荷载由UDL (均布荷载)和KEL (集中荷载)组成,如图1所示。
图1 HA 加载图示UDL 根据加载长度L 的不同分为以下形式: 30L m ≤时30/U D L kN m =;30L m>时0.4751151()/U D LkN mL=,但不小于9/kNm。
额定的HB 荷载为特殊车辆荷载,为4个轴16个车轮的车载。
一个单位的HB 荷载为每个轮重2.5kN ,每个轴重4×2.5=10kN 。
HB 荷载最小为25个单位,如有确切的依据时可增加到45个单位。
车辆总宽度为3.5m ,总长度按最不利效应分别取10、15、20、25或30m ,其对应的两内轴间隔分别取6、11、16、21或26m 。
HB 荷载的平面和车轮布置如图2所示。
图2 HB 荷载布置图JTG D60[2]公路-I 级车道荷载由均布荷载和集中荷载组成,如图3所示。
条文说明088风荷载8.1 风荷载标准值及基本风压8.1.1 影响结构风荷载因素较多,计算方法也可以有多种多样,但是它们将直接关系到风荷载的取值和结构安全,要以强制性条文分别规定主体结构和围护结构风荷载标准值的确定方法,以达到保证结构安全的最低要求。
对于主要受力结构,风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在高层建筑和高耸结构等悬臂型结构的风振计算中,往往是第1振型起主要作用,因而我国与大多数国家相同,采用后一种表达形式,即采用平均风压乘以风振系数βz ,它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应,其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。
对非悬臂型的结构,如大跨空间结构,计算公式(8,1.1-1)中风荷载标准值也可理解为结构的静力等效风荷载。
对于围护结构,由于其刚性一般较大,在结构效应中可不必考虑其共振分量,此时可仅在平均风压的基础上,近似考虑脉动风瞬间的增大因素,可通过局部风压体型系数μsl 和阵风系数βgz 来计算其风荷载。
8.1.2 基本风压的确定方法和重现期直接关系到当地基本风压值的大小,因而也直接关系到建筑结构茌风荷载作用下的安全,必须以强制性条文作规定。
确定基本风压的方法包括对观测场地、风速仪的类型和高度以及统计方法的规定,重现期为50年的风压即为传统意义上的50年一遇的最大风压。
基本风压w 0是根据当地气象台站历年来的最大风速记录,按基本风速的标准要求,将不同风速仪高度和时次时距的年最大风速,统一换算为离地10m 高,自记10min 平均年最大风速数据,经统计分析确定重现期为50年的最大风速,作为当地的基本风速υ0,再按以下贝努利公式计算得到:20021ρυ=w 详细方法见本规范附录E 。
对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构,以及自重较轻的钢木主体结构,这类结构风荷载很重要,计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定,因此基本风压应适当提高。
bs8118-1991BS8118-1991是英国标准协会(BSI)发布的一项建筑结构设计标准,适用于钢结构和混凝土结构的设计。
该标准于1991年发布,是BS8118系列标准的第二版,取代了1985年发布的第一版。
BS8118-1991标准主要包括以下章节:第一章:引言该章节介绍了本标准的适用范围、目的和主要内容,以及与其他标准的关系。
第二章:符号和定义该章节列出了本标准中使用的符号和定义,以便读者理解和使用本标准。
第三章:荷载和荷载组合该章节介绍了建筑结构设计中使用的各种荷载类型和荷载组合,包括永久荷载、可变荷载、风荷载、地震荷载等。
第四章:材料性能该章节介绍了建筑结构设计中使用的材料性能,包括钢材、混凝土、预应力混凝土等。
第五章:设计方法该章节介绍了建筑结构设计中使用的设计方法,包括极限状态设计、工作状态设计、疲劳设计等。
第六章:构件设计该章节介绍了建筑结构设计中各种构件的设计方法,包括梁、柱、框架、板、墙等。
第七章:连接设计该章节介绍了建筑结构设计中各种连接的设计方法,包括焊接、螺栓连接、铆接等。
第八章:结构稳定性设计该章节介绍了建筑结构设计中结构稳定性的设计方法,包括平面稳定、轴向稳定、弯曲稳定等。
第九章:地震设计该章节介绍了建筑结构设计中地震设计的方法和要求,包括地震荷载计算、结构抗震性能等。
第十章:防火设计该章节介绍了建筑结构设计中防火设计的方法和要求,包括防火材料、防火构造等。
第十一章:施工和验收该章节介绍了建筑结构设计中施工和验收的方法和要求,包括施工质量控制、验收标准等。
总之,BS8118-1991标准是一份全面的建筑结构设计标准,涵盖了建筑结构设计中的各个方面,对于保证建筑结构的安全和可靠性具有重要的意义。
《公路桥梁抗风设计规范》概要及大跨桥梁的抗风对策项海帆陈艾荣摘要:随着我国桥梁工程的不断发展,迫切需要编制适合我国国情的《公路桥梁抗风设计规范》。
本文介绍了该规范编制中的几个主要问题,其中包括基本风速图和风压图、风荷载的表达方式、桥梁动力稳定性检验和风洞试验要求等,此外,还讨论了大跨桥梁成桥和施工阶段的各种抗风对策。
关键词:桥梁抗风、设计规范0. 前言1999年10月,江阴长江大桥正式建成通车标志着中国有了第一座超千米的悬索桥,同时也成为世界上能够建造千米级大桥的第六个国家。
自从80年代初中国改革开放以来,中国已建成了一百余座各种类型的斜拉桥,成为世界上建造斜拉桥最多的国家。
如果把即将于2001年建成的南京长江二桥和福州闽江大桥统计在内,在跨度超过500m的世界斜拉桥中中国的斜拉桥已占有十分重要的地位。
1996年我国人民交通出版社出版了我国第一部由同济大学和中交公路规划设计院编写的《公路桥梁抗风设计指南》,几年来已被广泛用于多座大路桥梁的抗风设计中。
在此基础上,受交通部的委托,同济大学、中交公路规划设计院、中央气象研究院以及西安公路交通大学针对其中的几个关键问题进行了专题研究,为形成最终的《公路桥梁抗风设计规范》奠定了基础。
这几个专题的内容以及通过多次修改形成的报批稿的目录如表1所示。
本文将主要介绍该规范编制中的几个主要问题,其中包括基本风速的确定、风荷载的表达方式、桥梁动力稳定性检验和风洞试验要求等二、全国基本风速图和风压图基本风速定义为桥梁所在地区的开阔平坦地貌条件下,地面以上10m高度处,100年重现期的10min平均年最大风速。
本次规范编制,采用我国657个基本台站1961年至1995年间自己记录的风速资料,以极值I型分布曲线进行拟合,将基准高度从原来的20m高改为10m 高,并考虑100年重现期,得到相应各气象台站百年一遇的最大风速值。
鉴于目前我国有相当多的气象台站,由于近年来城市建设的快速发展,使得台站环境不能满足空旷无遮挡的要求,致使风速记录明显受人为因素的影响而偏小。
船舶所受风荷载国内外规范对比分析
陈志乐;杨静思
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】船舶系缆力是码头结构设计和系船柱选型的重要条件,风、流、浪为船舶系缆力主要控制因素。
针对国内外码头设计规范中船舶系缆力的计算方法差异,选
取了码头结构设计常用的国内外规范(中国JTS规范、西班牙ROM规范、OCIMF 指南、英国BS 6349规范)对船舶所受风荷载的计算公式进行对比分析,并结合工程实例对不同风向角下的风荷载进行了计算。
结果表明:1)不同规范在船舶适应范围、风速选取、船舶受风面积、风压修正系数方面存在明显差异。
2)ROM计算得出的30万吨级油船的风荷载最大,JTS计算结果最小。
【总页数】5页(P70-74)
【作者】陈志乐;杨静思
【作者单位】中交水运规划设计院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U656;U661.3
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4.基于等效风振力
的结构风振内力计算——关于我国荷载规范中有关风荷载理论的分析5.港口工程中船舶所受风荷载的理论计算分析
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海莫斯定律
【原创版】
目录
1.海莫斯定律的定义和背景
2.海莫斯定律的公式和原理
3.海莫斯定律的应用领域
4.海莫斯定律的意义和价值
正文
海莫斯定律,又称海莫斯定理,是由英国物理学家海莫斯(Hemholt)于 1912 年提出的一个物理定律。
这一定律主要描述了在流体或气体中,某一点的流速与该点的压力之间存在着一定的关系。
具体来说,流速较快的地方压力较小,流速较慢的地方压力大。
这一定律对于理解和分析流体动力学现象具有重要的意义。
海莫斯定律的公式为:V = √(2gh),其中 V 代表流速,g 代表重力加速度,h 代表流体高度。
通过这个公式,我们可以计算出流体在不同高度上的流速。
原理上,海莫斯定律是基于质量守恒和动量守恒的理论推导得出的。
海莫斯定律在许多领域都有广泛的应用。
在建筑、航空、航天、水利等领域,人们需要了解流体的运动状态,以便进行合理的设计和优化。
海莫斯定律可以为这些领域提供重要的理论依据。
例如,在建筑领域,根据海莫斯定律可以计算建筑物的风荷载,以确保建筑物的稳定性;在航空航天领域,海莫斯定律可以帮助研究人员设计更高效的飞行器和发动机;在水利领域,海莫斯定律有助于优化河道治理和水利工程的设计。
总的来说,海莫斯定律在科学研究和实际应用中具有重要的意义和价值。