武汉理工大学交通学院2011级桥梁工程课程设计(7)

可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，或其变化值与平均值相比不可忽略的作用。这些作用包括有汽车荷载的冲击力、离心力、制动力及其引起的土侧压力，

人群荷载，风荷载，流水压力，冰压力，温度作用和支座摩阻力十一种。

偶然作用是指在结构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，具体可包括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用。

4.3.2 组合原理及规律

公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计。该设计体系规定了桥涵结构的两种极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态设计体现着重体现桥涵结构的安全性，正常使用极限状态设计则体现实用性和耐久性。对于这两种极限状态，应按相应的作用效应组合规律进行组合：1) 只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应组合，当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合；2) 当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合；3) 施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑；4) 多个偶然作用不同时参与组合。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D62——2004）第4.1.6、4.1.7条规定组合如下： (1)承载能力极限状设计时作用效应的基本组合

基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，其基本表达式为：

?0Sud式中：

n?m?? （4-10） ??0??S??S???SQ1Q1kC?QjQjk???GiGiKj?2?i?1??0 ——桥梁结构重要性系数，取1.1；

Sud

——作用效应（其中汽车计入冲击系数）基本组合设计值； ——第i 个永久作用效应的分项系数，取1.2；

?QiSGiK——第i 个永久作用效应的标准值；

?Q1SQ1k——汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）的分项系数，取1.4； ——汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）的标准值；

?Qj——在作用组合中，除汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）、风荷载外的其

他第j 个可变作用效应的分项系数，取1.4；

?C——在作用组合中，除汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）外的其他可变

作用效应的组合项系数，取0.5；

基本组合结果如下：

组合1： Sud=1.2恒载+0.5支座沉降+1.4车道荷载 +0.7日照升温；

将以上组合进行包络可得承载能力极限状态下的内力包络，部分弯矩包络数据如表4-7所示。

表4-7 承载能力极限状态下的剪力、弯矩包络数据

截面 Max 1[I] 8[I] 17[I] 30[I] 42[I] 55[I] 67[I] 76[I] 83[I] -3458.82 5187.87 3928.53 1156.14 4308.12 462.69 3512.47 -4993.35 3741.53 剪力kN Min -5246.65 3606.74 -7053.51 -506.1 -6906.33 -1235.55 -4482.42 -6652.71 2026.92 Max 0 4945.15 -290605 13802.87 -293524 14315.41 -286139 -15243.1 16957.43 弯矩(kN?m) Min O -8041.18 -323773 657.28 -329926 585.71 -319558 -28712.1 11113.68

MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM弯矩-y3.62930e+0040.00000e+000-3.64125e+004-7.27652e+004-1.09118e+005-1.45471e+005-1.81824e+005-2.18176e+005最大: -363366 最大: -363587 -2.54529e+005-2.90882e+005-3.27235e+005-3.63587e+005PostCSCBall: SudMAX : 87MIN : 68文件:徐家信江大桥单位:kN*m日期:05/03/2009表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000 图4.23 承载能力极限状态下的弯矩包络图（单位：kN?m）

MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM剪力-z1.85504e+0041.51760e+0041.18016e+0048.42723e+0035.05283e+0030.00000e+000-1.69596e+003-5.07036e+003最大: 18550 -8.44476e+003-1.18192e+004-1.51936e+004-1.85680e+004最大: -18568 PostCSCBall: SudMAX : 16MIN : 68文件:徐家信江大桥单位:kN日期:05/03/2009表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000 图4.24 承载能力极限状态下的剪力包络图（单位：kN）

(2) 正常使用极限状态设计时作用效应组合

作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合,其基本表达式为:

Ssd??SGik???1jSQjki?1j?1mm （4-11）

式中：Ssd——作用短期效应组合设计值；

?1j ——第j个可变作用效应的频遇值，汽车荷载取0.7，其他作用取1.0 ；

?1jSQjk——第j 个可变作用效应的频遇值； 短期效应组合结果如下：

组合2：Sud=1.0恒载+1.0支座沉降+0.7车道荷载+0.8日照降温；

作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久遇值效应的组合,其基本

表达式为:

Sld??SGik???2jSQjk （4-12）

i?1j?1mm式中： Sld——作用长期效应组合设计值；

?2j——第j个可变作用效应的频遇值，汽车荷载取0.4 ，其他作用取1.0 ；

长期效应组合结果如下：

组合3：Sud=1.0恒载+1.0支座沉降+0.4车道荷载+0.8日照降温；

将上述的组合进行包络，求得正常使用极限状态下的内力包络，部分弯矩包络数据如4-8所示.。

截面 1[I] 8[I] 17[I] 30[I] 42[I] 55[I] 67[I] 76[I] 83[I] 表4-8 正常使用极限状态下短期效应组合的弯矩包络数据 剪力kN 弯矩(kN?m) Max -2861.83 3797.07 -4519.29 661.83 924.38 313.71 6209 -4168.15 2543.53 Min -3755.74 3006.5 -10010.3 -169.29 -4682.84 -535.41 2211.56 -4997.83 1686.22 Max 0 2340.69 -254047 7321 -237551 7204.84 -223651 -14654.9 12000.32 Min 0 -4152.47 -270631 748.2 -255753 339.99 -240360 -21389.4 9078.44 MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM弯矩-y2.25597e+0040.00000e+000-3.34421e+004-6.14429e+004-8.94438e+004-1.17445e+005-1.45445e+005-1.73446e+005最大: -282810 最大: -285450 -2.01447e+005-2.29448e+005-2.57449e+005-2.85450e+005PostCSCBall: 短期组合MAX : 4MIN : 68文件:徐家信江大桥单位:kN*m日期:05/03/2009表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000 图4.25 正常使用极限状态下的弯矩包络图（单位：kN?m）

MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM剪力-z1.45648e+0041.19118e+0049.25886e+0036.60588e+0033.95290e+0030.00000e+000-1.35306e+003-4.00604e+003最大: 14565 -6.65902e+003-9.31200e+003-1.19650e+004-1.46180e+004最大: -14618 PostCSCBall: 短期组合MAX : 16MIN : 68文件:徐家信江大桥单位:kN日期:05/03/2009表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000 图4.26 正常使用极限状态下的剪力包络图（单位：kN）