永久作用與偶然作用楊一希湖南交通69課件

永久作用與偶然作用主講人：楊一希湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院C目錄ONTENTS1永久作用2偶然作用橋梁作用類型《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2015作用action指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力（稱為直接作用或荷載）和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因（稱為間接作用）。如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重、地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮和徐變、溫度變化等。橋梁作用類型《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2015作用action

編號(hào)作用分類作用名稱1永久作用結(jié)構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力)2預(yù)加力3土的重力4土側(cè)壓力5混凝土收縮、徐變作用6水浮力7基礎(chǔ)變位作用8可變作用汽車荷載9汽車沖擊力10汽車離心力11汽車引起的土側(cè)壓力12汽車制動(dòng)力13人群荷載14疲勞荷載15風(fēng)荷載16流水壓力17冰壓力18波浪力19溫度(均勻溫度和梯度溫度)作用20支座摩阻力21偶然作用船舶的撞擊作用22漂流物的撞擊作用23汽車撞擊作用24地震作用地震作用永久作用可變作用偶然作用地震作用橋梁作用類型《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2015作用action

在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)始終存在且其量值變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用，或其變化是單調(diào)的并趨于某個(gè)限制的作用。永久作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值隨時(shí)間而變化，且變化值與平均值相比不可忽略不計(jì)的作用?？勺冏饔迷谠O(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)時(shí)間很短的作用。偶然作用符合現(xiàn)行《公路工程抗震規(guī)范》（JTGB02）和《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTGB02-01）的規(guī)定地震作用1永久作用永久作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)始終存在且其量值變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用，或其變化是單調(diào)的并趨于某個(gè)限制的作用。永久作用編號(hào)作用分類作用名稱1永久作用結(jié)構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力)2預(yù)加力3土的重力4土側(cè)壓力5混凝土收縮、徐變作用6水浮力7基礎(chǔ)變位作用結(jié)構(gòu)重力

結(jié)構(gòu)重力包括結(jié)構(gòu)自重及橋面鋪裝、附屬設(shè)施等附加重力。結(jié)構(gòu)自重是結(jié)構(gòu)物自身材料的體積和材料重力密度標(biāo)準(zhǔn)值的乘積。

材料種類重力密度（kN/m3）材料種類重力密度（kN/m3）鋼、鑄鋼78.5干砌塊石或片石21.0鑄鐵72.5瀝青混凝土23.0～24.0鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土25.0～26.0瀝青碎石22.0混凝土或片石混凝土24.0碎（礫）石21.0漿砌塊石或料石24.0～25.0填土17.0～18.0漿砌片石23.0填石19.0～20.0鋅70.5鉛114.0黃銅81.1青銅87.4石灰三合土、石灰土17.5常用材料重度永久作用預(yù)加力：在結(jié)構(gòu)承受使用荷載之前，預(yù)先加載產(chǎn)生應(yīng)力，即為預(yù)加力。

預(yù)加力在結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久作用計(jì)算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，并計(jì)入相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于預(yù)加力偏心距增大引起的附加效應(yīng)。

在結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)加力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力引起的次效應(yīng)。永久作用土的重力：土的自重應(yīng)力一般是指土的自身有效重力在土體中引起的應(yīng)力。土的自重應(yīng)力是地面以下深度z處的土體因自身重量產(chǎn)生的應(yīng)力，可取該水平截面上單位面積的土柱體的重力；

對(duì)于均勻土，自重應(yīng)力與深度成正比；

對(duì)于成層土，可通過各層土的自重應(yīng)力求和得到。

若土層位于地下水位以下，則應(yīng)以地下水位面作為分層界面，計(jì)算土的自重應(yīng)力時(shí)，界面以下土層應(yīng)扣除浮力影響。永久作用土側(cè)壓力土側(cè)壓力可分為以下三種：(1)靜止土壓力：當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，土對(duì)墻的壓力稱為靜止土壓力E0。(2)主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力，一般用Ea表示。

永久作用土側(cè)壓力土側(cè)壓力可分為以下三種：(3)被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力，用Ep表示。

Ea＜

Ep＞

Eo被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力<<根據(jù)擋土墻模型實(shí)驗(yàn)、原型觀測和理論研究表明：在相同條件下，主動(dòng)土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于被動(dòng)土壓力，亦即Ea<Eo<Ep永久作用混凝土收縮及徐變作用：混凝土收縮是指在混凝土凝結(jié)初期或硬化過程中，混凝土體內(nèi)所含水分的變化、化學(xué)反應(yīng)以及溫度降低等物理化學(xué)因素引起其本身體積縮小的現(xiàn)象。它是不依賴于荷載，而與時(shí)間有關(guān)的一種變形。塑性收縮化學(xué)收縮干燥收縮碳化收縮混凝土收縮溫度收縮永久作用混凝土徐變作用：即混凝土在荷載保持不變的情況下隨時(shí)間而增長的變形稱為徐變。

混凝土受力后，水泥石中的膠凝體產(chǎn)生的黏性流動(dòng)（顆粒間的相對(duì)滑動(dòng)）要延續(xù)一個(gè)很長的時(shí)間骨料和水泥石結(jié)合面裂縫的持續(xù)發(fā)展混凝土在本身重力作用下發(fā)生的塑性變形（類似與土的固結(jié)）內(nèi)部因素永久作用混凝土徐變作用：即混凝土在荷載保持不變的情況下隨時(shí)間而增長的變形稱為徐變。

應(yīng)力越大，徐變也越大。實(shí)際工程中，如果混凝土構(gòu)件長期處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)是比較危險(xiǎn)的，對(duì)結(jié)構(gòu)安全是不利的。初始加荷時(shí)，混凝土的齡期越早，徐變?cè)酱?。若加?qiáng)養(yǎng)護(hù)，使混凝土盡早結(jié)硬或采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，可減少徐變。養(yǎng)護(hù)溫度越高，濕度越大，水泥水化作用越充分，徐變就越小；試件受荷后，環(huán)境溫度低，濕度大，徐變就越小?；炷林兴嘤昧吭蕉啵熳?cè)酱?；水灰比愈大，徐變愈大。材料質(zhì)量和級(jí)配好，彈性模量高，徐變小。應(yīng)力條件材料質(zhì)量加荷齡期周圍環(huán)境水泥用量外部因素永久作用水的浮力基礎(chǔ)底面位于透水性地基上的橋梁墩臺(tái)，當(dāng)驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位的浮力；當(dāng)驗(yàn)算地基應(yīng)力時(shí)，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力?；A(chǔ)嵌入不透水性地基的橋梁墩臺(tái)不考慮水的浮力。作用在樁基承臺(tái)底面的浮力，應(yīng)考慮全部底面積。對(duì)樁嵌入不透水地基并灌注混凝土封閉者，不應(yīng)考慮樁的浮力，在計(jì)算承臺(tái)底面浮力時(shí)應(yīng)扣除樁的截面面積。當(dāng)不能確定地基是否透水時(shí)，應(yīng)以透水或不透水兩種情況與其他作用組合，取其最不利者。永久作用基礎(chǔ)變位作用基礎(chǔ)變位一般指支座沉降和橋墩長時(shí)間作用于地層而產(chǎn)生的沉降量。

基礎(chǔ)變位一旦發(fā)生，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也是長期的，基礎(chǔ)變位的影響可按工程實(shí)際情況加以分析。超靜定結(jié)構(gòu)當(dāng)考慮由于地基壓密等引起的長期變形影響時(shí)，應(yīng)根據(jù)最終位移量計(jì)算構(gòu)件的效應(yīng)。永久作用2偶然作用偶然作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)時(shí)間很短的作用。偶然作用編號(hào)作用分類作用名稱21偶然作用船舶的撞擊作用22漂流物的撞擊作用23汽車撞擊作用船舶的撞擊作用跨域江、河、海灣的橋梁，應(yīng)考慮船舶對(duì)橋梁墩臺(tái)的撞擊作用。

船舶與橋梁結(jié)構(gòu)的碰撞過程十分復(fù)雜，與碰撞時(shí)的環(huán)境因素（風(fēng)浪、氣候、水流等）、船舶特性（船舶類型、船舶尺寸、行進(jìn)速度、裝載情況以及船首、船殼和甲板室的強(qiáng)度和剛度等）、橋梁結(jié)構(gòu)因素（橋梁構(gòu)件的尺寸、形狀、材料、質(zhì)量和抗力特性等）及駕駛員的反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)，因此精確確定船舶與橋梁的相互作用力十分困難。偶然作用和地震作用漂流物的撞擊作用有漂流物的水域中的橋梁墩臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮漂流物的撞擊作用偶然