荷载组合分类
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桥面的荷载的分类与组合
1.荷载的分类
作用在桥梁上的荷载主要有:
(1)恒载(静荷载及永久荷载)。
包括桥梁上部结构物自重及附属设备重、填土重及土压力等。
(2)车辆荷载(活荷载)及其影响力。
包括车辆荷载及其产生的冲击力、制动力以及所引起的土侧压力等。
(3)其它荷载及外力。
包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。
2.荷载组合
桥梁的荷载组合常有两种:
(1)主要荷载组合。
由恒载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成。
(2)附加荷载组合。
①由恒载和平板挂车或履带车荷载组成(又称验算荷载组合);②由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几种荷载和外力组成。
标签:桥面的荷载的分类与组合恒载车辆荷载其它荷载及外力主要荷载组合附加荷载组合。
3 荷载分类和荷载组合荷载分类和荷载代表值结构的荷载可分为以下三类:1,永久荷载,例如结构自重、土压力、预应力等。
2,可变荷载,例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。
3,偶然荷载,例如爆炸力、撞击力等。
建筑结构设计时,对不同荷载应采纳不同的代表值。
对永久荷载应采纳标准值作为代表值。
对可变荷载应依照设计要求采纳标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
对偶然荷载应按建筑结构利用的特点确信其代表值。
确信可变荷载代表值时应采纳50年设计基准期。
荷载的标准值,应按本标准各章的规定采纳。
承载能力极限状态设计或正常利用极限状态按标准组合设计时,对可变荷载应按规定的荷载组合采纳荷载的组合值或标准值作为其荷载代表值。
可变荷载的组合值,应为可变荷载的标准值乘以荷载组合值系数。
正常利用极限状态按频遇组合设计时,应采纳可变荷载的频遇值或准永久值作为其荷载代表值;按准永久组合设计时,应采纳可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。
可变荷载的频遇值,应为可变荷载标准值乘以频遇值系数。
可变荷载准永久值,应为可变荷载标准值柔以准永久值系数。
荷载组合建筑结构设计应依照利用进程中在结构上可能同时显现的荷载,按承载能力极限状态和正常利用极限状态别离进行荷载组合,并应取各自的最不利的组合进行设计。
关于承载能力极限状态,应按荷载的大体组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值,并应采纳以下设计表达式进行设计:d d R S ≤0γ 式中:γ0——结构重要性系数,应按各有关结构设计标准的规定采纳;S d ——荷载组合的效应设计值;R d ——结构构件抗力的设计值,应按各有关建筑结构设计标准的规定确信。
荷载大体组合的效应设计值S d ,应从以下荷载组合值中取用最不利的效应设计值确信:1,由可变荷载操纵的效应设计值,应按下式进行计算:∑∑==++=mjniQik ci Li Qi k Q L Q Gjk Gj d S S S S 12111ψγγγγγ 式中:γGj——第j 个永久荷载的分项系数,应按本标准第条采纳;γQi ——第i 个可变荷载的分项系数,其中γQ1为主导可变荷载Q 1的分项系数,应按本标准第条采纳;γLi ——第i 个可变荷载考虑设计利用年限的调整系数,其中γL1为主导可变荷载Q 1考虑设计利用年限的调整系数;S Gjk ——按第j 个永久荷载标准值G jk 计算的荷载效应值;S qik ——按第i 个可变荷载标准值Q ik 计算的荷载效应值,其中S Q1k 为诸可变荷载效应中起操纵作用者;ψcj ——第i 个可变荷载Q i 的组合值系数; m ——参与组合的永久荷载数; n ——参与组合的可变荷载数。
中华人民共和国国标《建筑构造荷载规范》GB 50009一2023局部修订条文及条文阐明3.1 荷载分类和荷载代表值3.2 荷载组合对于基本组合,荷载效应组合旳设计值 S 应从下列组合值中取最不利值确定: 1)由可变荷载效应控制旳组合:∑=++=ni Qik Ci Qi k Q Q Gk G S S S S 211ψγγγ (-1)式中 γG ——永久荷载旳分项系数,应按第 条采用;γQ i ——第 i 个可变荷载旳分项系数,其中 γQ1 为可变荷载 Q 1 旳分项系数,应按第 条采用;S Gk ——按永久荷载原则值G k 计算旳荷载效应值;S Q i k ——按可变荷载原则值Q i k 计算旳荷载效应值,其中S Q1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者;ψc i ——可变荷载Q i 旳组合值系数,应分别按各章旳规定采用; n ——参与组合旳可变荷载数。
2)由永久荷载效应控制旳组合:∑=+=ni Qik Ci Qi Gk G S S S 1ψγγ (-2)注:1 基本组合中旳设计值仅合用于荷载与荷载效应为线性旳状况。
2 当对S Q1k 无法明显判断时,逐次以各可变荷载效应为S Q1k ,选其中最不利旳荷载效应组合。
3 (取消此注)。
基本组合旳荷载分项系数,应按下列规定采用:1.永久荷载旳分项系数:1)当其效应对构造不利时—对由可变荷载效应控制旳组合,应取1.2;—对由永久荷载效应控制旳组合,应取1.35;2)当其效应对构造有利时旳组合,应取1.0。
2. 可变荷载旳分项系数:—一般状况下应取1.4;—对原则值不不大于4kN/m2旳工业房屋楼面构造旳活荷载应取1.3。
3. 对构造旳倾覆、滑移或漂浮验算,荷载旳分项系数应按有关旳构造设计规范旳规定采用。
4 楼面和屋面活荷载民用建筑楼面均布活荷载旳原则值及其组合值,频遇值和准永久值系数,应按表4.1.1旳规定采用。
表4.1.1 民用建筑楼面均布活荷载原则值及其组合值、频遇值和准永久值系数注:1. 本表所给各项活荷载合用于一般使用条件,当使用荷载较大或状况特殊时,应按实际状况采用。
建筑结构荷载规范[附条文说明] GB 50009-2012建筑结构荷载规范Load code for the design of building structuresGB 50009-20123 荷载分类和荷载组合3.1 荷载分类和荷载代表值3.1.1 建筑结构的荷载可分为下列三类:1 永久荷载,包括结构自重、土压力、预应力等。
2 可变荷载,包括楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。
3 偶然荷载,包括爆炸力、撞击力等。
3.1.2 建筑结构设计时,应按下列规定对不同荷载采用不同的代表值:1 对永久荷载应采用标准值作为代表值;2 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值;3 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
3.1.3 确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期。
3.1.4 荷载的标准值,应按本规范各章的规定采用。
3.1.5 承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时,对可变荷载应按规定的荷载组合采用荷载的组合值或标准值作为其荷载代表值。
可变荷载的组合值,应为可变荷载的标准值乘以荷载组合值系数。
3.1.6 正常使用极限状态按频遇组合设计时,应采用可变荷载的频遇值或准永久值作为其荷载代表值;按准永久组合设计时,应采用可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。
可变荷载的频遇值,应为可变荷载标准值乘以频遇值系数。
可变荷载准永久值,应为可变荷载标准值乘以准永久值系数。
3.2 荷载组合3.2.1 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合,并应取各自的最不利的组合进行设计。
3.2.2 对于承载能力极限状态,应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值,并应采用下列设计表达式进行设计:式中:γ0——结构重要性系数,应按各有关建筑结构设计规范的规定采用;Sd——荷载组合的效应设计值;Rd——结构构件抗力的设计值,应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。
荷载分类和组合试题下载1、计算檩条承受的雪荷载条件:某仓库屋盖为粘土瓦、木望板、木椽条、圆木檩条、木屋架结构体系,其剖面如图1.4.1所示,屋面坡度α=26.56°(26°34′),木檩条沿屋面方向间距1.5m,计算跨度3m,该地区基本雪压为0.35kN/m2。
要求:确定作用在檩条上由屋面积雪荷载产生沿檩条跨度的均布线荷载标准值。
2、最大轮压产生的吊车梁最大弯矩准永久值(未乘动力系数)条件:跨度6m的简支吊车梁,其自重及轨道,联结件重的标准值为5.8kN/m,计算跨度l0=5.8m,承受二台A5级起重量10t的电动吊钩桥式吊车(上海起重运输机械厂生产),吊车跨度L k=16.5m,中级工作制。
吊车主要技术参数见表1.3.4。
要求:由吊车最大轮压产生的吊车梁正截面最大弯矩准永久值。
3、钢吊车梁的最大轮压设计值和横向水平荷载设计值条件:厂房中列柱,柱距12m,柱列两侧跨内按生产要求分别设有重级工作制软钩吊车两台,吊车起重量Q=50/10t,横行小车重g=15t,吊车桥架跨度L k=28.5m,每台吊车轮距及桥宽如图1.3.12所示,最大轮压Pmax=470kN(标准值)。
已确定吊车梁采用Q345钢,截面尺寸(无扣孔)如图1.3.13所示。
要求:确定轮压设计值和横向水平荷载设计值4、计算屋面板承受的雪荷载条件:某单跨带天窗工业厂房,屋盖为1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板、预应力混凝土屋架承重体系,当地的基本雪压为0.4kN/m2,其剖面图见图1.4.2。
要求:确定设计屋面板时应考虑的雪荷载标准值。
5、设计会议室楼面梁时楼面活荷载的折减条件:某会议室的简支钢筋混凝土楼面梁,其计算跨度l0为9m,其上铺有6m×1.2m(长×宽)的预制钢筋混凝土空心板(图1.2.3)。
要求:求楼面梁承受的楼面均布活荷载标准值在梁上产生的均布线荷载。
6、设计车库楼面梁时楼面活荷载的折减条件:某停放轿车的停车库钢筋混凝土现浇楼盖,单向板、主次梁结构体系(图1.2.5)。
第二节重力坝的荷载及其组合一、荷载荷载 -----→作用不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、温度、孔隙水压力等;偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水位下的水压力等.可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间变化与平均值之比不可忽略的作用。
作用在重力坝上的主要荷载有:坝体自重、上下游坝面上的水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、地震荷载及冰压力等(图2.3).图2.3 重力坝上作用力示意图自重坝体自重是重力坝的主要荷载之一。
W=γ×A+ωω--坝上永久设备重①沿坝基面滑动,仅计坝体重量;②沿深层滑动,需计入滑体内岩体重;③用有限单元法计算时,应计入地基初始应力的影响;假定:1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh2°水平应力σ(x)=λγh3°剪应力τ(xy)=0静水压力1°上游面垂直2°上游面倾斜①挡水坝段②溢流坝段3°水的容重①清水γ②浑水γ(按实际情况考虑)扬压力(含坝基和坝体内扬压力)*坝基扬压力:坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力;②由水头差引起的渗透压力.渗透压力从上游向下游逐渐消减,其变化呈抛物线分布。
扬压力对坝体稳定不利. 见图2.4为减小扬压力需采取工程措施:设帷幕.用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、厚度、灌浆质量、排水孔直径、间距、深度等因素。
. 设排水.见图2.5.图2.4 无防渗排水措施时坝底扬压力分布图2.5有防渗排水时坝底扬压力分布规范规定:河床坝段:α=0.2~0.3岸坡坝段:α=0.3~0.4需要指出:原型观测资料表明:扬压力因受泥沙淤积的影响随时间延长而减小,对稳定有利。
坝体内扬压力:坝体混凝土也具有一定的渗透性,在水头作用下,库水仍然会从上游坝面渗入坝体,并产生扬2.6.压力,见图4、动水压力溢流坝泄水时,溢流面上作用有动水压力,其中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小,可忽略不计。
荷载组合
科技名词定义
中文名称:
荷载组合
英文名称:
loading assumption
定义:
根据国家标准、法规、当地气象数据等确定的用于线路设计的荷载条件的组合。
所属学科:
电力(一级学科) ;输电线路(二级学科)
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
荷载组合(loading combinations)指的是根据桥涵特性、使用要求、桥位处自然条件、荷载发生频率等,由规范规定在设计时应考虑可能在结构上同时出现的若干荷载。
正文
荷载组合是荷载效应组合的简称。
指各类构件设计时不同极限状态所应取用的各种荷载及其相应的代表值的组合。
应根据使用过程中可能同时出现的荷载进行统计组合,取其最不利情况进行设计。
以往对荷载组合主要是凭借工程设计经验,采用能被工程界广泛接受的荷载组合系数来表达。
近年来,在荷载统计分析研究方面,由于引用了随机过程作为可变荷载的概率模型,使荷载随时间而变异的客观现实逐渐得到反映,从而有可能在基于概率理论的基础上,提出荷载组合的各种实用方法。
完善的理论还有待发展。
现今能供实用的荷载组合理论,主要是将各种荷载简化成比较简单的随机过程概率模型。
对常遇的各种荷载,一般可用三种典型的荷载随机过程概率模型,即荷载随时间变化的样本函数来描述:
①永久荷载。
在设计基准期T内保持恒定的量值,随时间的变化很小,也即荷载出现的概率p=1,重现次数r=1,其样本函数如图1a。
荷载组合
②持续可变荷载。
在设计基准期T内的重现次数r>1(荷载一次持续施加于结构上的时段长度为τ,而
荷载组合
在设计基准期T内重现次数为r,即r=T/τ),在每一时段内出现的概率p≥0,其样本函数如图1b。
③瞬时可变荷载。
在设计基准期T内的重现次数r很多,但持续时间短,在每时段内出现的概率p也很小,其样本函数如图1c。
其中可变荷载的出现或变动的时刻,一般可按泊松过程考虑,其荷载的持续时间也可采用各种不同的统计规律。
当进行荷载组合时,可以按上述荷载随机过程概率模型进行线性叠加,以求得设计基准期内最大荷载效应概率分布,如果直接应用随机过程组合理论,分析过程极为复杂,目前仅仅在有限的范围内应用。
一般在工程结构上采用的荷载组合方法是将各种可变荷载进一步统一地模型化为等时段矩形波函数。
将每一个可变荷载Qi在设计基准期T内划分为ri个相等的基本时段τi,ri=T/τi,在每个基本时段内,该荷载被认为是随机变量,其幅值不变,如图2所示。
在设计基准期内最大荷载的概率分布函数,一般可用下式计算:
荷载组合
F惃(x)=【FQ(x)】m
式中F惃(x)为设计基准期内最大荷载QT的概率分布函数;FQ(x)为任意时点荷载Q的概率分布函数;m为
荷载组合
设计基准期内荷载平均出现次数,m=pr。
根据上述假定,使各种荷载的随机过程叠加可近似地按下述组合规则用荷载随机变量求和来处理,比较简便。
荷载的组合规则是将n个可变荷载Qi按其ri的递增次序排列,即r1≤r2≤…≤rn,并要求ri/ri-1为正整数。
组合时依序取Qi在【0,T】内的最大荷载的概率分布,同时应对出现次数大于ri的其他荷载Qi+1,Qi+2,…,Qn,则分别取τi,τi+1,…,τn-1时段内的最大荷载概率分布,
而组合后的最大荷载为n项随机变量之和,其概率分布函数可通过各项随机变量概率分布函数Fi(x) 的卷积求得。
如此依序进行,n个可变荷载可获得n种以上的组合。
当n=3,图3给出四项可能的荷载不利组合,其组合的概率分布F惃(x)可分别按下列卷积方法求得:①F惃(x)=【F怅(x)】r1*【F闷(x)】r2/r1*【F悹(x)】r3/r2②F惃(x)=【F怅(x)】r1*【F闷(x)】*【F悹(x)】r3/r1③F惃(x)=【F怅(x)】*【F闷(x)】r2*【F悹(x)】r3/r2④F惃(x)=【F怅(x)】*【F闷(x)】*【F悹(x)】r3 荷载组合。
荷载组合
式中F怅(x),F闷(x),F悹(x)分别为荷载Q1,Q2,Q3在其基本时段内的概率分布,*为卷积运算符号。
最后即根据各种不利的荷载组合,计算结构的可靠指标,取其最小者为该结构上的最不利荷载组合,作为控制设计的依据。
荷载的组合分类
根据各种荷载的重要性,荷载的组合分为六类:组合Ⅰ-Ⅵ:
组合Ⅰ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种相组合;
组合Ⅱ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种和其它可变荷载的一种或几种相
组合;
组合Ⅲ:平板挂车或履带车,与结构重量、预加应力、土的重力及土侧压力的一种或几种相组合;
组合Ⅳ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种和偶然荷载中的船只或漂流物的
撞击力相组合;
组合Ⅴ:桥涵在进行施工阶段的验算时,根据可能出现的施工荷载(如结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥
的单向推力等)进行组合;
构件在吊装时,其自重应乘以动力系数1.2或0.85,并可视构件具体情况适当增减;
组合Ⅵ:结构重力、预加应力、土重及土侧压力中的一种或几种与地震力相组合。
结构设计
荷载组合详解
Wizard
荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么?分别用在什么情况下?
Idarc
1)基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合,它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合,荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同,这是新规范不同老规范的地方,它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中,除了基本组合外,还针对于排架、框架等结构,又给出了简化组合。
2)标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同,主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中,可变荷载采用标准值,即超越概率为5%的上分位值,荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
应用
频遇组合是新引进的组合模式,可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数(该系数小于组合值系数),其值是这样选取的:考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10%左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小,如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来,所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同,其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内,可变荷载超越荷载准永久值的概率在50%左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是:对于裂缝控制等级为2级的构件,要求按照标准组合时,构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值,在按照准永久组合时,要求不出现拉应力。