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橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計計算的方法學習目標理解工程結(jié)構(gòu)應滿足的功能要求和兩類極限狀態(tài),知道設計使用年限的規(guī)定。理解公路橋梁結(jié)構(gòu)設計的不同設計狀況,掌握結(jié)構(gòu)兩類極限狀態(tài)設計的一般表達式,了解作用基本組合、頻遇組合和準永久組合。了解結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設計時對使用材料強度取值的原則。任務目錄2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)2.2極限狀態(tài)設計的基本原則2.3結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境影響2.4材料的強度取值2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)工程結(jié)構(gòu)設計要達到的基本目標是：使所設計的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設計使用年限內(nèi)能夠可靠地完成規(guī)定的全部功能要求,做到安全可靠、適用耐久和經(jīng)濟合理。工程結(jié)構(gòu)在正常設計、正常施工和正常使用條件下,在規(guī)定的設計使用年限內(nèi)應滿足安全性、適用性、耐久性功能要求。安全性、適用性、耐久性功能要求可概括起來稱為結(jié)構(gòu)可靠性,即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間(設計使用年限)內(nèi),在規(guī)定的條件(正常設計、正常施工、正常使用和正常維護)下,完成預定功能的能力。2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)(1)安全性。結(jié)構(gòu)的安全性是指結(jié)構(gòu)能夠承受在施工和使用期間出現(xiàn)的各種荷載作用的能力,以及在偶然事件(如地震、撞擊等)發(fā)生時和發(fā)生后,結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生局部損壞,但不致出現(xiàn)整體破壞和連續(xù)倒塌,仍然保持必需的整體穩(wěn)固性的能力。(2)適用性。結(jié)構(gòu)的適用性是指在正常使用情況下,結(jié)構(gòu)具有保持良好使用的能力,結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不發(fā)生過大的變形或振動。(3)耐久性。結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在設計確定的環(huán)境作用和正常使用、維護條件下,在設計使用年限內(nèi)保持其安全性和適用性的能力。結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的材料性能雖然隨時間有變化,但不會影響結(jié)構(gòu)正常使用。結(jié)構(gòu)的功能要求12.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)設計使用年限是在正常設計、正常施工、正常使用和正常維護條件下,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進行大修或更換,即可按其預期目的使用的年限。設計使用年限是設計規(guī)定的一個時間段,并不是群體概念上的均值使用年限,而是與結(jié)構(gòu)適用性失效、可修復性的極限狀態(tài)相聯(lián)系的時間段。公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計使用年限是考慮了公路等級、結(jié)構(gòu)重要性、結(jié)構(gòu)一旦失效所造成的經(jīng)濟損失和對社會及環(huán)境的影響,以及結(jié)構(gòu)設計、施工和維護的難易程度來確定的。設計使用年限22.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)行業(yè)標準《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》(JTG2120—2020)對公路橋涵的主體結(jié)構(gòu)和可更換部件的設計使用年限規(guī)定見表2-1。2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)橋涵的分類標準見表2-2怎么區(qū)分表2-1所指的特大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞？2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)橋涵的分類標準，工程上一般采用兩個指標來區(qū)分：一個是單孔跨徑Lk，用以反映橋涵的技術復雜程度；另一個是多孔跨徑總長L，用以反映建設規(guī)模。對具體橋涵確定分類時，符合其中一個指標即可歸類。存在差異時，可采取“就高（分類）不就低（分類）”的原則。表2-1中的特大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞劃分，是僅按表2-2規(guī)定的橋梁單孔跨徑Lk指標進行的。單孔跨徑Lk（m)是橋涵的標準跨徑。對梁式橋、板式橋取兩個相鄰橋墩中線距離或橋墩中線與臺背前緣距離；對拱式橋和涵洞取凈跨徑。多孔跨徑總長L（m)，對梁式橋、板式橋為多孔標準跨徑的總長；對拱式橋為兩端橋臺內(nèi)起拱線間的距離；對其他形式橋梁為橋面系行車道長度。2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況,稱為結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)能夠滿足各項功能要求而良好地工作時，就可稱結(jié)構(gòu)是“可靠”或“有效”的，反之則稱結(jié)構(gòu)是“不可靠”或“失效”，那么結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)處于可靠還是失效的界限標志就是結(jié)構(gòu)的“極限狀態(tài)”。當整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。根據(jù)功能要求，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)一般分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)32.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)這種極限狀態(tài)對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)是處于結(jié)構(gòu)安全可靠工作的極限狀態(tài)。凡是關乎人身安全、結(jié)構(gòu)安全以及具有潛在危險的各種情況都可認為是達到了這種極限狀態(tài)，具體來講，當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)表2-3情況（標志）之一時,即認為超過了結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)012.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)表2-3情況（標志）之一時,即認為超過了結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)還包括地震作用下構(gòu)件缺乏延性而出現(xiàn)的脆性破壞，及由于火災、爆炸或撞擊等突發(fā)事件導致結(jié)構(gòu)的破壞。2.1結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性的某項限值的狀態(tài)。是結(jié)構(gòu)滿足適用性和耐久性要求而處于可靠工作的極限狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列情況（標志）之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài):影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性的局部損壞；影響正常使用的振動；影響正常使用的其他特定狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)涉及結(jié)構(gòu)工作條件和性能，結(jié)構(gòu)超過正常使用極限狀態(tài)會造成結(jié)構(gòu)使用性能降低，也會造成結(jié)構(gòu)局部損傷，但并不會引起結(jié)構(gòu)的破壞，不會造成生命財產(chǎn)的重大損失。正常使用極限狀態(tài)022.2極限狀態(tài)設計的基本原則2.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式2.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況公路橋涵結(jié)構(gòu)在施工建造、運營使用等不同階段可能出現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)受力體系、受到不同的荷載作用以及處于不同的環(huán)境條件,并可能受到自然災害影響，所以，在設計中應該分別考慮橋涵結(jié)構(gòu)不同的設計狀況來進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計算。行業(yè)標準《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》（JTG2120—2020）規(guī)定了結(jié)構(gòu)設計的四種設計狀況：持久設計狀況短暫設計狀況偶然設計狀況地震設計狀況2.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況持久狀況是考慮在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)且持續(xù)時間很長的設計狀況，一般其持續(xù)時間取與設計使用年限相同的時間。對公路橋涵而言，持久狀況是對應于橋涵處于正常運營使用情況下全過程的設計狀況。這個階段持續(xù)的時間很長，要對橋涵結(jié)構(gòu)所有預定功能進行設計，必須進行針對結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計計算。持久狀況12.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況短暫狀況是考慮在結(jié)構(gòu)施工或使用過程中出現(xiàn)概率較大，但與設計使用年限相比，其持續(xù)時間很短的設計狀況。對公路橋涵而言,短暫狀況是對應于橋涵建設的施工階段或橋涵工程維修階段。這個階段的持續(xù)時間相對于正常運營使用階段是短暫的。短暫狀況要進行橋涵結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設計計算，也可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)的設計計算。短暫狀況22.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況偶然狀況是考慮在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率極小且持續(xù)時間極短的異常情況時的設計狀況。對公路橋涵而言，偶然狀況是對應于橋涵使用過程中遭受撞擊(例如受到汽車、船舶的撞擊,落石或墜物沖擊等)、火災、爆炸等異常情況。對于偶然狀況，一般只進行橋涵結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設計計算。偶然狀況32.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況地震狀況是考慮結(jié)構(gòu)遭受地震時的設計狀況。地震作用是一種特殊的偶然作用，在抗震設防地區(qū)必須考慮地震狀況且應進行橋涵結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設計計算。地震狀況42.2.1公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計狀況在橋梁結(jié)構(gòu)設計時，必須先確定結(jié)構(gòu)的設計狀況。對結(jié)構(gòu)設計計算的設計狀況、相應的極限狀態(tài)計算及作用組合要求等見表2-4。2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式對橋涵結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的破壞或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的承載能力極限狀態(tài)設計，采用設計計算的一般表達式為：承載能力極限狀態(tài)設計時1γ0Sd

≤Rd

(2-1)作用組合的效應(例如結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面上產(chǎn)生的軸力、彎矩等或表示幾個軸力、彎矩等的向量)設計值作用組合的效應函數(shù)i個永久作用的設計值汽車荷載作用(含汽車沖擊力、離心力)的設計值在作用組合中除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)以外的其他第j個可變作用的設計值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力設計值材料強度設計值幾何參數(shù)設計值,當無可靠數(shù)據(jù)時,可采用幾何參數(shù)標準值

ak,即設計文件規(guī)定值2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式表2-5中所列特大橋、大橋、中橋等仍是按表2-2的單孔跨徑確定，對多跨不等跨橋梁，以其中最大跨徑為準。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0

2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式式（2-1）的物理意義，簡單講就是結(jié)構(gòu)構(gòu)件上作用（組合）產(chǎn)生的效應值必須小于或等于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力值，結(jié)構(gòu)構(gòu)件才是安全的。關于式(2-1)

2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式作用的設計值為作用的標準值或組合值乘以相應的分項系數(shù)式(2-1)中作用的設計值Gid、Q1d和Qjd都含有按概率計算方法確定的分項系數(shù)式(2-1)中，fd為材料強度設計值，fd=fk/γf，fk為材料強度標準值，γf為材料的分項系數(shù)。fk也是按概率計算方法確定的。式（2-1）中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0是對不同設計安全等級的結(jié)構(gòu),為使其具有規(guī)定的可靠度而對作用組合效應設計值調(diào)整的分項系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0僅用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)設計。關于式(2-1)

2.2.2極限狀態(tài)設計的一般表達式公路橋涵結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)設計時，采用設計計算的一般表達式為：

Sd

≤C

(2-2)作用組合的效應設計值設計對結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用要求所規(guī)定的限值正常使用極限狀態(tài)設計時2結(jié)構(gòu)構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)設計時，作用組合的效應設計值主要是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的撓度變形值、截面的開裂力以及裂縫的寬度值等，并且應小于相應的規(guī)定限值。2.3結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境影響2.3.1作用2.3.2作用組合2.3.3環(huán)境影響（作用）2.3.1作用作用是施加在結(jié)構(gòu)上的力或引起結(jié)構(gòu)變形、約束變形的原因，作用對結(jié)構(gòu)的效應是使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生了截面內(nèi)力（例如，彎矩、剪力、軸向力、扭矩等）和變形。按作用的性質(zhì)分為兩類：一類是施加在結(jié)構(gòu)的外力，例如橋上汽車、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施加于橋梁結(jié)構(gòu)上，稱為直接作用，可以用“荷載”來概括；另一類不是以外力形式施加在結(jié)構(gòu)上，它們產(chǎn)生的效應與結(jié)構(gòu)本身特性、所處環(huán)境有關，例如溫度變化、地震、基礎不均勻沉降或位移等，這些都是間接作用于結(jié)構(gòu)上且引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外加變形或約束變形，故稱為間接作用。2.3.1作用例如，圖2-2所示的兩端固接構(gòu)件，材料的線膨脹系數(shù)為αt、彈性模量為E、構(gòu)件截面積為A。當大氣溫度均勻變化且整體降溫(℃）時,計算可得到構(gòu)件截面上軸向拉力Nt=l?αt?Δt?E?A。2.3.1作用工程上把所有引起結(jié)構(gòu)反應的原因統(tǒng)稱作用，而把荷載僅限于表達施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。公路橋涵設計采用的作用按隨時間變化分為永久作用、可變作用和偶然作用，見表2-6。2.3.1作用結(jié)構(gòu)重力包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重力，以及橋梁的橋面鋪裝、人行道（或防撞護欄）以及附屬設備等結(jié)構(gòu)附加重力。表2-7提供了橋梁結(jié)構(gòu)常用材料的重度（又稱容重）γ值（kN/m3)。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計計算中，應當根據(jù)構(gòu)件的受力特性、支承條件和計算要求來建立結(jié)構(gòu)重力作用的計算簡圖。結(jié)構(gòu)重力12.3.1作用例如圖2-3所示的預制的T形截面鋼筋混凝土簡支梁，梁幾何長度為L,計算跨徑為l0。沿梁長度方向截面尺寸沒有變化，截面面積為A。但在梁的跨中處和靠近支座處設置了三道橫隔梁，每道橫隔梁在T形截面梁肋板對稱布置兩塊并與T梁成整體。2.3.1作用對于T形截面的簡支梁，重力G11k作用沿梁長度方向是連續(xù)的，故可化為沿梁長度方向的線均布荷載（圖2-3）,作用在梁中軸線處，均布荷載集度g=G11k為：

g=G11k=γA(2-3)T梁結(jié)構(gòu)重力標準值（kN/m),線均布荷載材料的重度（kN/m3),對鋼筋混凝土，查表2-7取γ=25kN/m3T梁的截面積（m2)2.3.1作用橫隔梁的重力作用沿梁長度方向是不連續(xù)的，每塊橫隔梁的重力G12k可化為集中力（點荷載），若每塊橫隔梁的體積為V,則每塊橫隔梁的重力G12k為：

G12k=γV(2-4)每塊橫隔梁的重力標準值（kN)材料的重度（kN/m3)每塊橫隔梁的體積(m3)2.3.1作用在公路橋涵上，人群荷載是通過人行道作用于橋梁結(jié)構(gòu)上。人群荷載標準值應根據(jù)表2-8采用。對跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以橋梁縱向的最大計算跨徑l0為準。人群荷載22.3.1作用人群荷載標準值是在人行道上的面均布荷載（面荷載）qQ2k，橫向應布置在人行道的凈寬度內(nèi)（圖2-4），在橋縱向施加于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應的區(qū)段內(nèi)。人群荷載2人群荷載標準值的取值:非機動車、行人密集的公路橋梁，人群荷載標準值取表2-7所規(guī)定的標準值的1.15倍。專用人行橋，人群荷載標準值為3.5kN/m2。2.3.1作用公路橋涵設計時，汽車荷載分為公路-Ⅰ級和公路-Ⅱ級兩個等級，并且由車道荷載和車輛荷載組成，但車道荷載和車輛荷載的作用不得疊加。汽車荷載3車道荷載01橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載，車道荷載的計算圖式是由線均布荷載qQ1k和一個集中荷載PQ1k組成（圖2-5）。2.3.1作用車道荷載01對公路-I級，車道荷載的線均布荷載標準值qQ1k=10.5kN/m;集中荷載標準值PQ1k取值見表2-9，計算剪力效應時應將表2-9集中荷載標準值乘以系數(shù)1.2。對公路-Ⅱ級，車道荷載的線均布荷載標準值qQ1k和集中荷載標準值PQ1k按公路-I級車道荷載的0.75倍采用。車道荷載的線均布荷載標準值qQ1k應滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值PQ1k只作用于相應影響線中一個影響線峰值處。2.3.1作用車輛荷載02橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載的尺寸見圖2-6，主要技術指標規(guī)定見表2-10。2.3.1作用汽車荷載圖式主要用于橋梁結(jié)構(gòu)受力的靜力計算中，但是由于橋面的不平整，汽車駛過橋梁時車身震動等引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，導致結(jié)構(gòu)截面上汽車荷載作用效應增大，這種動力效應稱為汽車荷載沖擊作用。設計上引入一個豎向動力效應的增大系數(shù)，沖擊系數(shù)μ，來計算汽車荷載的沖擊力，汽車荷載的沖擊力即為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)μ。沖擊系數(shù)μ的計算與橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率（基頻）f有關“汽車荷載（含汽車沖擊力）”表達含義是在具體計算中用汽車荷載標準值乘以1+μ。沖擊系數(shù)

2.3.2作用組合公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設計計算時,對持久設計狀況和短暫設計狀況應采用作用的基本組合,對偶然設計狀況應采用作用的偶然組合,對地震設計狀況應采用作用的地震組合。持久狀況的作用基本組合是永久作用設計值與可變作用設計值的組合,其中的作用均取其標準值。當作用與作用效應可按線性關系考慮時，作用基本組合的效應設計值表達通式為：承載能力極限狀態(tài)計算時作用組合1（2-5）承載能力極限狀態(tài)下，作用基本組合的效應設計值作用組合的效應函數(shù)第i個永久作用的分項系數(shù)，對于不同的永久作用取用的分項系數(shù)見表2-11Gik是參與作用基本組合的第i個永久作用的標準值。γGiGik=Gid，即式（2-1）中的第i個永久作用的設計值Gid。表示參與作用基本組合中的永久作用，m是考慮的永久作用個數(shù)表示參與作用基本組合中第1個可變作用（主導可變作用）汽車荷載作用且用汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的標準值表示汽車荷載的分項系數(shù)，采用車道荷載計算時取1.4，采用車輛荷載計算時，其分項系數(shù)取1.8結(jié)構(gòu)設計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)。結(jié)構(gòu)設計使用年限按表2-1取值時取1.0，否則，取值應按專題研究確定在作用組合中除汽車荷載外的其他第j個可變作用的標準值。ψcQjk稱為作用組合中除汽車荷載外的其他第個可變作用的組合值在作用組合中除汽車荷載外的其他可變作用的組合值系數(shù)，取0.75。

ψcγLj

γQjQjk=Qjd可以計算得到其他可變作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的效應設計值，作用組合中除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)以外的其他第j個可變作用的設計值Qjd第j

個可變作用的結(jié)構(gòu)設計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)，取值規(guī)定與前述的調(diào)整系數(shù)γL1相同在作用組合中除汽車荷載、風荷載外的其他第個可變作用的分項系數(shù)取1.4，風荷載作用的分項系數(shù)取

1.1例2-1鋼筋混凝土簡支梁橋主梁計算跨徑l0=19.50m,在結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）、汽車荷載（車道荷載）和人群荷載作用下，分別得到主梁跨中截面的彎矩標準值為：結(jié)構(gòu)重力(含結(jié)構(gòu)附加重力)產(chǎn)生的彎矩MGk=812.29kN?m；汽車荷載（含汽車沖擊力）的彎矩MQ1k

=783.96kN?m；人群荷載的彎矩MQ2k=66.30kN?m。設計使用年限50年。作用與作用效應可按線性關系考慮，試求作用基本組合下主梁跨中截面的彎矩設計值Md。2-1解：簡支梁在結(jié)構(gòu)重力作用時主梁跨中截面產(chǎn)生正彎矩，對主梁截面抗彎承載能力不利，查表2-11序號1的“混凝土和圬工結(jié)構(gòu)重力”得到永久作用的分項系數(shù)γG1=1.2。本例設計汽車荷載（含汽車沖擊力）為主導可變作用，且采用車道荷載計算，故取汽車荷載（含汽車沖擊力）的分項系數(shù)γQ1=1.4；人群荷載為除汽車荷載外的其他可變作用，故取人群荷載作用的分項系數(shù)為γQ2=1.4、組合值系數(shù)ψc=0.75。因本例結(jié)構(gòu)的設計使用年限按表2-1取值，故取可變作用的結(jié)構(gòu)設計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)γL=1.0

，γLj=1.0。根據(jù)已知條件，按式(2-4)計算承載能力極限狀態(tài)設計時作用基本組合下的主梁跨中截面彎矩設計值Md為：2.3.2作用組合公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設計計算時，應根據(jù)不同的設計要求，采用作用的頻遇組合或準永久組合。正常使用極限狀態(tài)計算時作用組合2作用頻遇組合01作用頻遇組合是永久作用的標準值與汽車荷載的頻遇值、其他可變作用準永久值相組合。2.3.2作用組合當作用與作用效應按線性關系考慮時，作用頻遇組合的效應設計值計算表達通式為：作用頻遇組合的效應設計值Gik是第i個永久作用的標準值汽車荷載（不計汽車沖擊力）的標準值除汽車荷載（不計汽車沖擊力）外的其他第j個可變作用的標準值汽車荷載（不計汽車沖擊力）頻遇值系數(shù)，ψf1=0.7其他可變作用準永久值系數(shù)，人群荷載時ψq=0.4，風荷載時ψq=0.75，溫度梯度作用時ψq=0.8，其他作用時ψq=1.0（2-6）2.3.2作用組合是永久作用的標準值與可變作用準永久值相組合。當作用與作用效應按線性關系考慮時，作用準永久組合設計值計算表達通式為：作用準永久組合02作用準永久組合的效應設計值Gik是第i個永久作用的標準值可變作用的標準值,汽車荷載不計汽車沖擊力可變作用準永久值系數(shù)。汽車荷載（不計汽車沖擊力）準永久值系數(shù)值ψq=0.4，人群荷載時ψq=0.4，風荷載時ψq=0.75，溫度梯度作用時ψq=0.8，其他作用時ψq=1.0（2-7）

例2-2已知條件見例2-1，但不計汽車沖擊力的汽車荷載的彎矩標準值MQ1k

=653.30kN?m。試分別求出作用頻遇組合和作用準永久組合作用主梁跨中截面的彎矩設計值Md。例2-1的已知條件：鋼筋混凝土簡支梁橋主梁計算跨徑l0=19.50m,在結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）、汽車荷載（車道荷載）和人群荷載作用下，分別得到主梁跨中截面的彎矩標準值為：結(jié)構(gòu)重力(含結(jié)構(gòu)附加重力)產(chǎn)生的彎矩MGk=812.29kN?m；汽車荷載（含汽車沖擊力）的彎矩MQ1k

=783.96kN?m；人群荷載的彎矩MQ2k=66.30kN?m。設計使用年限50年。2-2解：作用頻遇組合和作用準永久組合的效應設計值，分別參照式（2-6）和式（2-7）計算。（1）作用頻遇組合下簡支梁跨中截面的彎矩設計值在簡支梁跨中截面上，已知結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩標準值MGk=812.29kN?m；不計汽車沖擊力的汽車荷載的彎矩標準值為MQ1k

=653.30kN﹒m，人群荷載的彎矩標準值MQ2k=66.30kN?m。對汽車荷載（不計汽車沖擊力），其頻遇值系數(shù)取ψf1=0.7;對人群荷載，其準永久值系數(shù)取ψq2=0.4，由式（2-6）可得到作用頻遇組合下簡支梁跨中截面的彎矩設計值為：（2）作用準永久組合簡支梁跨中截面的彎矩設計值對汽車荷載（不計汽車沖擊力），其準永久值系數(shù)ψq1=0.4;對人群荷載，其準永久值系數(shù)ψq2=0.4

，由式（2-7）可得到作用準永久組合下簡支梁跨中截面的彎矩設計值為：2.3.3環(huán)境影響（作用）結(jié)構(gòu)的耐久性，本質(zhì)上是構(gòu)件和材料抵抗腐蝕和性能退化的能力，與結(jié)構(gòu)使用的環(huán)境影響和采用的材料、施工質(zhì)量有關。環(huán)境影響是指環(huán)境對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種化學的、物理的、機械的和生物的不利影響。例如大氣中二氧化碳，河流、海洋和土壤中含有的氯離子、硫酸鹽等會對結(jié)構(gòu)材料（主要是混凝土材料、鋼材等）產(chǎn)生不利影響；含有夾雜物（砂、石等）急速河水對水中結(jié)構(gòu)的摩擦、切削作用，也會減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，導致一些建成使用時間不長的工程中出現(xiàn)病害現(xiàn)象。2.3.3環(huán)境影響（作用）圖2-7a）所示斜拉橋冬季了使用除冰鹽橋面化雪，但雪水沒有及時排除造成橋上防撞護欄表面混凝土剝落、鋼筋繡蝕；圖2-7b）是混凝土橋臺表面，因橋面伸縮裝置的漏水導致鋼筋繡蝕；圖2-7c）是混凝土柱式橋墩，因河水中的硫酸鹽含量嚴重超標造成橋墩表面混凝土剝落。2.3.3環(huán)境影響（作用）環(huán)境影響會引起結(jié)構(gòu)材料性能隨時間發(fā)生不同程度的退化，向不利方向發(fā)展，或者產(chǎn)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性，影響了結(jié)構(gòu)安全性和適用性。環(huán)境影響對結(jié)構(gòu)的效應是造成結(jié)構(gòu)材料性能劣化或結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷原因，從這個意義上講可以稱環(huán)境影響為環(huán)境作用?，F(xiàn)行設計規(guī)范考慮環(huán)境作用的主要做法是，根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和材料特點，直接規(guī)定設計上應滿足結(jié)構(gòu)耐久性的構(gòu)造要求，規(guī)定施工上應采用的原材料標準和合理可靠的施工工藝等。2.3.3環(huán)境影響（作用）公路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計主要內(nèi)容是：根據(jù)結(jié)構(gòu)的設計使用年限、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別及作用等級，確定材料耐久性指標、減輕環(huán)境作用效應的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施和防腐蝕附加措施等。公路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計主要內(nèi)容01橋梁結(jié)構(gòu)環(huán)境類別02公路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別分為七類，基本涵蓋了我國工程結(jié)構(gòu)典型環(huán)境情況，表2-12為公路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件所處環(huán)境類別。2.3.3環(huán)境影響（作用）使用表2-11時應注意，要根據(jù)結(jié)構(gòu)所處區(qū)域位置和構(gòu)件表面的局部環(huán)境特點,來判斷其所屬的環(huán)境類別,即應根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件表面