首页土木建筑工程设计荷载与结构设计方法 02 第二章 重力、侧压力.pptx

02 第二章 重力、侧压力.pptx

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本课件讲解重力类荷载与侧压力,涵盖结构自重、土的自重应力、雪荷载、车辆荷载、楼屋面活荷载与人群荷载,并系统推导土的侧向压力、静水与动水压力、波浪荷载、冻胀力与冰压力的计算要点。

第2章重力、侧压力章标题页,标示本章将讲解重力类荷载与各类侧压力的计算
第2章目录页,列出重力与侧压力两节及其下属小节的主题框架
结构自重定义页,说明组成结构的材料自身重量产生的重力属永久作用
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第1页:第2章 重力、侧压力 章标题页

第2章 重力、侧压力

第2页:第2章 重力、侧压力 章节目录

第2章 重力、侧压力

  • §2.1 重力
  • §2.2 侧压力

第3页:结构自重的定义与计算

§2.1.1 结构自重

定义
组成结构的材料自身重量产生的重力,属永久作用

计算:按构件几何尺寸与材料重度计算其重量。

第4页:常用材料和构件的重度取值

§2.1.1 结构自重——重度取值

  • 常用材料和构件的重度见附录
  • 由不同重度材料构成的结构,应分别按各自重度计算后汇总

第5页:土的组成与土的自重应力

§2.1.2 土的自重应力

  • 土的组成:土是一种三相非连续介质,由固体颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)组成,土中任意截面上都包括骨架和孔隙的面积
  • 土的自重应力:计算时通常不考虑土的非均匀性,把土体简化为均质连续体,采用连续介质力学理论(如弹性力学理论)计算应力分布,应力取单位面积(包括孔隙面积在内)的平均应力

第6页:土的自重应力的计算

§2.1.2 土的自重应力——计算

  • 土的自重应力是土自身有效重力在土体中所引起的应力
  • 计算参数:土的天然重度、计算深度

第7页:多层土的自重应力计算

§2.1.2 土的自重应力——多层土

多层土的自重应力按各层土的天然重度与层厚分层计算后累加。

第8页:地下水对土自重应力的影响

§2.1.2 土的自重应力——地下水的影响

存在地下水时,土的自重应力计算应考虑地下水的影响(地下水位以下按有效重度计算)。

第9页:基本雪压的定义与重现期

§2.1.3 雪荷载——基本雪压

基本雪压
当地空旷平坦地面上,根据气象记录资料经统计得到的、在结构使用期间可能出现的最大雪压值

基本雪压取重现期为50年的最大雪压。

第10页:屋面积雪的影响因素

§2.1.3 雪荷载——屋面的雪压

  • 风对屋面积雪的影响:对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线形屋面影响大
  • 屋面坡度的影响:积雪随屋面坡度增大而减小,坡度大于10°时可能产生雪滑移
  • 屋面温度的影响:冬季采暖房屋使部分积雪融化,可能产生雪滑移

第11页:屋面的雪压示意页(1)

本页为屋面雪压的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如不同屋面形式的积雪分布系数)。

第12页:屋面的雪压示意页(2)

本页为屋面雪压的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如屋面坡度与积雪分布的关系)。

第13页:列车活载与中-活载

§2.1.4 车辆荷载——列车活载

  • 中华人民共和国铁路标准活载,简称「中-活载」
  • 「中-活载」分普通活载和特种活载
  • 「中-活载」是桥梁设计的依据
  • 验算桥梁横向稳定时,以空车时最大横向风力为最不利

第14页:汽车、平板挂车和履带车荷载

§2.1.4 车辆荷载——汽车、平板挂车和履带车荷载

  • 把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式,作为设计荷载
  • 把偶然、个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载

第15页:楼面活荷载的定义与取值

§2.1.5 楼、屋面活荷载——楼面活荷载

定义
房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的重力荷载

住宅和办公楼的楼面活荷载的最小值取2.0kN/m2。

第16页:楼面活荷载示意页(1)

本页为楼面活荷载的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明。

第17页:楼面活荷载示意页(2)

本页为楼面活荷载的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明。

第18页:楼面活荷载示意页(3)

本页为楼面活荷载的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明。

第19页:房屋屋面均布活荷载

§2.1.5 屋面活荷载——房屋均布活荷载

  • 指房屋建筑屋面在其水平投影面上的屋面均布活荷载
  • 包括施工检修人员、工具等自重
  • 上人屋面还包括人员临时聚汇的荷载

第20页:房屋均布活荷载示意页

本页为房屋屋面均布活荷载的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明。

第21页:屋面积灰荷载及其影响因素

§2.1.5 屋面活荷载——屋面积灰荷载

  • 设计生产中有大量排灰的冶金、铸造、水泥等行业的建筑时需要考虑
  • 主要影响因素:除尘装置的使用维修情况、清灰制度执行情况、风向和风速、烟囱高度、屋面坡度和屋面挡风板等

第22页:积灰荷载增大系数与雪荷载组合

§2.1.5 屋面活荷载——屋面积灰荷载

  • 屋面积灰荷载的增大系数可参照雪荷载的分布系数
  • 有雪地区的积灰荷载与雪荷载需要同时考虑

第23页:公路桥梁人群荷载

本页为公路桥梁人群荷载小节,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充取值说明。

第24页:铁路桥上人行道荷载

本页为铁路桥上人行道荷载小节,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充取值说明。

第25页:§2.2 侧压力 章节过渡页

§2.2 侧压力(第2章 重力、侧压力)

第26页:土压力基本概念与挡土墙形式

§2.2.1 土的侧向压力——基本概念及土压力的分类

  • 土压力:墙后填土的自重或填土表面上的荷载对墙产生的侧向压力
  • 挡土墙结构形式:重力式、悬臂式、扶壁式等;材料类型:块石、素混凝土、钢筋混凝土等
  • 侧向压力的性质和大小与墙身的位移、墙体材料、高度及结构形式、墙后填土的性质、填土表面的形状,以及墙和地基之间的摩擦特性等因素有关

第27页:土压力分类示意页(1)

本页为土压力基本概念与分类的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如主动、被动与静止土压力的对比)。

第28页:土压力分类示意页(2)

本页为土压力基本概念与分类的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如主动、被动与静止土压力的对比)。

第29页:土压力分类示意页(3)

本页为土压力基本概念与分类的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如主动、被动与静止土压力的对比)。

第30页:土压力分类示意页(4)

本页为土压力基本概念与分类的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明(如主动、被动与静止土压力的对比)。

第31页:郎金土压力理论 标题页

§2.2.1 土的侧向压力——2.郎金土压力理论

第32页:郎金主动土压力(1)

本页为郎金主动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第33页:郎金主动土压力(2)

本页为郎金主动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第34页:郎金主动土压力(3)

本页为郎金主动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第35页:郎金被动土压力(1)

本页为郎金被动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第36页:郎金被动土压力(2)

本页为郎金被动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第37页:填土面有均布荷载的土压力(1)

本页为填土面有均布荷载时土压力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算式。

第38页:填土面有均布荷载的土压力(2)

本页为填土面有均布荷载时土压力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算式。

第39页:成层填土的土压力计算

§2.2.1 郎金土压力理论——墙后填土为成层土的土压力

  • 第一层的土压力按均质土计算
  • 计算第二层土压力时,将第一层土按重度换算成与第二层土相同的当量土层
  • 按均质土计算第二层土的土压力,但只在第二层土层厚度范围内有效,注意主动土压力系数是不同的

第40页:成层填土土压力示意页

本页为墙后填土为成层土时土压力的示意页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充图示说明。

第41页:填土中有地下水的土压力

本页为填土中有地下水时土压力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充水土分算或合算的说明。

第42页:库仑土压力理论的基本假定

§2.2.1 土的侧向压力——3.库仑土压力理论

  • 挡土墙是刚性的,墙后填土是无粘性土
  • 当墙身向前或向后移动时,产生主动或被动土压力的滑动楔体,沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑移
  • 滑动土楔体视为刚体

第43页:库仑主动土压力(1)

本页为库仑主动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与楔体受力分析。

第44页:库仑主动土压力(2)

本页为库仑主动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与楔体受力分析。

第45页:库仑被动土压力

本页为库仑被动土压力的公式推导页,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充公式与推导过程。

第46页:静水压力

本页为静水压力小节,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充静水压强分布与计算式。

第47页:动水压力

本页为动水压力小节,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充动水压力的计算式。

第48页:波浪荷载与波浪几何要素

§2.2.3 波浪荷载——1.波浪的分类

波浪荷载
在有波浪时,水对结构物产生的附加应力

波浪的几何要素见本页图示。

第49页:波浪的分类

§2.2.3 波浪荷载——波浪的分类

  • 海洋表面的波浪按频率(或周期)排列分类
  • 根据干扰力分类:风波、潮汐波、船行波等;自由波和强迫波
  • 根据波前进时是否有流量产生分为输移波和振动波
  • 按位置分为表面波和内波;按水深分为深水波、中水波和浅水波

第50页:波浪荷载的计算(1)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第51页:波浪荷载的计算(2)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第52页:波浪荷载的计算(3)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第53页:波浪荷载的计算(4)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第54页:波浪荷载的计算(5)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第55页:波浪荷载的计算(6)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第56页:波浪荷载的计算(7)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第57页:波浪荷载的计算(8)

本页为波浪荷载的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算公式与参数说明。

第58页:冻土的概念、性质与分类

§2.2.4 冻胀力——1.冻土的概念、性质及其与结构物的关系

冻土
具有负温度或零温度、内含有冰且胶结着松散固体颗粒的土(岩)
  • 多年冻土:冻结状态持续2年或2年以上的土(岩)
  • 季节冻土:地表层每年冬季冻结、夏季全部融化的土(岩)
  • 瞬时冻土:冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的土层

第59页:季节冻土与结构物的关系

§2.2.4 冻胀力——季节冻土与结构物的关系

  • 季节冻土与结构物的关系密切
  • 由于土的冻融作用会造成各种不同程度的冻胀破坏
  • 冬季低温时结构物开裂、断裂、倾覆

第60页:土的冻胀原理

§2.2.4 冻胀力——2.土的冻胀原理

  • 冻土的基本成分:固态的土颗粒+冰+液态水+气体和水汽
  • 土体冻胀影响因素:含水量、负温值、土颗粒大小及土颗粒外形等
  • 冻胀:土冻结过程中水分冻结成冰,形成冰层、冰透镜体、多晶体冰晶等侵入体,引起土颗粒间相对位移,使土体积产生不同程度的扩胀

第61页:冻胀力的分类

本页为冻胀力的分类小节,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充分类说明。

第62页:冻胀力的计算(1)

本页为冻胀力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算式与参数。

第63页:冻胀力的计算(2)

本页为冻胀力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算式与参数。

第64页:冻胀力的计算(3)

本页为冻胀力的计算,源文件未提取到正文文字,仅有图片,建议对照原课件图片补充计算式与参数。

第65页:冰压力的概念及分类

§2.2.5 冰压力——1.冰压力的概念及分类

概念
位于冰凌河流和水库中的结构物,由于冰层的作用对结构产生一定的压力,此压力称为冰压力
  • 河流流水产生的冲击动压力
  • 冰堆整体推移的静压力
  • 风和水流作用于大面积冰层产生的静压力
  • 冰覆盖层受温度影响膨胀时产生的静压力
  • 冰层因水位升降产生的竖向作用力

第66页:冰压力的计算

§2.2.5 冰压力——2.冰压力的计算

  • 静冰压力
  • 动冰压力
  • 极限冰荷载
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