风荷载和水平地震作用应考虑正、反两个方向的作用。......
2023-08-30
混凝土结构设计计算的作用效应组合
【摘要】：下面介绍作用效应基本组合表达式。由式(2.9)可得到作用短期效应组合设计值为：②作用长期效应组合。不计冲击系数的汽车荷载弯矩标准值MQ1k=385.98 kN·m，汽车荷载作用效应的准永久值系数ψ21=0.4，人群荷载作用效应的准永久值系数ψ22=0.4。由式可得到作用长期效应组合设计值为：在后面各章中，本书对于作用效应的标准值符号的下角标均略去“k”，以使表达简洁。
公路桥涵结构设计时，应当考虑到结构上可能出现的多种作用。例如，桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。按《公路桥规》要求，这时应按承载能力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况，进行作用效应组合，并取其最不利组合进行设计。
作用效应组合是结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加，而作用效应最不利组合是指所有可能的作用效应组合中对结构或结构构件产生总效应最不利的一组作用效应组合。
1)承载能力极限状态计算时作用效应组合
《公路桥规》规定，按承载能力极限状态设计时，应根据各自的情况选用基本组合和偶然组合中的一种或两种作用效应组合。下面介绍作用效应基本组合表达式。
基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本表达式为：
式中 γ0——桥梁结构的重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全等级一级、二级和三级，分别为1.1、1.0和0.9；
γGi——第i个永久作用效应的分项系数，当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时，γG=1.2；对结构的承载能力有利时，其分项系数γG的取值为1.0；其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》；
SGik——第i个永久作用效应的标准值；
γQl——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数，γQl=1.4；当某个可变作用在效应组合中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；对于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；
SQlk——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值；
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γQi=1.1；
SQjk——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；
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ψc=0.80；当其除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)外尚有两种可变作用参与组合时，其组合系数取ψc=0.70；尚有3种其他可变作用参与组合时，ψc=0.60；尚有4种及多于4种的可变作用参与组合时，ψc=0.50。
2)正常使用极限状态计算时作用效应组合
《公路桥规》规定，按正常使用极限状态设计时，应根据不同结构不同的设计要求，选用以下一种或两种效应组合：
(1)作用短期效应组合
作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合，其基本表达式为：
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。
其他符号意义同前。
(2)作用长期效应组合
作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应的组合，其基本表达式为：
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。
其他符号意义同前。
【例2.1】 钢筋混凝土简支梁桥主梁在结构重力、汽车荷载和人群荷载作用下，分别得到在主梁的
跨径处截面的弯矩标准值为：结构重力产生的弯矩MGk=552 kN·m；汽车荷载弯矩MQ1k=459.7 kN·m(已计入冲击系数)；人群荷载弯矩MQ2k=40.6 kN·m。进行设计时的作用效应组合计算。
【解】 (1)承载能力极限状态设计时作用效应的基本组合
钢筋混凝土简支梁桥主梁现按结构的安全等级为二级，取结构重要性系数为γ0=1.0。永久作用效应的分项系数，因恒载作用效应对结构承载能力不利，故取γG1=1.2。汽车荷载效应的分项系数为γQ1=1.4。对于人群荷载其他可变作用效应的分项系数γQj=1.4。本组合为永久作用与汽车荷载和人群荷载组合，故取人群荷载的组合系数ψc=0.80。
按承载能力极限状态设计时，作用效应值基本组合的设计值为：
(2)正常使用极限状态设计时作用效应组合
①作用短期效应组合。根据《公路桥规》规定，汽车荷载作用效应应不计入冲击系数，计算得到不计冲击系数的汽车荷载弯矩标准值MQ1k=385.98 kN·m。汽车荷载作用效应的频遇值系数ψ11=0.7，人群荷载作用效应的频遇值系数ψ12=1.0。由式(2.9)可得到作用短期效应组合设计值为：
②作用长期效应组合。不计冲击系数的汽车荷载弯矩标准值MQ1k=385.98 kN·m，汽车荷载作用效应的准永久值系数ψ21=0.4，人群荷载作用效应的准永久值系数ψ22=0.4。由式(2.10)可得到作用长期效应组合设计值为：
在后面各章中，本书对于作用效应的标准值符号的下角标均略去“k”，以使表达简洁。
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2023-09-19
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