3 载荷Effand载荷Combinatciotsn外文翻译资料
2022-08-08 07:08
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负载
3 载荷Effand载荷Combinatciotsn，s
3.1 简介 47 3.2 永久载荷 48 3.3 瞬时载荷 63 3.4 载荷组合 83参考 92问题 92
3.1引言
第3章至第6章介绍了公路桥梁的详细设计。本章重点讨论公路桥梁详细设计中的荷载，荷载作用及其组合。第4章至第4章分别论述典型公路桥梁的上部结构，支座和下部结构的设计。
桥梁结构设计需要涵盖各种载荷或作用的影响，例如结构部件的重力，如果桥梁在水平弯道上，则由于车辆在桥梁上产生的离心力，洪水或地震施加的力，等等。对于桥梁工程师而言，重要的是要详尽地识别出在其预期使用寿命（包括施工阶段）中可能施加于结构的所有载荷，在载荷效应分析中使用适当的模型，并合理地组合不同的载荷效应进行建模和分析。
桥梁设计与评估：LRFD和LRFR 龚康夫47
版权所有copy;2013 John Wiley＆Sons，Inc.
涵盖可能同时施加这些负载或动作的内容。AASHTO LRFD规范涵盖了各种负载及其影响。本章重点介绍根据AASHTO规范在公路桥梁的设计和评估中经常遇到的许多这些载荷。
应该注意的是，尽管上下文中明确指出了一个或另一个，但这些负载和负载效应在规范中通常被称为“负载”，而未提及单词“效应”。读者在阅读规格时应牢记这一点。
代码指定的负载效应可以分为两类：永久性和瞬时性。永久载荷效应的示例包括桥构件（甲板，磨损面，护墙等）的自重和土压力。瞬态载荷的影响更大，包括但不限于车辆载荷，摩擦力和冰载荷引起的载荷。这两类负载效应将在3.2和3.3节中分别讨论。
3.2永久载荷
永久载荷可以进一步分为桥构件自重载荷和土方载荷，如下所述。
3.2.1静载在AASHTO LRFD规范中，静载效应根据其随机变化的严重性分为三个“ 负载DC”，“ DW”和“子组”：由于结构和非结构组件而产生的静载和DD（缩写为“ DC”代表组件静载）载荷），由于磨损表面和公用设施引起的静载荷（DW表示磨损表面静载荷）和向下阻力（DD表示向下阻力）。请注意，这些缩写形式不遵循单词首字母组合的惯例。已对规范规定进行了校准，以从概念上考虑相关联的强度极限状态的不同变化。因此，已经规定了不同的静载因数以覆盖相应的变化。
在LRFD规范中，DC是指结构和非结构部件（例如桁架构件，梁，混凝土面板和围栏）的自重。这些材料的单位重量已在规格中给出，以便在没有更多详细信息的情况下可以方便，一致地使用它们。表3.2-1显示了桥梁施工中许多常用材料的此类数据。实例3.1和3.2分别估算了梁桥上部结构中分别应用于两个不同桥梁构件，钢筋混凝土桥面板和钢梁的DC。
在规范中，DW是指磨损表面的自重，通常由沥青混凝土制成。这种自重与DC的分离与DC的处理方式不同，因为这样的磨损表面是在现场构造的，并且其正常状态的变化通常更为明显。因此，DW的负载系数要比DC高，因为DC通常是在工厂中制造的，并且其质量控制和数量控制更加严格。例如，钢梁，预应力混凝土梁，护栏等通常使用标准板，形状或模板制造，然后运送到要安装的位置。结果，可以更精确地控制它们的尺寸，从而可以在设计中更准确地估算它们。直流和直流静载的不同处理方式也代表了与上一代AASHTO桥梁设计和评估规范相比的显着变化。示例3.1和3.2还包括用于钢筋混凝土甲板的DW和在梁桥上部结构中的内部钢梁。
此外，DW中还包括桥接器承载的公用事业的重量。例如，它们可以包括用于污水，石油，天然气，通信电缆等的管道。图3.2-1显示了在建造混凝土面板之前放置在两根钢梁（带有抗剪螺柱）之间的管道。图3.2-2展示了正在使用中的公路桥梁所承载的公用事业管道。
图3.2-1
在放置混凝土甲板之前，将公用管道放置在两个钢梁之间。
图3.2-2
在役桥梁支持的公用事业管道。
AASHTO规范中还介绍了向桥基础中的桩和竖井下倾DD（也称为负向皮肤摩擦）的问题。这可能是由于在桩或竖井安装后施加的载荷引起的土壤沉降所致。该力可能由新的填充，地下水降低，液化等触发。图3.2-3说明了这种情况。规格
图3.2-3 轴承
向下拖动桩或轴上的力。 地层
确定以下情况作为示例，应评估可能的向下拖动：
场地周围是可压缩物质，例如粘土，淤泥或有机土壤。
填充将被放置或已被放置在桩或竖井附近，例如桥式填充通常。
地下水可以大大降低。
松散的沙土可能发生液化。
应当注意的是，桥梁上还有其他杂物，需要作为作用在桥梁结构部件上的恒载包括在内。示例包括交通标志结构，照明设施，主要成员的支撑成员等。重要的是不要错过任何设计。即，本章中讨论的载荷不应被视为清单的内容，而应说明有关如何识别和估算这些载荷的概念。该概念适用于在桥梁生命周期各个阶段施加到桥梁结构的所有可能载荷。这些负载可能因桥而异。图3.2-4给出了公路桥梁荷载的更多示例。
3.2.2永久地球力属于预期施加在桥梁构件上的地球荷载EH的另一组永久力 。AASHTO规范确定
EV和ES该组中的EH，EV和ES。EH是指通常与子结构部件（例如，桥台）相关的水平土压力。图3.2-5显示了与桥下交通平行的桥台后壁所保持的土壤，该桥的上部结构尚未建立。土壤也被基台的垂直于行进方向的翼墙保留。图3.2-6显示了沿桥纵轴（或不倾斜的情况下的行进方向）的桥台上土力的模型。
EV表示在构件按设计完成并埋入后通过重新填充施加到子结构构件的垂直土压力。承受EV的典型桥梁构件是基台或墩台的基础。图3.2-6包括了负载EV下的基础。
为了估算这些土载荷并确定其在桥梁设计中的作用，需要土压力p。假定它与地球深度成线性比例：
p = ķ gamma; 小号 Ž （3.2-1）
其中，k是取决于墙体刚度和土壤类型的系数。它被定义为ķ ouml;对于不偏转或移动墙壁，ķ 一个该偏转壁EH DCb的ackwall 或移动足够达到最低活性的条件下，和ķ p为墙，偏转或移动到足以达到被动状态。术语gamma; 小号是土壤的单位重量，如果没有位点特异性数据可利用时可使用表3.2-1的值，Ž 是表面以下的深度。
接下来给出系数k的更多细节。对于正常固结的土壤，垂直墙和水平地面，静止侧向土压力系数k o可取为土壤有效摩擦角的函数：
3.11.5.2 k o（3.2-2）
对于超固结土，静止侧向土压力系数可以假定为超固结率OCR的函数：
图3.2-6
3.11.5.2 k o ）OCR （3.2-3） 桥台高程上的土荷EH和EV模型。
在许多情况下，OCR可能不够精确，无法计算k o。根据有关此问题的信息，通常，对于轻度超固结的砂土（OCR 1至2），k o处于0.4至0.6的范围内。对于高度固结的沙子，k o 可以为1.0左右。
主动侧向土压力系数k a的值可以取为
3.11.5.3
k a（3.2-4）
3.11.5.3
（3.2-5）
式中 delta;= 填充物与墙之间的摩擦角
表3.2-2以度为单位beta;= 图3.2-7中以度为单位的水平填充角度
theta;= 墙的背面相对于水平面的角度，如图3.2-7所示（以度为单位）
对于非粘性土壤，对于具有水平回填或垂直墙和倾斜回填的倾斜或垂直墙，可以从AASHTO第3.11条提供的图表中获取被动侧向土压力系数k p的值。
表3.2-2
摩擦角delta;
摩擦角界面材料 delta; ，deg
在以下基础材料上进行大体积混凝土或砖石建筑：
干净的音石 35
清洁砾石，砾石-沙子混合物，粗砂 29-31清洁细至中型砂，粉质中至粗砂，粉质 24-29或黏土砾石
清洁细砂，粉质或黏土尖齿至中砂 19–24
细砂质粉砂，非塑性粉砂 17-19
非常坚硬的残留或预固结粘土 22–26
中硬，硬质粘土和粉质粘土 17-19
钢板桩针对以下土壤：
清洁砾石，砾石-沙混合物，分级良好的岩石填充物和 22个剥落
干净的沙子，粉质砂砾混合料，单一尺寸的硬石料 17
粉砂，砾石或与粉砂或粘土混合的砂 14
细砂质粉砂，非塑性粉砂 11
在AASHTO设计规范ES（或通过地球的附加力）中，theta;beta; 指的是刚性壁墙后面的回填土表面施加的力所产生的载荷及其对埋在土壤中的壁的影响，如图3.2- 8。例如，ES可能到期
P用于物料的储存，通常在桥梁施工期间使用
tion。如图3.2-8看到的，这样的附加负载，估计 P 0 delta; delta;
作为在墙壁上水平均匀施加的载荷。怎么样-
|
以往，AASHTO规范中将由于车辆负载而产生的类似附加费与LS（由于动态负载而引起的喘振）分开，如下所述，因为与车辆相关的变化 |
图3.2-7 库仑活动土压力的表示法。 |
负载有很大的不同。因此，其荷载系数与活荷载相同，而不与土荷载相同。
如果存在统一的附加费，则应在基本土压力上加上恒定的水平土压力。这个恒定的土压力可以看作是
3.11.6.1 k s q s（3.2-6）
其中恒定水平土压力由于均匀的收费（K /英尺2）
k s = 附加载荷引起的土压力系数q s = 施加到活动土楔上表面的均匀附加载荷（k / ft 2）
附加费ES。 （a） （b）
对于活动土压力条件，应将k s设为k a。对于静止状态，k s应取为k o。否则，可以使用适合回填类型和壁移动量的中间值。
例3.3展示了桥基的EH和EV的应用和估算。直流和其他一些载荷都适用于该基台，而定量估算未显示为允许重点关注土载荷。
差收缩SH和CREEP CR 3.2.3其他
不同年龄和相同荷载位置之间的混凝土之间以及混凝土与钢或木材之间的收缩收缩差异可能会引起荷载效应，从而引起应力和开裂。这种行为也需要在设计中加以涵盖，以防止产生不良后果。在设计中还可能需要解决混凝土和木材的蠕变应变问题。这些问题对于混凝土是唯一的，将在稍后第4章的书中介绍混凝土构件的设计时进行详细讨论。
3.3瞬态负载
公路桥梁的瞬态载荷是指在短时间内施加的载荷，通常在几秒钟（例如，车辆载荷）到可能几个月的载荷（例如，由温度变化引起的季节性热膨胀或收缩力）。在桥接器的整个生命周期中，也可能会重复使用或很少使用它们。例如，车辆的制动力可能频繁地每隔几秒钟施加一次。由于极显着但罕见的地震动引起的地震荷载可能会在桥梁的整个使用寿命中作用一次。暂态负载可分为两大类：与车辆有关和与非车辆有关。接下来将分别讨论这两组。
3.3.1 与卡车相关的瞬态载荷在这里表示为LL，表示静态施加的相关瞬态 活载或车辆载荷； IM表示冲击或动态效果； LL，表示
将车辆的制动力加载，将CE的车辆离心力加载到水平弯曲的桥梁上，将LS的车辆荷载引起的附加力通过土壤加载到下部结构部件，将WL的载荷加载到车辆上的
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