结构上几种作用分别产生效应的随机叠加称为作用效应组合。地基与基础设计应考虑整个结构上可能同时出现的作用(如除永久作用外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用),按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,并取其最不利效应组合进行设计。
最不利作用效应组合是指所有可能的作用效应组合中对结构或结构构件产生的总效应最不利的一组作用效应组合。
按承载能力极限状态设计时,结构构件自身承载力及稳定性验算应采用作用效应基本组合和偶然组合。
基本组合为永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其表达式如下:
式中 γ 0 ——结构重要性系数,根据设计安全等级采用,对应于设计安全等级一级、二级、三级分别取 1.1,1.0,0.9;
S ud ——承载能力极限状态设计下的作用效应基本组合设计值;
S G i k ——第 i 个永久作用效应的标准值;
γ G i ——第 i 个永久作用效应的分项系数,应按表 1.4 的规定采用;
S Q1k ——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值;
γ Q1 ——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取 1.4;
S Q j k ——除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第 j 个可变作用效应的标准值;
γ Q j ——除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第 j 个可变作用效应的分项系数,风荷载取 1.1,其他取 1.4;
ψ c ——除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变作用效应组合系数,当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作用)组合系数取 0.80;除汽车荷载外还有两种其他可变作用时,组合系数取 0.70;还有 3 种其他可变作用时,取 0.60;还有 4 种及多于 4 种的其他可变作用时,取 0.50。
进行稳定性验算时,上述各项系数均取为 1.0。设计弯桥时,离心力与制动力同时参与组合,制动力标准值或设计值按 70%取值。
表 1.4 永久作用效应的分项系数
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注:本表序号 1 中,钢桥采用钢桥面板时,永久作用效应分项系数取 1.1;采用混凝土桥面板时取 1.2。
偶然组合为永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应组合。偶然作用的效应分项系数取 1.0;与偶然作用同时出现的可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按《公路工程抗震规范》(JTG B02—2013)规定采用。
偶然组合的表达式如下:
式中 γ 0 ——结构重要性系数,取 1.0;
S ad ——承载能力极限状态下的作用效应偶然组合设计值;
S G i k ——第 i 个永久作用标准值效应;
S ak ——偶然作用标准值效应;
γ G i , γ a ——式(1.3)中相应作用效应的分项系数,均取值为 1.0;
S Q1k ——除偶然作用外,第一个可变作用标准值效应,该标准值效应大于其他任意第 j 个可变作用标准值效应;
ψ 11 ——第一个可变作用的频遇值系数,按式(1.4)中的规定取用,稳定性验算时取 1.0;
S Q j k ——其他第 j 个可变作用标准值效应;
ψ 2 j ——其他第 j 个可变作用的准永久值系数,按式(1.5)中的规定取用,稳定性验算时取1.0。
按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用作用短期效应组合和作用长期效应组合。
作用短期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,其表达式如下:
式中 S sd ——作用短期效应组合设计值;
ψ 1 j ——第 j 个可变作用效应的频遇值系数,汽车荷载(不计入冲击力)取 0.7,人群荷载取 1.0,风荷载取 0.75,温度作用取 0.8,其他作用取 1.0。
其他符号意义同前。
作用长期效应组合为可变作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其表达式如下:
式中 S ld ——作用长期效应组合设计值;
ψ 2 j ——第 j 个可变作用效应的准永久值系数,汽车荷载(不计入冲击力)取 0.4,人群荷载取 0.4,风荷载取 0.75,温度作用取 0.8,其他作用取 1.0。
其他符号意义同前。
①地基进行竖向承载力验算时,传至基底或承台底面的作用效应应按正常使用极限状态设计的短期效应组合采用,同时还应考虑作用效应的偶然组合(不包括地震作用)。其作用效应组合值应小于或等于相应的抗力-地基承载力容许值或单桩承载力容许值。
a.采用作用短期效应组合时,其中可变作用的频遇值系数均取为 1.0,且汽车荷载应计入冲击系数。但填料厚度(包括路面厚度)大于或等于 0.5 m的拱桥、涵洞以及重力式墩台可不计冲击力。
b.采用作用效应的偶然组合时,其组合表达式中的结构重要性系数、作用分项系数、频遇值系数和准永久值系数均取为 1.0。
②计算基础沉降时,传至基础底面的作用效应应按正常使用极限状态下作用长期效应组合采用。
该组合仅为直接施加于结构上的永久作用标准值(不包括混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用)和可变作用准永久值(仅指汽车荷载和人群荷载)引起的效应。
进行作用效应组合时,应根据实际情况将可能同时出现的作用进行组合,并按以下情况考虑:
①只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应的组合。结构或结构构件需做不同受力方向的验算时,则应以不同方向的最不利作用效应进行组合。
②可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时,该作用不应参与组合。
③实际不可能同时出现的作用和或同时参与组合概率很小的作用,按表 1.5 的规定不考虑其作用效应的组合。
表 1.5 可变作用不同时的组合表
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④多个偶然作用不同时参与组合。
⑤施工阶段作用效应的组合,应按设计需要及结构所处条件确定。结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。