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负载，负载效应和负载
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3.1 |
介绍 |
47 |
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3.2 |
永久负荷 |
48 |
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3.3 |
瞬态负荷 |
63 |
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3.4 |
加载组合 |
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参考 |
92 |
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问题 |
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3.1 介绍
第3章至第6章介绍了公路桥梁的详细设计。本章重点介绍公路桥梁详细设计中的荷载，影响及其组合。第4章分别介绍了典型公路桥梁的上部结构，轴承和下部结构的设计。
桥梁结构设计需要覆盖各种载荷或作用的影响，例如结构部件的重力，如果桥梁在水平弯曲的道路上，桥梁上的车辆产生的离心力，洪水施加的力或地震，等等。桥梁工程师必须彻底识别在其预期寿命期间可能应用于结构的所有负载，包括其构造阶段，在负载效应分析中使用适当的模型，并合理地组合不同的负载效应以进行建模和涵盖可能同时应用这些负载或动作。
AASHTO LRFD规范涵盖了各种负载及其影响。本章重点介绍根据AASHTO规范在公路桥梁设计和评估中常遇到的一些负载。
应该注意的是，这些载荷和载荷效应在规范中经常被称为“载荷”，而没有提及“效果”这个词，尽管上下文明确地指出了一个或另一个。读者在阅读规范时应牢记这一点。
代码指定的负载效应可以分为两类：永久性和瞬态。永久荷载效应的例子是桥梁构件（甲板，磨损表面，护栏等）的自重和土压力。瞬态负载效应更加可变，包括但不限于由于车辆负载，摩擦力和冰负载引起的影响。这两类负载效应将在3.2和3.3节中单独讨论。
3.2 永久负荷
永久载荷可以进一步分为桥梁部件自重载荷和地载荷，如下所述。
3.2.1死载DC DW和DD
在AASHTO LRFD规范中，静载效应根据其随机变化的严重程度在三个子组中处理：由于结构和非结构组件导致的静载（组件静载的缩写为DC），由于磨损表面和公用设施导致的静载（用于磨损表面静载的DW）和向下拖动力（用于向下拖动的DD）。请注意，这些缩写形式不符合单词首字母组合的惯例。规范规定已经过校准，以便从概念上考虑它们对相关强度极限状态的不同变化。因此，已经规定了不同的死载因子以覆盖相应的变化。
在LRFD规范中，DC指的是结构和非结构部件的自重，例如桁架构件，梁，混凝土甲板和围栏。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方便且一致地使用它们。表3.2-1显示了桥梁施工中许多常用材料的数据。实施例3.1和3.2包括分别应用于两个不同桥梁部件的DC的估算，钢筋混凝土桥面板和梁桥上部结构中的钢梁
示例3.1钢筋混凝土桥面设计（死载DC和DW）
D设计要求
为钢梁设计现浇钢筋混凝土桥面如图Ex3.1-1所示，在5英尺宽，8英尺宽，如图Ex3.1-1所示的五个大梁的桥梁上，找到1英尺宽的甲板典型条带上的静载DC
如图所示，为桥梁选择了经过碰撞测试的栏杆
基极宽度B基础 = 1 。
护栏高度H栏杆 = 42英寸= 3.5英尺
DC栏杆=横截面积（1英尺深）（混凝土密度）
=区域1 区域2 区域3 区域4（1英尺（0.145千克/英尺3））
例3.2钢轧梁桥设计（负载效应DC和DW）
D设计要求
设计复合轧制钢梁桥上部结构，确定内梁上的静载DC和DW。跨度长度为40英尺，其五光束横截面如
图Ex3.2-1所示。包括一个3英尺11英寸的甲板悬臂。
其他结构钢静载荷（每梁）w杂项 = 0.02 千/英尺就地甲板形状重量W 甲板 形式 = 14.98 lb / ft =0.015 k / ft护栏重量（每个）W 栏杆 = 0.53 k / ft
未来磨损表面密度W 福斯 = 0.14 k / ft3未来磨损表面厚度t 福斯 = 2.5 in。
在规范中，DW指的是磨损表面的自重，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，并且其竣工状态的变化通常更为显着。因此，DW的负载系数高于DC，因为DC通常在车间制造，其质量控制和数量控制更严格。例如，钢梁，预应力混凝土梁，护栏等通常使用标准板，形状或形式制造，然后运输到要安装的场地。结果，它们的尺寸被更精确地控制，因此可以在设计中更准确地估计。静载DC和DW的不同处理也代表了与上一代AASHTO桥设计和评估规范相比的显着变化。实施例3.1和3.2还包括用于钢筋混凝土桥面的DW和梁桥上部结构中的内部钢梁。
此外，桥梁承载的公用设施的重量也包括在DW中。例如，它们可以包括用于污水，油，气体，通信线缆等的管道。图3.2-1显示了在建造混凝土桥面之前放置在两根钢梁（带有剪力钉）之间的道。图3.2-2显示了在使用中的公路桥梁承载的公用管道。
图3.2-1
在放置混凝土甲板之前，将实用管道放置在两根钢梁之间。
图3.2-2
公用设施管道由服务中的桥梁支撑。
在AASHTO规范中也提到了Downdrag DD（也称为负摩擦力）到桥梁基础中的桩和轴。这可能是由于在安装桩或轴之后施加的载荷导致的土壤沉降。这种力可能由新填充，地下水降低，液化等引发。图3.2-3说明了这种情况
来自下部结构和上部结构的载荷
桩或轴
向下拖动
由于新填土，地下水降低等导致软土固结
图3.2-3 承载层
Downdrag对桩或桩施加压力。
将以下情况确定为可能评估downdrag的示例：场地下面是可压缩材料，如粘土，淤泥或有机土壤。填充将或者最近被放置在桩或轴附近，例如桥接方法填充的情况。地下水可以大幅降低。可能会发生松散沙土的液化。
应该注意的是，在桥上承载的其他杂项需要作为作用在桥梁结构部件上的静载荷包括在内。例如交通标志结构，照明设施，主要成员的支撑构件等。重要的是不要错过任何设计。也就是说，本章中讨论的载荷不应被视为清单的内容，而是说明了如何识别和估算这些载荷的概念。该概念适用于在其寿命的各个阶段应用于桥梁结构的所有可能的载荷。这些负载可能与桥到桥不同。图3.2-4给出了更多公路桥梁荷载的例子。
3.2.2永久地球荷载 EH，EV和ES
地球力量属于另一组预计将应用于桥梁部件的永久力量。AASHTO规范确定了该组中的EH，EV和ES。EH指的是通常与下部结构部件相关的水平土压力，例如基台。图3.2-5显示了与桥梁下方交通平行的基台后墙所保持的土壤，其上部结构尚未竖立。土壤也由基台的垂直于交通方向的翼墙保留。图3.2-6显示了沿桥梁纵轴的基台上的地面力模型（如果没有歪斜，则显示交通方向）。
图3.2-4桥梁承载的杂项重量，如交通标志
图3.2-5 在上部结构安装之前在建筑中看到的基台保留的土壤。
EV表示在部件完成并按设计埋入后通过再填充施加到下部结构部件的垂直土压力。经受EV的典型桥接部件是基台或桥墩的基础。图3.2-6包括负载EV下的基础。
为了估算这些地面荷载并确定它们在桥梁设计中的影响，需要土压力p。假设它与地球的深度成线性比例：
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p = kgamma;sz |
(3.2-1) |
其中k是取决于墙体刚度和土壤类型的系数。对于不偏转或移动的墙，定义为ko，对于转的墙，定义为ka，对于非粘性土壤，被动侧向土压力系数kp的值可以从AASHTO条款3.11中提供的图表中获取，用于具有水平回填或垂直墙壁和倾斜回填的倾斜或垂直墙壁的情况。
在AASHTO设计规范ES中，或通过地球附加费，指的是那些载荷及其对埋在土壤中的墙壁的影响，这是由于施加在墙体后面的回填土壤表面上的力，如图3.2-8所示。例如，ES可能是由于库存的材料，通常在桥梁施工期间应用。如图3.2-8所示，这种附加载荷估计为水平均匀施加在墙上的载荷。然而，由于车辆载荷导致的类似附加费在AASHTO规范中被分离为LS（由于活载引起的浪涌），这将在下面讨论，因为与车辆载荷相关的变化是相当不同的。因此，其负载系数与活动负载相同，而不是与地负载相同。
库仑主动土压力的表示法。
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。这种恒定的压力可以视为
由于=均匀的恒定水平土压（k/ft2）
ks=由于附加费而产生的土压力系数qs均=匀附加费应用于有源接地楔的上表面（k / ft2）
对于主动土压力条件，ks应取为ka。对于静止条件，ks应取为ko。否则，可以使用适合于回填类型和壁移动量的中间值。
例3.3显示了桥梁基台的EH和EV的应用和估算。DC和一些其他负载适用于该基台，而未显示定量估计以允许关注地负载。
差别收缩sh和蠕变cr
不同年龄和成分的混凝土之间以及混凝土与钢材或木材之间的不同收缩应变可能引起负荷效应，从而导致损坏和开裂。设计中还需要涵盖此类行为，以防止产生不利后果。混凝土和木材的蠕变应变也可能需要在设计中加以解决。这些问题对于具体问题是独一无二的，并且将在第4章的书中稍后介绍混凝土构件的设计时详细讨论
3.3瞬态负荷
公路桥梁的瞬态载荷是在短时间内施加的，通常从几秒钟（例如，车辆载荷）到可能几个月（例如，季节性热膨胀或收缩力）。
由温度变化引起的）。它们也可以在桥的使用寿命期间重复或很少应用。例如，车辆的制动力可能每隔几秒就频繁地施加。由于极其重要但罕见的地面运动引起的地震荷载可能在其整个生命周期中作用于桥梁。瞬态负载可以分为两大类：车辆相关和非车辆相关。接下来将分别讨论这两组。
卡车相关的瞬态载荷在此表示为静态施加的活载荷或车辆载荷的LL，LL用于LL的冲击或动态效果，BR用于车辆的制动力，CE用于车辆离心力到水平弯曲的桥梁，LS用于车辆 - 负荷引起的附加物通过土壤的子结构部件，WL用于车辆的风荷载，从而转移到结构，CT用于与卡车碰撞的负荷效应。它们将在下面更详细地介绍
实时（车辆）负载效应ll和im
有载荷或车载的LL应在设计或评估中静态应用于桥梁，并在跨越跨度时考虑其动态效应的附加余量IM。LL在设计中使用AASHTO设计规范中规定的标准载荷计算：疲劳载荷（图3.3-1）用于疲劳极限状态，HL93用于所有其他极限状态（图3.3-2,3.3-3和3.3- 4）。请注意，HL93是指多个车辆负载模型的集合，即HL93卡车负载（图3.3-2）或HL93串联负载（图3.3-3），无论哪个管理，加上HL93车道负载（图3.3-4） 。此外，当执行横向分析时，这些车辆载荷被指定为具有图3.3-5中给出的横向尺寸。
例3.4说明了将HL93负载与IM一起应用于简单的跨度桥。请注意，特定光束的设计载荷效应需要将HL93载荷实际分布到梁上
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资料编号：[1503]
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