桥梁结构上作用和作用效应
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桥梁结构上的作用和作用效应演示在桥梁结构中,各个部件承担着不同的作用和作用效应。
这些作用和作用效应相互作用,使得整座桥梁能够承载自身重量和外部荷载,保证桥梁的正常运行。
以下将讨论桥梁结构上主要的作用和作用效应。
1.承载作用:桥梁的最基本的功能就是承载行人、交通工具以及其他荷载的作用。
承载作用主要通过梁、墩、翼墙等部件来实现。
当行人或车辆通过桥梁时,其重量会通过桥梁的各个部件传递到地基上,同时梁体的自重也会对桥梁的承载能力产生影响。
因此,桥梁的各个部件需要具备足够的强度和刚度,以承受荷载的作用。
2.水平作用:在桥梁上承载行人和车辆的过程中,由于行人和车辆的力荷载的作用,桥梁结构会受到水平力的作用。
这种水平力主要通过梁和墩体来承载和传递。
为了保证桥梁的稳定性和安全性,桥梁结构需要具备足够的水平刚度,以抵抗水平力的作用。
3.纵向作用:桥梁结构上还会受到纵向作用的影响,主要包括温度变化引起的热膨胀和收缩作用、交通荷载的瞬时载荷、桥墩下沉引起的附加载荷等。
这些纵向作用会对桥梁结构的整体性能和力学行为产生影响,如引起桥梁的伸缩变形、振动和应力集中等。
因此,桥梁结构需要在设计和施工中考虑纵向作用的效应,采取相应的措施来减小不利影响,如设置伸缩缝、采用合适的材料和构造等。
4.风荷载:风荷载也是桥梁结构上常见的外部荷载作用。
当气流通过桥梁时,会对桥梁构件产生风压和风力的作用。
特别是在大跨度和高架桥梁中,由于横冲风的影响,风荷载会对桥梁的稳定性和安全性产生较大影响。
为了抵御风荷载,桥梁结构需要采取相应的措施,如增加构件截面尺寸、设置减风构造物、采用气动稳定性设计等。
除了上述作用和作用效应外,在桥梁结构的运行中还存在一些非正常的荷载作用,如地震、冰雪等自然灾害以及车辆事故等。
这些非正常荷载作用会对桥梁的安全性产生极大威胁,因此在桥梁的设计和施工中需要考虑这些外部荷载的影响,并进行相应的抗震、防火、防冰等措施。
总之,桥梁结构上的作用和作用效应是多种多样的,需要全面考虑各种荷载的作用效应、力学特性和结构性能,以确保桥梁的稳定性、安全性和寿命周期。
3.1.1 结构上的作用作用——是结构产生内力或变形的原因。
作用分为: 1)直接作用:荷载。
2)间接作用:砼收缩、温度变化、基础沉降、地震等。
作用效应:结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。
1 、荷载的分类永久荷载:在结构设计使用期间,其值不随时间而变化,或变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
可变荷载:在结构设计使用期内其值随时间而变化,其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
偶然荷载:在结构设计使用期内不一定出现,一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。
2 、荷载的标准值:荷载的基本代表值荷载的不定性——随机变量统计——具有一定概率的最大荷载值——荷载的标准值3.1.2 结构的功能要求1.结构的安全等级建筑物的重要程度、破坏时可能产生的后果严重与否,为三个安全等级。
2.结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。
结构的设计使用年限,是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
一般建筑结构的设计使用年限可为50 年。
总体而言,桥梁应比房屋的设计使用年限长,大坝的设计使用年限更长。
3.建筑结构的功能(1) 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形,在偶然事件( 如地震、爆炸等) 发生时和发生后保持必需的整体稳定性,不致发生倒塌。
(2) 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。
(3) 耐久性结构在正常维护条件下应有足够的耐久性,完好使用到设计规定的年限,即设计使用年限。
3.1.3 结构功能的极限状态极限状态——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这一特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态是有效状态和失效状态的分界。
是结构开始失效的界限。
极限状态分为:(1)承载能力极限状态:结构、构件达到最大承载能力或不适宜继续承载的变形状态(2)正常使用极限状态:结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态3.1.4 极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达:Z = R — SS ——荷载效应,它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和;R ——结构构件抗力当构件每一个截面满足S ≤R 时,认为构件是可靠的,否则认为是失效的。
桥梁的结构组成及作用分析2013年10月20日王平洪一、桥梁结构组成1.1桥梁结构由下部结构和上部结构组成。
1.2桥梁下部结构包括基础、桥墩和桥台.1.3桥梁上部结构是跨越桥孔的结构,包括桥梁的桥面系、桥道结构、承重结构(主梁、桁架和拱圈)、连接系、支座等。
二、桥梁基础的形式及适用条件2.1桥梁基础形式桥梁基础的形式主要包括:扩大基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙。
2.2受力作用特点及适用条件2.2.1扩大基础山地基反力承担全部上部荷载,将上部荷载通过基础分散至基础底面,使之满足地基承载力和变形的要求。
适用于地基承载力较好的各类土层,根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、挖掘机、爆破等设备与方法开挖2.2.2桩基础将作用于桩顶以上的结构物传来的荷载传到较深的地基持力层中去。
当荷载较大或桩数量较多时需在桩顶设承台将所有基桩联接成一个整体共同承担上部结构的荷载。
桩基础包括:沉桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩。
2.2.2.1 沉桩1)锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土。
2)振动沉桩法一般适用于砂土,硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土。
3)射水沉桩法适用在密实砂土,碎石土的土层中。
4)适用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆桩。
2.2.2.2钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层。
2.2.2.3挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层。
如空气污染物超标,必须采取通风措施2.2.3管柱它是一种深基础,埋入土层一定深度,柱底尽可能落在坚实土层或锚固于岩层中,作用在承台的全部荷载,通过管柱传递到深层的密实土或岩层上。
适用于岩层、紧密黏土等各类紧密土质的基底,并能穿过洛洞、孤石支承在紧密的土层或新鲜岩层上,不适用于有严重地质缺陷的地区,如断层挤压破碎带或严重的松散区域2.2.4沉井沉井是桥梁墩台常用的一种深基础型式,有较大的承载面积,可以穿过不同深度覆盖层,将基底放置在承载力较大的土层或岩面上,能承受较大的上部荷载。
第三章作用及作用效应组合第一节规范中有关作用的规定与计算作用于桥梁结构的作用分:永久作用、可变作用和偶然作用三类。
一、永久作用永久作用是指在结构使用期间,其量值不随时间而变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。
永久作用包括结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力、基础变位作用。
二、可变作用可变作用是指在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。
可变作用包括汽车荷载、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(均匀温度和梯度温度)作用。
三、偶然作用偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用。
偶然作用包括地震作用、船只或漂流物的撞击作用、汽车的撞击作用。
第二节作用的选定和作用效应组合一、作用的代表值永久作用和偶然作用的代表值是标准值。
可变荷载应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。
二、作用的设计值作用的设计值为作用的标准值乘以相应的分项系数。
三、作用效应组合1、公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时的作用(或荷载)效应组合1 )基本组合基本组合为永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其表达式如下:2)偶然组合偶然组合为永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。
偶然作用的效应分项系数取1.0;2、公路桥涵结构按正常使用极限状态的作用效应组合1)作用短期效应组合作用短期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,其表达值如下:2)2作用长期效应组合作用长期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其表达式如下:车道较多或桥梁很长时汽车货载效应应予以折减1、多车道横向折减的含义是,在桥梁多车道上行驶的汽车荷载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时,其同时处于最不利位置的可能性大小,显然,这种可能性随车道数的增加而减小,而桥梁设计时各个车道上的汽车荷载都是按最不利位置布置的,因此,计算结果应根据上述可能性的大小进行折减。