理论教育 作用效应组合原则及规定

作用效应组合原则及规定

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时。我们应当根据作用的重要性和同时作用的可能性进行适当组合,以确定安全合理的作用效应的组合值。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。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用,按表4.1.5规定不考虑其作用效应的组合。

作用效应组合原则及规定

(一)作用的代表值

作用具有变异性,但在结构设计时,不可能直接引用作用随机变量或随机过程的各类统计参数通过复杂的计算进行设计,作用代表值就是为结构设计而给定的量值。设计的要求不同,采用的作用代表值也可不同,这样可以更确切、更合理地反映作用对结构在不同设计要求下的特点。作用的代表值一般可分为标准值、频遇值和准永久值。作用的标准值是作用的基本代表值,频遇值和准永久值一般可以在标准值的基础上计入不同的系数后得到。

《公路桥涵设计通用规范》规定:4.1.2 公路桥涵设计时,对不同的作用应采用不同的代表值。

1 永久作用应采用标准值作为代表值。

2 可变作用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代表值。承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应(频遇)组合设计时,应采用频遇值作为可变作用的代表值;按长期效应(准永久)组合设计时,应采用准永久值作为可变作用的代表值。

3 偶然作用取其标准值作为代表值。

4.1.3 作用的代表值按下列规定取用:

1 永久作用的标准值,对结构自重(包括结构附加重力),可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定。

2 可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。

可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数ψ1。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数ψ2

3 偶然作用应根据调查、试验资料,结合工程经验确定其标准值。

(二)作用的设计值

对“作用的设计值”,《公路桥涵设计通用规范》规定:

4.1.4

作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。《公路桥涵设计通用规范》对“作用分项系数”作了规定:

4.1.6 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合:

1 基本组合。

γGi——第i个永久作用效应的分项系数,应按表4.1.6的规定采用;

γQ1——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时。则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载,其分项系数也与汽车荷载取同值;

γQj——在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、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γQj=1.4,但风荷载的分项系数取γQj=1.1。

2 偶然组合。偶然作用的效应分项系数取1.0。

表4.1.6 永久作用效应的分项系数

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注:本表编号1中,当钢桥采用钢桥面板时,永久作用效应分项系数取1.1;当采用混凝土桥面板时,取1.2。

现将其他作用效应的分项系数汇聚在表10.2.1内。

表10.2.1 可变作用效应和偶然作用的效应分项系数

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(三)两种作用效应组合

结构通常要同时承受多种荷载的作用。而各种荷载并非同时作用于桥梁上,因此在进行结构设计时,无论是承载能力极限状态还是正常使用极限状态,均必须考虑可能同时出现的多种作用的效应组合,求其总的作用效应。我们应当根据作用的重要性和同时作用的可能性进行适当组合,以确定安全合理的作用效应的组合值。同时考虑到作用出现的变化性质,包括作用出现与否及作用出现的方向,这种组合是多种多样的,应在必须考虑的所有可能的组合中,取其最不利的效应组合进行设计。

作用组合的总原则是:凡存在的永久作用任一项,均应参加组合;凡可能出现的汽车荷载项,除个别情况外均应参加组合;纵向力与横向力不同时组合;对汽车荷载以外的其他可变作用是否参加组合,应根据同时作用的可能性来确定,《公路桥涵设计通用规范》对这些问题均有规定。

1.作用效应组合要考虑的范围

《公路桥涵设计通用规范》首先指出了作用效应组合要考虑的范围,其具体组合的内容,尚需由设计者根据实际情况确定。对于一部分不能同时组合的作用,《公路桥涵设计通用规范》以表的形式列出。制动力与支座摩阻力不同时组合,这是考虑到活动支座的最大摩阻力,当上部构造恒荷载一定、支座摩阻系数一定时是一个定值。任何纵向力,不能大于支座摩阻力,因此,制动力与支座摩阻力不同时存在。流水压力不与汽车制动力、冰压力同时组合,这是考虑同时出现的可能性极小,或冰压力远大于水压力,且实测中也难以分开。

4.1.5 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计:

1 只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应的组合。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。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用,按表4.1.5规定不考虑其作用效应的组合。

表4.1.5 可变作用不同时组合表

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真题 【10.2.12】 (2008年考题)

某公路跨河桥,在设计钢筋混凝土柱式桥墩中永久作用需与以下可变作用进行组合:①汽车荷载;②汽车冲击力;③汽车制动力;④温度作用;⑤支座摩阻力;⑥流水压力;⑦冰压力。试判定,下列四种组合中其中何项组合符合《公路桥涵设计通用规范》的要求?

(A)①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+永久作用

(B)①+②+③+④+⑤+⑥+永久作用

(C)①+②+③+④+⑤+永久作用

(D)①+②+③+④+永久作用

【答案】 (D)

【解答】 根据《公路桥涵设计通用规范》表4.1.5规定:流水压力、冰压力、支座摩阻力不能与汽车制动力同时参与组合,(D)正确。

2.承载能力极限状态设计时的作用效应组合

公路桥涵结构的承载能力极限状态设计,按照可能出现的作用,将其分为两种作用效应组合,即基本组合和偶然组合。

作用效应的基本组合是指永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的组合。这种组合用于结构的常规设计,是所有的公路桥涵结构都应该考虑的。

作用效应的偶然组合是指永久作用标准值、可变作用代表值和一种偶然作用标准值的效应组合,视具体情况,也可不考虑可变作用效应参与组合。作用效应偶然组合用于结构在特殊情况下的设计,所以不是所有公路桥涵结构都要采用的,一些结构也可采取构造或其他预防措施来解决。

4.1.6 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合:

1 基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为

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式中 Sud——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值;

γ0——结构重要性系数,按本规范表1.0.9规定的结构设计安全等级采用,对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9;

γGi——第i个永久作用效应的分项系数,应按表4.1.6的规定采用;

SGikSGid——第i个永久作用效应的标准值和设计值;

γQ1——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4,当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载,其分项系数也与汽车荷载取同值;

SQ1kSQ1d——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值和设计值;

γQj——在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、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γQj=1.4,但风荷载的分项系数取γQj=1.1;

SQjkSQjd——在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值;

ψc——在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变作用效应的组合系数。当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作用)的组合系数取ψc=0.80;当除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参与组合时,其组合系数取ψc=0.70;尚有三种可变作用参与组合时,其组合系数取ψc=0.60;尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时,取ψc=0.50。

设计弯桥时,当离心力与制动力同时参与组合时,制动力标准值或设计值按70%取用。

2 偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准偶然作用的效应分项系数取1.0;与偶然作用同时出现的可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》规定采用。

(1)基本组合的两种表达式形式。基本组合的两种表达式形式即是《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.6-1)和式(4.1.6-2)。《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.6-1)的基本参数采用标准值,再乘以分项系数;《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.6-2)则以标准值乘以分项系数后的设计值来表达基本设计参数。两个表达式本质是相同的,分别出现在各类材料的《设计规范》中。

(2)结构重要性系数γ0。不同的结构类型有不同的设计安全等级,即有其不同的目标可靠指标,在计算上是以表达式中的结构重要性系数来体现的。现将不同的结构类型所对应的设计安全等级和结构重要性系数列于表10.2.2。

表10.2.2 设计安全等级及结构重要性系数

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(3)可变作用效应的组合系数ψc。现将各种作用组合的“可变作用效应的组合系数ψc”汇集在表10.2.3内。

表10.2.3 可变作用效应的组合系数ψc

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【10.2.13】 作用效应的基本组合(弯矩

条件:已知某跨径为17.5m的单孔钢筋混凝土简支梁桥,其跨中截面的弯矩标准值如下:

永久作用:191.9kN·m,汽车荷载:77.6kN·m,人群荷载:1.1kN·m。

要求:进行内力组合。

【解答】

(1)结构重要性系数γ0

根据《公路桥涵设计通用规范》第1.0.11条的规定,本桥在桥涵分类中属小桥。

根据《公路桥涵设计通用规范》第1.0.9条的规定,本桥的安全等级为三级。

根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的结构重要性系数γo=0.9。

(2)永久作用效应的分项系数γG

根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条表4.1.6的规定,本桥的永久作用效应的分项系数γG=1.2。

(3)汽车荷载效应的分项系数γQ1。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的汽车荷载效应的分项系数γQ1=1.4。

(4)人群荷载效应的分项系数γQ2。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的人群荷载效应的分项系数γQ2=1.4。

(5)人群荷载效应的组合系数ψc。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的人群荷载效应的组合系数ψc=0.8。

(6)基本组合γ0Sud。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条式(4.1.6-1):

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【10.2.14】 作用效应的基本组合(剪力

条件:已知某简支钢筋混凝土梁桥,计算跨径为L=21.6m,支座承受剪力标准值为

永久作用:157kN,汽车荷载:139kN,人群荷载:16kN。

要求:进行内力组合。

【解答】

(1)结构重要性系数γ0

根据《公路桥涵设计通用规范》第1.0.11条的规定,本桥在桥涵分类中属中桥。

根据《公路桥涵设计通用规范》第1.0.9条的规定,本桥的安全等级为二级。

根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的结构重要性系数γ0=1.0。

(2)永久作用效应的分项系数γG。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条表4.1.6的规定,本桥的永久作用效应的分项系数γG=1.2。

(3)汽车荷载效应的分项系数γQ1。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的汽车荷载效应的分项系数γQ1=1.4。

(4)人群荷载效应的分项系数γQ2。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的人群荷载效应的分项系数γQ2=1.4。

(5)人群荷载效应的组合系数ψc。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条的规定,本桥的人群荷载效应的组合系数ψc=0.8。

(6)基本组合γ0Sud。根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条式(4.1.6-1):

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真题 【10.2.15】 (2010年考题)

某重要大型桥梁为等高度应力混凝土箱形截面梁结构,其设计安全等级为一级。该梁某截面的结构重力弯矩标准值为Mg,汽车作用的弯矩标准值为Mk。试问,该桥在承载能力极限状态下,其作用效应的基本组合式,应为下列何项所示?

(A)M=1.1×(1.2Mg+1.4Mk

(B)M=1.0×(1.2Mg+1.4Mk

(C)M=0.9×(1.2Mg+1.4Mk

(D)M=1.1×(Mg+Mk

【答案】 (A)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级为一级的大桥结构重要性系数γ0=1.1,根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载效应(剪力)组合设计值应为式(4.1.6-2):

γ0Sud=γ0γGSGd+γQSQk

式中 γG——永久作用效应分项系数,取1.2;

γQ1——汽车作用效应分项系数,取1.4;

SGd——永久作用效应标准值,用Mg表示;

SQk——车荷载效应标准值,用Mk表示。

所以,M=1.1(1.2Mg+1.4Mk),(A)正确。

【简解】 大桥,一级,γ0=1.1,γG=1.2,γQ1=1.4。

M=1.1(1.2Mg+1.4Mk),(A)正确。

真题 【10.2.16】 (2009年考题)

某公路中桥,为等高度预应力混凝土箱形截面梁结构,其设计安全等级为二级。该梁某截面的自重剪力标准值为Vg,汽车引起的剪力标准值为Vk。试问,对该桥进行承载能力极限状态计算时,其作用效应的基本组合式应为下列何项所示?

(A)V=1.1(1.2Vg+1.4Vk

(B)V=1.0(1.2Vg+1.4Vk

(C)V=0.9(1.2Vg+1.4Vk

(D)V=1.0(Vg+Vk

【答案】 (B)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,中桥的设计安全等级为二级。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级二级的结构重要性系数γ0=1.0。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载效应(剪力)组合设计值应为式(4.1.6-2):

γ0Sud=γ0γGSGd+γQSQk

式中 γ0——结构重要性系数,取1.0;

γG——永久作用效应分项系数,取1.2;

γQ1——汽车作用效应分项系数,取1.4;

SGd——永久作用效应标准值,用Vg表示;

SQk——车荷载效应标准值,用Vk表示。

所以,V=1.0(1.2Vg+1.4Vk),(B)正确。

【简解】 中桥,二级,γ0=1.0,γG=1.2,γQ1=1.4。

V=1.0(1.2Vg+1.4Vk

真题 【10.2.17】 (2011年考题,原题为连锁题中的一道子题,现改造成一道独立题)

某二级干线公路上一座标准跨径为30m的单跨简支梁桥,桥梁上部结构由5根各长29.94m、高2.0m的预制预应力混凝土T形截面梁组成,如图10.2.3所示。

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图 10.2.3

假定,桥梁主梁跨中断面的结构重力作用弯矩标准值为MG,汽车作用弯矩标准值为MQ、人行道人群作用弯矩标准值为MR。试问,该断面承载能力极限状态下的弯矩效应组合设计值应为下列何式?

(A)Md=1.1(1.2MG+1.4MQ+0.8×1.4MR)(www.daowen.com)

(B)Md=1.0(1.2MG+1.4MQ+1.4MR

(C)Md=1.0(1.2MG+1.4MQ+0.8×1.4MR

(D)Md=1.0(1.2MG+1.4MQ+0.7×1.4MR

【答案】 (C)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.11,30m简支梁桥属中桥。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,中桥的设计安全等级为二级。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级二级的结构重要性系数γ0=1.0。

(4)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载弯矩效应组合设计值应为

Md=γ0γGMG+γQ1MQ+ψcγQjMR

式中 γ0——结构重要性系数,取1.0;

γG——重力作用分项系数,取1.2;

γQ1——汽车作用分项系数,取1.4;

γQj——在作用组合中除汽车荷载、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQj=1.4;

ψc——组合系数,取0.8。

Md=1.0(1.2MG+1.4MQ+0.8×1.4MR),(C)正确。

【简解】 中桥,二级,γ0=1.0。

Md=1.0(1.2MG+1.4MQ+0.8×1.4MR),(C)正确。

真题 【10.2.18】 (2012年考题)

二级公路上的一座永久性桥梁,为单孔30m跨径的预应力混凝土T形截面梁结构,全宽12m,其中行车道净宽9.0m,两侧各附1.5m的人行道。横向由5片梁组成,主梁计算跨径29.16m,中距2.2m。结构安全等级为一级。设计汽车荷载为公路-I级,人群荷载为3.5kN/m2,由计算知,其中一片内主梁跨中截面的弯矩标准值为:总自重弯矩2700kN·m,汽车作用弯矩1670kN·m,人群作用弯矩140kN·m。试问,该片梁的作用效应基本组合的弯矩设计值(kN·m)与下列何项数值最为接近?

(A)4500 (B)5800 (C)5700 (D)6300

【答案】 (D)

【解答】 《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款规定:“永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应的基本效应组合表达式为

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式中 γ0——结构重要性系数1.1;

γGi——第i个永久作用效应的分项系数,取1.2;

γQj——汽车作用效应的分项系数,取1.4;

ψc——除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数,人群取0.8。

Mud=1.1×(1.2×2700+1.4×1670+0.8×1.4×140)=6308≈6300kN·m,(D)正确。

真题 【10.2.19】 (2005年考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

设计安全等级为二级的某公路桥梁,由多跨简支梁组成,上部结构采用预应力混凝土箱形截面梁,假定该桥主梁支点截面由全部恒荷载产生的剪力标准值VGik=2000kN,汽车车道荷载产生的剪力标准值VQik=800kN(已含冲击系数μ=0.2),步道人群产生的剪力标准值Vrik=150kN。试问,在持久状况下按承载能力极限状态计算,该桥主梁支点截面由恒荷载、汽车车道荷载及人群荷载共同作用产生的剪力组合设计值Vd(kN),应与下列何项数值最为接近?

(A)3730 (B)3690 (C)4060 (D)3920

【答案】 (B)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级二级的结构重要性系数γ0=1.0。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载效应组合设计值应为式(4.1.6-1):

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(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,永久荷载分项系数γGi=1.2,汽车车道荷载分项系数γQi=1.4,人群荷载效应分项系数γQi=1.4,组合系数ψc=0.8。

(4)剪力组合设计值

Vd=1.0×(1.2×2000+1.4×800+0.8×1.4×150)

=1.0×(2400+1120+168)=3688kN,(B)正确。

【简解】γ0=1.0,γGi=1.2,γQi=1.4,γQi=1.4,ψc=0.8,

Vd=1.0×(1.2×2000+1.4×800+0.8×1.4×150)=3688kN,(B)正确。

真题 【10.2.20】 (2007年考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

某城市附近交通繁忙的公路桥梁,上部结构采用预应力混凝土箱形截面梁,每孔跨径40m。假定在该桥边墩处主梁支点截面,由全部恒荷载产生的剪力标准值V=4400kN,汽车荷载产生的剪力标准值V=1414kN,步道人群荷载产生的剪力标准值V=138kN;已知汽车冲击系数μ=0.2。试问,在持久状况下按承载能力极限状态计算,主梁支点截面由恒荷载、汽车荷载及人群荷载共同作用产生的剪力组合设计值(kN),应与下列何项数值最为接近?

(A)8150 (B)7400 (C)6750 (D)7980

【答案】 (A)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.11,40m公路桥梁属重要大桥。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,城市附近交通繁忙的大桥梁属重要大桥。重要大桥的设计安全等级为一级。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级一级的结构重要性系数γ0=1.1。

(4)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载剪力效应组合设计值应为式(4.1.6-1):

V=γ0γG1V+γQ1V+φcγQjV

(5)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,γG1=1.2,γQ1=1.4,γQj=1.4,ψc=0.8。

(6)已知:V=4400kN,V=1414kN,V=138kN,所以

V=1.1(1.2×4400+1.4×1414+0.8×1.4×138)

=1.1(5280+1979.6+154.56)=1.1×7414.16=8155kN,(A)正确。

【简解】 重要大桥,一级,γ0=1.1。

γG1=1.2,γQ1=1.4,γQj=1.4,ψc=0.8。

V=1.1(1.2×4400+1.4×1414+0.8×1.4×138)=8155kN,(A)正确。

真题 【10.2.21】 (2006年考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

某一级公路上有一座计算跨径为40m的预应力混凝土箱形截面简支梁桥。横断面布置如图10.2.4所示。该箱形截面梁桥按承载能力极限状态设计时,假定跨中断面永久作用弯矩设计值为65000kN·m,由汽车车道荷载产生的弯矩设计值为25000kN·m(已计入冲击系数),其他两种可变荷载产生的弯矩设计值为9600kN·m。试问,该箱形截面简支梁中,跨中断面基本组合的弯矩组合设计值(kN·m),应与下列何项数值最为接近?

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图 10.2.4

(A)91000 (B)93000 (C)95000 (D)106000

【答案】 (D)

【详解】

(1)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.11,40m简支梁桥属大桥。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》表1.0.9,一级公路大桥的设计安全等级为一级。

(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,设计安全等级一级的结构重要性系数γ0=1.1。

(4)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条1款,承载能力极限状态下,荷载效应组合设计值应为式(4.1.6-2):

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(5)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条,组合系数ψc=0.7。

(6)弯矩组合设计值

Md=1.1×(65000+25000+0.7×9600)=1.1×96720=106392kN·m,(D)正确。

【简解】γ0=1.1,ψc=0.7。

Md=1.1×(65000+25000+0.7×9600)=106392kN·m,(D)正确。

3.正常使用极限状态设计时的作用效应组合

(1)车荷载不计冲击系数。

6.1.1 公路桥涵的持久状况设计应按正常使用极限状态的要求,采用作用(或荷载)的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算,并使各项计算值不超过本规范规定的各相应限值。在上述各种组合中,汽车荷载效应可不计冲击系数。

真题 【10.2.22】 (2007年考题)

对某桥预应力混凝土主梁进行持久状况下正常使用极限状态验算时,需分别进行下列验算:①抗裂验算;②裂缝宽度验算;③挠度验算。试问,在这三种验算中,下列关于汽车荷载冲击力是否需要计入验算的不同选择,其中何项是全部正确的?

提示:只需定性地判断。

(A)①计入,②不计入,③不计入 (B)①不计入,②不计入,③不计入

(C)①不计入,②计入,③计入 (D)①不计入,②不计入,③计入

【答案】 (B)

【解答】 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》6.1.1条,公路桥涵的持久状况设计应按正常作用极限状态的要求,采用作用的短期效应组合、长期效应组合对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算,在上述各种组合中,汽车荷载效应可不计冲击系数。(B)正确。

(2)两种效应组合。在公路桥梁结构中,对于需要进行正常使用极限状态设计的结构,需考虑可变作用的短期效应组合和长期效应组合,其可变作用代表值采用频遇值和准永久值。

4.1.7 公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用以下两种效应组合:

1 作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,其效应组合表达式为:

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式中 Ssd——作用短期效应组合设计值;

ψ1j——第j个可变作用效应的频遇值系数,汽车荷载(不计冲击力)ψ1=0.7,人群荷载ψ1=1.0,风荷载ψ1=0.75,温度梯度作用ψ1=0.8,其他作用ψ1=1.0;

ψ1jSQjk——第j个可变作用效应的频遇值。

2 作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其效应组合表达式为:

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式中 Sld——作用长期效应组合设计值;

ψ2j——第j个可变作用效应的准永久值系数,汽车荷载(不计冲击力)ψ2=0.4,人群荷载ψ2=0.4,风荷载ψ2=0.75,温度梯度作用ψ2=0.8,其他作用ψ2=1.0;

ψ2jSQjk——第j个可变作用效应的准永久值。现将各种作用类别的“可变作用效应的频遇值系数和准永久值系数”汇集于10.2.4表内。

表10.2.4 可变作用效应频遇值系数和准永久值系数

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【10.2.23】 跨中截面短期效应弯矩组合设计值Msd、长期效应弯矩组合设计值M1d

条件:Ⅱ级公路,标准跨径20m的简支桥梁,跨中截面的弯矩标准值:永久作用SGk=200kN,汽车荷载(含汽车冲击力)SQ1k=100kN,人群荷载SQ2k=2.0kN·m。冲击系数μ=0.20。

要求:求短期效应组合设计值Msd、长期效应组合设计值M1d

【解答】 (1)短期效应组合Msd

根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条:汽车荷载ψ1=0.7,人群荷载ψ1=1.0。

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根据《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.7-1):

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(2)长期效应组合Mld

根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条:汽车荷载ψ2=0.4,人群荷载ψ2=0.4。

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根据《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.7-2):

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【10.2.24】 支座截面短期效应组合剪力设计值Vsd、长期效应组合剪力设计值Vld

条件:某Ⅱ级公路,多跨简支梁桥,标准跨径20m,支座剪力标准值:永久作用VGk=200kN,汽车荷载(含冲击系数0.20)作用VQ1k=100kN,人群荷载作用VQ2k=20kN。

要求:支座截面短期效应组合设计值Vsd、长期效应组合设计值Vld

【解答】 (1)短期效应组合Vsd

根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条1款:汽车荷载ψ1=0.7,人群荷载ψ1=1.0。

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根据《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.7-1):

978-7-111-46312-2-Part03-91.jpg

(2)长期效应组合Mld

根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条2款:汽车荷载ψ2=0.4,人群荷载ψ2=0.4。

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根据《公路桥涵设计通用规范》式(4.1.7-2):

978-7-111-46312-2-Part03-93.jpg

真题 【10.2.25】 (2007年考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

某城市附近交通繁忙的公路桥梁,上部结构采用预应力混凝土箱形截面梁,假定在该桥主梁某一跨中最大弯矩截面,由全部恒荷载产生的弯矩标准值MGik=43000kN·m,汽车荷载产生的弯矩标准值MQ1k=14700kN·m(已计入冲击系数μ=0.2),人群荷载产生的弯矩标准值MQjk=1300kN·m。当对该主梁按全预应力混凝土构件设计时,试问,按正常使用极限状态设计进行主梁正截面抗裂验算时,所采用的弯矩组合设计值(kN·m)(不计预加力作用),应与下列何项数值最为接近?

(A)59000 (B)52800 (C)54600 (D)56500

【答案】 (B)

【详解】

(1)根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》6.1.1条和6.3.1条,正截面抗裂应对正截面混凝土的拉应力进行验算,对全预应力混凝土构件采用荷载短期效应组合。

(2)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条1款,正常使用极限状态下,荷载短期效应组合设计值应为式(4.1.7-1):

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(3)根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.7条1款,得频遇值系数。

汽车荷载:ψ1汽=0.7,且不计汽车冲击力。

人群荷载:ψ1人=1.0。

(4)正截面抗裂验算时所采用的弯矩组合设计值

M=43000+0.7×(14700/1.2)+1.0×1300

=43000+8575+1300=52875kN·m,(B)正确。

【简解】ψ1人=1.0,且不计汽车冲击力,ψ1汽=0.7。

M=43000+0.7×(14700/1.2)+1.0×1300=52875kN·m,(B)正确。

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