武汉大学：《荷载与结构设计方法》课程教学课件（PPT讲稿）06 其他作用

第六章其它作用 内容提要 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、预加力

第六章 其它作用 内容提要 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、预加力

一、温度作用 ◆温度变化引起材料自由膨胀、收缩 △tC升高 L △l=a,△t·l ◆材料的变形受到其它构件的约束一内力、变形及位移 静定结构：温度的变化不引起内力、但引起变形和位移 超静定结构：温度的变化引起内力、变形和位移

一、温度作用  温度变化引起材料自由膨胀、收缩  材料的变形受到其它构件的约束 → 内力、变形及位移 静定结构： 温度的变化不引起内力、但引起变形和位移 超静定结构： 温度的变化引起内力、变形和位移 t(0C)升高 l l=  t  l

◆温度应力计算 设杆件上边缘温度升高0，下边缘升高°，且<°，并 沿杆件截面厚度为线性。 杆件的轴线温度：6=（伍+2）/h 杆件上、下边缘温度差：△=2-t1 温度变化时，引起轴向应变ε和曲率，不引起剪 切变形t0 ds atds =de/ds=[a(t-t)ds/h ds=a At/h K米术 截面上引起的弯矩 M=EIp=EIa△th w ds atds

 温度应力计算 设杆件上边缘温度升高t1 0，下边缘升高t2 0，且t1 0<t2 0 ，并 沿杆件截面厚度为线性。  杆件的轴线温度： t 0=(h1 t 2+h2 t1 )/h 杆件上、下边缘温度差：t=t2 -t1 温度变化时，引起轴向应变和曲率，不引起剪 切变形=  t 0 =d/ds= [(t2 -t1 )ds/h]/ds=  t /h  截面上引起的弯矩 M=EI  =EI  t /h ds t1ds h h1 h2 d ds t 2ds

◆常用超静定结构温度内力 (1)两端固定梁 20 (2) M=EIo心t/h温度低一侧受拉) (2)一端固定一端简支梁 州 20 (>2 M=3 ElaN t/2h(温度低-侧受拉)

常用超静定结构温度内力 （1）两端固定梁 t1 0 t 2 0 (t1 0 t 2 0 ) M=EIt/h(温度低一侧受拉) （2）一端固定一端简支梁 t1 0 t 2 0 (t1 0 t 2 0 ) M=3EIt/2h (温度低一侧受拉)

二、变形作用 ◆变形一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 地层对地下结构产生反作用力→地层弹性抗力 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

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 地层对地下结构产生反作用力 → 地层弹性抗力 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

◆变形作用计算一按力学基本原理求解 M=6EI4/12 M=2EI0/1 M=6EIA /1 M=4EI0/I M=3EIA/12 M=3EI0/1

 变形作用计算—按力学基本原理求解 Ml=6EI  /l 2 Mr=2EI  /l   Mr=6EI  /l 2 Ml=4EI  /l   Ml=3EI  /l 2 Ml=3EI  /l

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 ◆爆炸冲击波对地下结构物的作用一自学

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  爆炸冲击波对地下结构物的作用—自学

◆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 顶盖 前墙 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）

 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 顶盖 前墙 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 ◆地下的土中结构物和地基的浮力计算两种观点 。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 构基地 ®不论土的物理特性如何，对各种土都可考虑完全的浮力作用 →浮力计算存在争议 ◆浮力的计算-采用第一种观点 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=Xwhwred 结构物底基总浮力： P=Pouo F底面 7red一浮力折减系数，非岩石地基nred=1.0 岩石地基7red=0.35~0.95

四、浮力作用  地下的土中结构物和地基的浮力计算两种观点  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 构基地  不论土的物理特性如何，对各种土都可考虑完全的浮力作用 → 浮力计算存在争议  浮力的计算-采用第一种观点 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： P= Pbuo F底面 red—浮力折减系数，非岩石地基 red =1.0 岩石地基 red =0.350.95

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》JTGD60-2004 ◆汽车荷载制动力~按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算 ①一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-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滞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： ④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

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