《荷载与结构设计方法》6

第六章 其它荷载与作用一、温度作用 二、变形作用 三、爆炸作用 四、浮力作用 五、制动力 六、离心力 七、预应力

八、水压力和流水压力九、冻胀力 十、冰压力

一、温度作用

K 2

3EI H3

(6-6)

二、变形作用 变形—指外界因素的影响使结构被迫发生变形地基变形 → 结构支座位移 混凝土徐变、收缩受内部或外部约束 → 结构内力重分布

制造误差等 变形作用效应 静定结构：

支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形不引起内力、 但引起变形和位移超静定结构： 支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形引起内力、 变形和位移 变形作用计算—按力学基本原理求解

三、爆炸作用 爆炸概念 足够快、足够强的能量释放所产生的人们能够听见的空气冲击压力 (包括：核爆炸、普通炸药爆炸、油罐、煤气等的爆炸)

(非核)爆炸的特点空气冲击波的作用时间很短、传播过程中强度迅速减小

爆炸荷载的计算(爆炸冲击波对地面结构物的作用)

爆心

高压波 前墙 顶盖 背墙

爆炸发生时反应区内瞬时形成极高的压力与周围未扰动的空气处 于极端的不平衡状态 高压波从爆心向外运动，强烈挤压邻近空气并不断向外扩展的压 缩空气层 冲击地面建筑物(前墙承受压力；背墙、顶盖和侧墙承受吸力)

四、浮力作用浮力的计算取决于土的物理特性 考虑地基的透水性 产生浮力的必要条件：地下水能否通过土的空隙、连通或溶入到 结构基底 浮力的计算 浮力 = 物体排开水的体积 结构物基底单位面积上的水浮力： pbuo= whw red 结构物底基总浮力：

red—浮力折减系数， 非岩石地基 red =1.0 岩石地基 red =0.35 0.95

P= pbuo F底面

五、制动力1、汽车制动力 汽车制动力 汽车刹车时在车轮与路面之间产生的滑动摩擦力 汽车制动力计算 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 汽车荷载制动力 按同向行驶的汽车荷载(不计冲击力)计算 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范规定的车道荷 载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路-I级汽车荷 载的制动力标准值不得小于165KN;公路-II级汽车荷载的制动力标准 值不得小于90KN。 同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的 2倍； 同向行驶三车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的 2.34倍； 同向行驶四车道的汽车荷载制动力标准值为一个车道制动力标准值的 2.68倍

汽车制动力的作用位置

一般制动力的着力点在桥面以上1.2m处 计算墩台

时 不计由此产生的竖向力和弯矩 制动力可移至支座中心或支座底座面上 计算刚构桥、拱桥时 不计由此产生的竖向力和弯矩 制动力可移至桥面上

2、吊车制动力

Pmax横向水平制动力

G+QPmin横向水平制动力

W

L

吊车竖向荷载(标准值) 当吊车起重量达额定起重量(Q),且小车行使到大车桥一端的极限 位置时，吊车轮子作用于该边柱吊车梁轨道上的压力达最大—最大轮 压Pmax ;此时另一端轨道上的轮压达最小 —最小轮压Pmin。(图) 2(Pmax+ Pmin )=(G+Q)+W 吊车横向水平制动力 -- 小车制动或启动时小车轮子与桥架之间产生的滑动摩擦力 (图) 小车总制动力 T0 = N (G+Q)/2 每个轮子作用于吊车梁上横向水平荷载： Tx=T0/4= N/8 (G+Q) = N (G+Q) N —制动系数，按GB50009-2001取用 软钩吊车：当吊车额定起重量Q 10t时, N =0.12 当吊车额定起重量Q=16 50t时, N =0.10 当吊车额定起重量Q 75t时, N =0.08 硬钩吊车： N =0.20

六、离心力 离心力-弯道桥(曲率半径≤250m时考虑)

m

F离

H= F离=-F惯=-ma=-m 2R=-m(v/R)2R=-mg.v2/(gR) 离心力 H = 车辆重量P 离心系数C 离心系数C= v2/(gR) C= V2/(127R) ↖ 单位换算:v:m/s km/h ; g:m/s2; R: m 作用位置：车辆重心处，一般为桥面以上1.2m处

七、预应力

2. 全预应力混凝土和部分预应力混凝土 3.有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土系指预应力钢筋与其周围的混凝土有可靠的粘结强度，使 得在荷载作用下预应力钢筋与其周围的混凝土有共同的变形。先张法预应力混凝 土及后张灌浆的预应力混凝土都是有粘结预应力混凝土。 无粘结预应力混凝土系指预应力钢筋与其周围的混凝土没有任何粘结强度，在 荷载作用下预应力钢筋与其周围的混凝土各自变形。这种预应力混凝土采用的预 应力筋全长涂有特制的防锈油脂，并套有防老化的塑料管保护。 无粘结预应力技术克服了一般后张法预应力构件施工工艺的缺点。因为后张法 预应力混凝土构件需要有预留孔道、穿筋、灌浆等施工工序，而预留孔道(尤其是 曲线形孔道)和灌浆都比较麻烦，灰浆漏灌还易造成事故隐患。因此，若将预应力 钢筋外表涂以防腐油脂并用油纸包裹，外套塑料管，它就可以像普通钢筋一样直 接按设计位置放入钢筋骨架内，并浇灌混凝土；这种钢筋就是无粘结预应力钢筋， 当混凝土达到规定的强度(如不低于混凝土设计强度等级的75%),即可对无粘结预 应力钢筋进行张拉，建立预应力。 无粘结预应力钢筋外涂油脂的作用是减少摩擦力，并能防腐，故要求它具有良 好的化学稳定性，温度高时不流淌，温度

低时不硬脆。无粘结预应力钢筋一般采 用工业化生产。 由于无粘结预应力混凝土技术综合了先张法和后张法施工工艺的优点，因而具 有广阔的发展前景。

4. 体内预应力混凝土和体外预应力混凝土

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