理论教育 城市桥梁的作用与荷载-结构工程师考试专题精讲

城市桥梁的作用与荷载-结构工程师考试专题精讲

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:《城市桥梁设计规范》中对城市桥梁设计荷载作了详细的规定。城市桥梁的作用(荷载)与公路桥梁作用(荷载)为什么有不同之处,《城市桥梁设计规范》10.0.2条的“条文说明”对此有说明。本节对《城市桥梁设计规范》的可变荷载进行介绍。桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。

城市桥梁的作用与荷载-结构工程师考试专题精讲

《城市桥梁设计规范》中对城市桥梁设计荷载作了详细的规定。城市桥梁的作用(荷载)与公路桥梁作用(荷载)为什么有不同之处,《城市桥梁设计规范》10.0.2条的“条文说明”对此有说明。

10.0.2 《公路桥涵设计通用规范》中车辆荷载的标准值,车辆总重550kN,轴重分别为30kN、120kN、120kN、140kN、140kN。……根据北京、天津上海等城市相关部门提供的资料表明,尚有一定数量总量超过550kN、轴重超过140kN的重型车辆频繁行驶在城区道路上。鉴此本规范规定城市—A级、城市—B级的车道荷载的计算图式、标准值与现行公路荷载标准中公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级的车道荷载计算图式、标准值相同。而城市—A级的车辆荷载则采用原《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77—98中的城—A级车辆荷载,城市—B级的车辆荷载采用公路荷载标准中的车辆荷载。

《城市桥梁设计规范》10.0.1条规定:

10.0.1 桥梁设计采用的作用应按永久作用、可变作用、偶然作用分类。除可变作用中的设计汽车荷载与人群荷载外,作用与作用效应组合均应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的有关规定执行。

本节对《城市桥梁设计规范》的可变荷载(汽车荷载与人群荷载)进行介绍。

(一)汽车荷载

《城市桥梁设计规范》10.0.2条1款规定:“汽车荷载应分为城—A级和城—B级两个等级。”前者对应于快速路及主干路,后者对应于次干路及支路。

《城市桥梁设计规范》10.0.2条2款规定:“汽车荷载应由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载应由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算应采用车道荷载,桥梁结构的局部加载、桥台挡土墙压力等的计算应采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。”

桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。

当进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加。

1.车辆荷载

(1)城—A级标准载重汽车

城—A级标准载重汽车采用五轴式货车加载,总重700kN,前后轴距为18.0m,行车限界横向宽度为3.0m,《城市桥梁设计规范》10.0.2条4款1)项讲述了城—A级车辆荷载的立面、平面布置及标准值。

10.0.2 4

1)城—A级车辆荷载的立面、平面、横桥向布置(图10.0.2-2)及标准值应符合表10.0.2的规定:

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图10.0.2 城—A级车辆荷载立面、平面、横桥向布置

表10.0.2 城—A级车辆荷载

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(2)城—B级标准载重汽车

城—B级标准载重汽车采用五轴式货车加载,总重550kN,前后轴距为12.8m,车轮的横向中距1.8m,《城市桥梁设计规范》10.0.2条4款2)项讲述了城—B级车辆荷载的立面、平面布置及标准值。

10.0.2 4

2)城—B级车辆荷载的立面、平面布置及标准值应采用现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60车辆荷载的规定值。

《公路桥涵设计通用规范》4.3.1条讲述了城—B级车辆荷载立面、平面、横桥向布置和主要技术指标。

4.3.1

5 车辆荷载的立面、平面尺寸见图4.3.1-2,主要技术指标规定于表4.3.1-2。

公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。

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图4.3.1-2 车辆荷载的立面、平面尺寸(图中尺寸单位为m,荷载单位为kN)

a)立面布置 b)平面尺寸

表4.3.1-2 车辆荷载的主要技术指标

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2.车道荷载(www.daowen.com)

车道荷载应按均布荷载加一个集中荷载计算。均布荷载和集中荷载的确定应符合《城市桥梁设计规范》10.0.2条3款规定:10.0.2

3 车道荷载的计算(图10.0.2-1)应符合下列规定:

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图10.0.2-1 车道荷载

1)城—A级车道荷载的均布荷载标准值(qk)应为10.5kN/m。集中荷载标准值(Pk)的选取:当桥梁计算跨径小于或等于5m时,Pk=180kN;当桥梁计算跨径等于或大于50m时,Pk=360kN;当桥梁计算跨径在5~50m之间时,Pk值应采用直线内插求得。

当计算剪力效应时,集中荷载标准值(Pk)应乘以1.2的系数。

2)城—B级车道荷载的均布荷载标准值(qk)和集中荷载标准值(Pk)应按城—A级车道荷载的75%采用;

3)车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值应只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处。

上述内容表明《城市桥梁设计规范》规定城市—A级、城市—B级的车道荷载的计算图式、标准值与《公路桥涵设计通用规范》中公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级的车道荷载计算图式、标准值相同。《城市桥梁设计规范》还规定:

10.0.2

5 车道荷载横向分布系数、多车道的横向折减系数、大跨径桥梁的纵向折减系数、汽车荷载的冲击力、离心力、制动力及车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力等均应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定计算。

3.汽车荷载等级的选用

《城市桥梁设计规范》规定:

10.0.3 应根据道路的功能、等级和发展要求等具体情况选用设计汽车荷载。桥梁的设计汽车荷载应根据表10.0.3选用,并应符合下列规定:

表10.0.3 桥梁设计汽车荷载等级

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1 快速路、次干路上如重型车辆行驶频繁时,设计汽车荷载应选用城—A级汽车荷载。

2 小城市中的支路上如重型车辆较少时,设计汽车荷载采用城—B级车道荷载的效应乘以0.8折减系数,车辆荷载的效应乘以0.7的折减系数。

3 小型车专用道路,设计汽车荷载可采用城—B级车道荷载的效应乘以0.6的折减系数,车辆荷载的效应乘以0.5的折减系数。

(二)人群荷载

《城市桥梁设计规范》对人群荷载的规定:

10.0.5 桥梁人行道的设计人群荷载应符合下列规定:

1 人行道板的人群荷载按5kPa或1.5kN的竖向集中力作用在一块构件上,分别计算,取其不利者。

2 梁、桁架、拱及其他大跨结构的人群荷载(W)可采用下列公式计算,且W值在任何情况下不得小于2.4kPa。

当加载长度L<20m时:

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当加载长度L≥20m时:

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式中 W——单位面积的人群荷载,(kPa);

L——加载长度,(m);

wp——单边人行道宽度,(m);在专用非机动车桥上为1/2桥宽,大于4m时仍按4m计。

10.0.7 作用在桥上人行道栏杆扶手上竖向荷载应为1.2kN/m;水平向外荷载应为2.5kN/m。两者应分别计算。

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