第二章重力

1第二章重力内容提要一、结构自重二、土的自重三、雪荷载四、车辆荷载五、人群荷载六、吊车荷载七、楼面和屋面活荷载八、施工和检修荷载及栏杆水平荷载2第一节结构自重1、结构的自重—永久荷载2、结构自重标准值Gk应根据结构的设计尺寸和材料的容重标准值确定：一般相当于结构自重实际概率分布的平均值(G)3、材料容重标准值按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）确定常用材料与构件自重(1)4、结构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载1.982.48kN/m2木结构;4.957.43kN/m2钢筋砼结构2.483.96kN/m2钢结构;3.465.94kN/m2预应力砼结构接niiikkVGVG1,3常用材料和构件的自重(GB50009-2001附录A表A.1)①砖普通砖（240mm115mm53mm）18kN/m3普通砖（机制）19kN/m3②灰浆水泥砂浆20kN/m3石灰砂浆、混合砂浆16kN/m3③混凝土（砼）素混凝土（2224）kN/m3泡沫混凝土（46）kN/m3钢筋混凝土（R.C.）（2425）kN/m3④砌体浆砌普通砖（机制）18（19）kN/m3空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）17kN/m3粘土砖空斗砌体（全斗）13kN/m34⑤墙面贴瓷砖墙面（25mm厚（包括水泥砂浆打底））0.5kN/m2水泥粉饰墙面（20mm厚，水泥粗砂）0.36kN/m2石灰粗砂粉饰墙面（20mm厚）0.34kN/m2⑥屋顶小青瓦屋面（0.91.1）kN/m2粘土平瓦屋面0.55kN/m2油毡防水层一层油毡刷油两层0.05kN/m2一毡二油上铺小石子（0.250.30）kN/m2二毡三油上铺（0.300.35）kN/m2三毡四油上铺（0.350.40）kN/m2返回55、例题0.02m20kN/m3=0.4kN/m280mm厚现浇钢筋混凝土板0.08m25kN/m3=2.0kN/m212mm厚纸筋石灰泥粉底0.012m16kN/m3=0.192kN/m2gk=∑gki=2.592kN/m2[例1]计算某现浇楼面结构自重的标准值gk[解]20mm厚水泥砂浆面层6第二节土的自重1、土的自重标准值Gk根据土层的厚度和土的容重标准值确定2、天然状态下土的容重变化范围较大粘性土(1820)kN/m3砂土(1620)kN/m3腐填土(1517)kN/m3设计时，土的天然容重取18kN/m3均质土中：cz=.zcz沿水平面→均匀分布cz沿深度→直线分布3、土的自重应力czczcz=.z1.zzzz天然地面7不同重度土层中，土的自重应力czcz天然地面h11h11h21h1+2h2地下水位置2h31h1+2h2+/3h33/3h41h1+2h2+/3h3+/4h44/4不透水层面ziniiczh1地下水位以下土的重度采用:土的有效重度=土的天然重度-水的重度,即i`=i-wcz沿深度→折线分布8第三节雪荷载一、基本雪压S0单位水平面积上积雪的自重(kN/m2)以当地一般空旷平坦地面上根据气象资料统计所得到的结构在使用期间可能出现的（重现期为50年）最大雪压值。相关要求！↓积雪密度（t/m3）S0=rgh→积雪深度（m）积雪密度r积雪深度、积雪时间、当地的地理气候条件等因素有关随积雪深度和积雪时间变化的方便工程应用取定值（P9）基本雪压的统计：最大雪深与最大重度并不一定同时出现；最好是直接测量地面雪压值；雪压值随海拔高度增加而增加。我国按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)全国基本雪压分布图的规定采用。9二、屋面雪压屋面雪压---（不同）----地面雪压主要原因：风、屋面形式、朝向、屋面散热等1、风对屋面积雪的影响风的漂积作用1011122、屋面坡度对积雪的影响屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小风的作用使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平衡积雪荷载雪的滑移作用（坡度＞100的屋面）可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆积在与坡屋面临接的较低屋面上13我国《规范》采用屋面积雪分布系数（r）对双坡屋面考虑均匀雪载和不均匀雪载两种情况。屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按《规范》（GB50009-2001）采用。当5025时的单跨双坡屋面可按不均匀情况考虑。253035404550r1.00.80.60.40.20单跨双坡屋面14高低屋面考虑到高低屋面处易积雪，应在高低屋面处a范围内0.2r。这里mham824153、屋面温度对积雪的影响冬季采暖房屋使部分雪融化产生滑移不连续加热屋面融化的雪重新冻结冰渣可能堵塞屋面排水屋面较低处结成较厚的冰层产生附加荷载采暖的坡屋面融化的雪在檐口处冻结为冰棱及冰坝，堵塞屋面排水，出现渗漏；对结构产生不利荷载效应16三、屋面雪荷载标准值（GB50009-2001）屋面水平投影面上雪荷载标准值应按下式计算：↓屋面积雪分布系数↑基本雪压（kN/m2）雪荷载标准值（kN/m2）sk=rs0雪荷载的组合值系数、频遇值系数及准永久值系数雪荷载的组合值系数可取0.7；雪荷载的频遇值系数可取0.6；雪荷载的准永久值系数应按分区图中的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的分区，分别取0.5、0.2、0；对部分城市的准永久系数分区也可按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)附录D的规定查出。17补充：什么叫“基本组合”、“标准组合”、“频遇组合”和“准永久组合”？1．基本组合，是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。2．标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。1）．标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。182）．频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。3）．准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。19第四节汽车荷载(JTGD60-2004)1、一辆汽车的总重力=汽车自重+载重量。一辆100kN的汽车3070前轴后轴2、汽车重力荷载标准值车辆荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用；车道荷载不考虑车的尺寸及车的排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和作用于任意位置的集中荷载形式；桥梁结构整体计算采用。20各级公路桥涵设计的汽车荷载等级边公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路-I公路-I公路-II公路-II公路-II二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路-I级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路-II级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。3、汽车荷载等级公路-I公路-II214、车辆荷载公路-I和公路-II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。车辆荷载的立面、平面尺寸22235、车道荷载“均布荷载+集中荷载”的形式根据车道荷载与车辆荷载在结构构件中产生的内力（弯矩、剪力）等效确定公路-I级车道荷载均布荷载标准值mkNqk5.10计算弯矩时集中荷载标准值kNPk180(桥梁计算跨径ml5)kP=采用直线内插计算(桥梁计算跨径mlm505)kNPk360(桥梁计算跨径ml50)计算剪力时集中荷载标准值取上述kP的1.2系数公路-II级车道荷载均布荷载标准值kq和集中荷载标准值kP：按公路-I级车道荷载的0.75倍采用24车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处256、城市桥梁汽车荷载据《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77—1998)，采用两级荷载标准，即城-A级、城-B级。城-A级汽车荷载适用于快速路及主干路，城-B级汽车荷载适用于次干路及支路。在城市桥梁设计中汽车荷载可分为车辆荷载和车道荷载两种形式。城-A级与城-B级标准载重汽车的横断面尺寸相同，其横桥向布置应符合图2.8的规定。26城-A级车辆采用五轴式货车加载，总轴重700kN，前后轴距为18.0m，行车限界横向宽度为3.0m。27城-B级车辆采用三轴式货车加载，总轴重300kN，前后轴距为4.8m，行车限界横向宽度为3.0m。28城-A级和城-B级车道荷载应按均布荷载加一个集中荷载计算，在求弯矩和剪力时，分别施加不同的均布荷载。均布荷载和集中荷载的标准值随荷载等级和桥梁跨径而异，可按表2-4取值。297、多车道荷载的折减车道数2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.5030当人行道为钢筋混凝土板时，应该以1.2kN集中竖向力作用在一块板上进行验算；计算栏杆时：作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值，0.75kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值1.0kN/m第五节人群荷载1、公路桥梁人群荷载31；）（：当加载长度；）（：当加载长度20/20]40/)20(5.4[m2020/205.4m20pplll人行天桥的人群荷载计算方法和城市桥梁的人群荷载计算方法类似：；）（：当加载长度；）（：当加载长度20/20]40/)201(5[m20l20/205m20lpp2、城市桥梁人群荷载wp：单边人行道板宽度（m），专用非机动车桥上时宜取1/2桥宽，大于4m时，按4m计算。32一、吊车工作制等级与工作级别按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成10个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频繁程度分成4个载荷状态(轻、中、重、特重)。根据要求的利用等级和荷载状态，确定调查的工作级别，共分8个级别作为吊车设计的依据。《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)在吊车荷载的规定中也相应采用按工作级别划分，现在采用的工作级别与以往采用的工作制等级存在对应关系，如表2-5所示。工作制等级轻级中级重级超重级工作级别A1～A3A4，A5A6，A7A8第六节吊车荷载表2-5吊车的工作制等级与工作级别的对应关系33二、吊车竖向荷载和水平荷载1.吊车竖向荷载标准值最小轮压则往往需由设计者自行计算，其计算公式如下。(1)对每端有两个车轮的吊车(如电动单梁起重机、起重量不大于50t的普通电动吊钩桥式起重机等)，其最小轮压为：(2)对每端有4个车轮的吊车(如起重量超过50t的普通电动吊钩桥式起重机等)，其最小轮压为：式中Pmin——吊车的最小轮压(kN)；Pmax——吊车的最大轮压(kN)；G——吊车的总重量(