公路与铁路桥梁设计荷载

1、第一节第一节 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值第二节第二节 永久作用永久作用 第三节第三节 可变作用可变作用第四节第四节 偶然作用偶然作用第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 作用作用(action)(action)：所有引起结构反应的原因：所有引起结构反应的原因按作用的性质，可为两类：按作用的性质，可为两类： 一类一类是直接施加于结构上的外力，如结构重力、是直接施加于结构上的外力，如结构重力、车辆、人群等，称为车辆、人群等，称为“荷载荷载”(load)； 另一类另一类不是以力的形式施加于结构，其产生的不是以力的形式施加于结构，其产生的效果与结构本身的特性及结构所处环境等有关，如效果

2、与结构本身的特性及结构所处环境等有关，如基础变位、混凝土收缩和徐变，温度变化等基础变位、混凝土收缩和徐变，温度变化等,以前习以前习惯上也称其为惯上也称其为“荷载荷载”，但这种叫法并不确切，但这种叫法并不确切.作用效应作用效应(effect of an action):(effect of an action): 结构对所受作用的反应，如构件承受的弯矩、结构对所受作用的反应，如构件承受的弯矩、剪力，结构的位移等，称为作用效应。剪力，结构的位移等，称为作用效应。 本章主要介绍各类作用的基本概念和计算方法本章主要介绍各类作用的基本概念和计算方法. . 实际设计时作用的取值按实际设计时作用的取值按:

3、: 铁路桥涵设计基本规范铁路桥涵设计基本规范(tb10002.1(tb10002.12005) ) 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范(jtg d60(jtg d602004)2004)的规定办理。的规定办理。 对城市桥梁，其荷载标准与公路桥梁类似，可参阅对城市桥梁，其荷载标准与公路桥梁类似，可参阅城市桥梁设计荷载标准城市桥梁设计荷载标准(cjj77)(cjj77)。公路桥梁的作用,按其随时间变化的性质，分为: 永久作用(permanent action) 可变作用(variable action) 偶然作用(accidental action)永久作用: 习惯上称为恒载(deadloa

4、d)，是指在设计基准期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用，如结构重力。可变作用: 指在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽略的作用，如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载，live load)。偶然作用: 指在设计基准期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用，如地震力。 铁路桥梁:习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作用分为: 主力(对应于公路桥的永久作用和一部分可变作用)、 附加力(对应于不包含在主力中的其他的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。 我国公路、铁路桥梁的设计作用(荷载)分类分别见表31和表32。比较

5、两表，尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有所不同，但基本上大同小异。需要注意的是需要注意的是: : 有些作用是设计铁路桥所特有的，如列车横向摇摆力、有些作用是设计铁路桥所特有的，如列车横向摇摆力、牵引力等；牵引力等； 有些作用仅在一本规范中列出，如公路规范中的支座摩有些作用仅在一本规范中列出，如公路规范中的支座摩阻力，但在按另一本规范设计桥梁时，可视情况加以采用。阻力，但在按另一本规范设计桥梁时，可视情况加以采用。 另外，在设计公铁两用桥时，目前的设计实践是：在铁另外，在设计公铁两用桥时，目前的设计实践是：在铁路荷载的基础上，增加公路桥全部活载的路荷载的基础上，增加公路桥全部活载的757

6、5；但对仅承受；但对仅承受公路活载的构件，应计及全部公路活载。公路活载的构件，应计及全部公路活载。 作用代表值作用代表值: :代表作用大小的数值代表作用大小的数值,它采用数理统计的方法它采用数理统计的方法或根据工程经验加以确定。或根据工程经验加以确定。 在进行桥梁结构或构件设计时，需针对不同设计目的采用规定的各种作用值。作用代表值包括作用作用代表值包括作用标准值、频遇值和准永久值。标准值、频遇值和准永久值。 作用标准值作用标准值: :为各种作用的基本代表值，其值可根据作用为各种作用的基本代表值，其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值

7、确定。 作用频遇值作用频遇值: :是可变作用的一种代表值，其可根据在足够是可变作用的一种代表值，其可根据在足够长的观测期内作用任意时点概率分布的长的观测期内作用任意时点概率分布的0.950.95分位值确定。分位值确定。 作用准永久值作用准永久值: :是可变作用的另一种代表值，其可根据在是可变作用的另一种代表值，其可根据在足够长的观测期内作用任意时点概率分布的足够长的观测期内作用任意时点概率分布的0.5(0.5(或略高于或略高于0.5)0.5)分位值确定。分位值确定。 我国我国公路桥涵基于极限状态法，公路桥涵基于极限状态法，设计时对不同的作设计时对不同的作用采用不同的代表值。用采用不同的代表值。

8、对永久作用和偶然作用，采用对永久作用和偶然作用，采用标准值。对可变作用，根据不同的极限状态和组合方标准值。对可变作用，根据不同的极限状态和组合方式采用标准值、频遇值或准永久值。式采用标准值、频遇值或准永久值。 我国我国铁路桥梁设计规范仍基于容许应力法，铁路桥梁设计规范仍基于容许应力法，其各类其各类荷载的代表值荷载的代表值相当于上述标准值，没有规定频遇值和相当于上述标准值，没有规定频遇值和准永久值。准永久值。作用的分类不是绝对的作用的分类不是绝对的! !例如，铁路钢梁桥的水平联结系例如，铁路钢梁桥的水平联结系( (见第六章见第六章) )主要承受风力和制主要承受风力和制动力，在设计水平联结系时，就

9、该视风力和制动力为活载而非动力，在设计水平联结系时，就该视风力和制动力为活载而非附加力。附加力。设计基准期设计基准期(design reference period)(design reference period) 简单地讲，它就是在确定某些作用简单地讲，它就是在确定某些作用( (这些作用的最大值这些作用的最大值概率分布与时间有关，如风荷载、车辆活载等概率分布与时间有关，如风荷载、车辆活载等) )的标准值时的标准值时需要人为规定的一个基准时间参数。对桥梁结构，设计基准需要人为规定的一个基准时间参数。对桥梁结构，设计基准期通长取期通长取100100年。年。注意注意! 设计基准期设计基准期使用寿

10、命。使用寿命。永久作用：永久作用：亦称恒载，在设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比忽略不计的作用。其作用位置、大小和方向一般是固定不变的其作用位置、大小和方向一般是固定不变的.永久作用包括：永久作用包括：结构自重、桥上附加恒载（桥面、人行道及附属设备）、作用于结构上的土重及土侧压力、基础变位影响力、水浮力、混凝土收缩和徐变的影响力等。 结构重力的标准值，结构重力的标准值，可按结构构件的设计尺寸和材料的重可按结构构件的设计尺寸和材料的重力密度计算确定。力密度计算确定。 在进行桥梁结构在进行桥梁结构(尤其是新型结构尤其是新型结构)分析时，往往需要分析时，往往需要预先估算恒载。通常，当

11、估算的恒载与设计图完成后确定预先估算恒载。通常，当估算的恒载与设计图完成后确定的恒载之间的差异较小的恒载之间的差异较小(例如，不超过例如，不超过3)时，不必修正设时，不必修正设计；否则有必要按设计图重新计算恒载，再次进行结构分计；否则有必要按设计图重新计算恒载，再次进行结构分析。析。 土压力土压力(earth pressure)(earth pressure)按其产生的条件，分为按其产生的条件，分为: : 静止土压力静止土压力 主动土压力主动土压力 被动土压力被动土压力 桥梁下部结构设计时主要用到前两者。土的侧压力计算桥梁下部结构设计时主要用到前两者。土的侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台

12、位移和地基变形，也与水文涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形，也与水文和外加荷载等因素有关。和外加荷载等因素有关。水浮力水浮力 指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建筑物基础底面的递给建筑物基础底面的( (由下而上的由下而上的) )水压力，其水压力，其值等于建筑物所排开的同等体积的水重。值等于建筑物所排开的同等体积的水重。 一般，位于岩石地基上的基础被认为是不渗一般，位于岩石地基上的基础被认为是不渗水的，可不计水浮力；对位于碎石类土、砂类土、水的，可不计水浮力；对位于碎石类土、砂类土、黏砂土等透水性地基上的墩台，需在设计中考虑黏砂土等透水性

13、地基上的墩台，需在设计中考虑水浮力水浮力 预加应力(对于预应力结构对于预应力结构) 按正常使用极限状态设计时：按正常使用极限状态设计时：预加应力属永久作用； 按承载能力极限状态设计时：按承载能力极限状态设计时：预加应力不作为荷载，而将预应力筋作为结构抗力的一部分。 但在超静定结构中，由预加力引起的次内力应属永久荷载。规范未作明确说明。 混凝土收缩混凝土收缩(shrinkage)(shrinkage)及徐变及徐变(creep)(creep)作用作用 对外部超静定的混凝土桥梁结构以及钢一混组合桥梁对外部超静定的混凝土桥梁结构以及钢一混组合桥梁结构，混凝土收缩结构，混凝土收缩(shrinkage)(

14、shrinkage)及徐变及徐变(creep)(creep)作用是长期作用是长期存在的。存在的。 混凝土徐变影响的计算可依据混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力与徐变变形混凝土应力与徐变变形呈线性关系的假定进行分析。呈线性关系的假定进行分析。 混凝土收缩系数和徐变系数的确定，混凝土收缩系数和徐变系数的确定，按照按照公路钢筋公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtg d62-2004)(jtg d62-2004)和和铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(tb 10002.3-2005)(tb 10002.3

15、-2005)中的规定计算。中的规定计算。 基础变位基础变位 对超静定桥梁结构，由于地基压密等原因，对超静定桥梁结构，由于地基压密等原因，其墩台基础可能发生变位其墩台基础可能发生变位( (沉降沉降) )。基础变位对。基础变位对结构的影响也是长期的，其作用效应可依据工结构的影响也是长期的，其作用效应可依据工程实际情况，按最终位移量分析计算。程实际情况，按最终位移量分析计算。 可变作用可变作用 指在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽略的作用，如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载，live load) 一、车辆活载一、车辆活载 车辆活载指桥梁承受的机动荷载。车辆活载指桥梁承

16、受的机动荷载。 对铁路桥，指列车；对铁路桥，指列车； 对公路桥，主要指汽车。对公路桥，主要指汽车。 车辆活载的种类繁多，因此，需要对车辆活载进行调查车辆活载的种类繁多，因此，需要对车辆活载进行调查分析和综合概括，并按照安全、适用和经济的原则，制分析和综合概括，并按照安全、适用和经济的原则，制订出设计采用的标准值。订出设计采用的标准值。 n列车由机车和车辆组成，机车和车辆类型很多，轴重、轴距各异。n为规范设计，我国根据机车车辆轴重、轴距对桥梁不同影响及考虑车辆的发展趋势，制定了中华人民共和国铁路标准活载图式。n（简称“中中活载活载”）n中中活载活载160km/h、200km/hnzk活载活载25

17、0km/h、300km/h以上高速桥规桥规规定：规定：v加载时，标准活载计算图式可任意截取加载时，标准活载计算图式可任意截取v双线桥跨：两线活载之和的双线桥跨：两线活载之和的90%90%v横向稳定检算：空车横向稳定检算：空车+ +最大横向风力为最不利，最大横向风力为最不利，空车活载标准值为空车活载标准值为10kn/m10kn/m“zk活载活载”分分标准活载标准活载和和特种活载特种活载zk标准活载zk特种活载高速暂行规定高速暂行规定：v加载时，标准活载计算图式可任意截取加载时，标准活载计算图式可任意截取v单线或双线桥跨：各线均应计入单线或双线桥跨：各线均应计入zkzk活载作用。活载作用。v多于双

18、线桥跨：应按下列最不利情况考虑：多于双线桥跨：应按下列最不利情况考虑：1 1）按双线在最不利位置承受）按双线在最不利位置承受zkzk活载，其余线路不承受活载，其余线路不承受列车荷载；列车荷载；2 2）所有线路在最不利位置承受）所有线路在最不利位置承受7575的的zkzk活载。活载。v空车活载按空车活载按10kn/m10kn/m计算。计算。“zk活载活载”分分标准活载标准活载和和特种活载特种活载桥梁标准活载的等级或类型，应根据桥梁所在线路的等桥梁标准活载的等级或类型，应根据桥梁所在线路的等级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。 对标准轨距对标

19、准轨距(1435mm)(1435mm)的干线铁路，采用中一活载的干线铁路，采用中一活载( (本本书讨论者书讨论者) )； 对地方窄轨对地方窄轨( (轨距轨距762mm)762mm)铁路，规定了与中一活载形铁路，规定了与中一活载形状类似但数值大幅减小的活载图式；状类似但数值大幅减小的活载图式； 对专用铁路对专用铁路( (如矿区铁路桥梁如矿区铁路桥梁) )，其活载图式需结合，其活载图式需结合具体情况确定。具体情况确定。 对于不包括冲击效应对于不包括冲击效应( (后述后述) )的列车竖向活载，称之为的列车竖向活载，称之为静活载。静活载。q 设计荷载设计荷载 大量、经常出现的汽车荷载，以车队形式排列。

20、汽10级、汽15级、汽20级、汽超20级 验算荷载验算荷载 偶然、个别出现的平板挂车或履带车。挂80、挂100、挂120、履带50n原公路桥涵结构设计采用的车辆荷载标准模式是根据20世纪60年代我国公路交通荷载的实际情况，经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。从近40年的应用情况看，标准（97）车辆荷载的模式及其分级基本上是合理的，能适应我国公路建设发展的需要，但也存在一些不尽合理之处，如采用车队荷载模式在桥涵结构设计时计算非常繁琐、车队荷载在不同跨径的结构上产生的效应的连贯性不够合理、标准荷载的级差不尽合理等，同时，采用车队荷载模式，容易造成设计采用的车辆荷载是实际运营中允许如此载质量的车

21、辆在公路上行驶的错误观念。 1 1 汽车荷载分为公路汽车荷载分为公路i i级和公路级和公路iiii级两个等级。级两个等级。 2 2 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。 3 3 桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的整体计算采用车道荷载； 4 4 桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力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辆荷载，等的计算采用车辆荷载，车辆荷载与车道荷载的作用不得车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。叠加。 公路公路i i级车道荷载的均布荷载标准值为级

22、车道荷载的均布荷载标准值为: : =10.5kn/m =10.5kn/m；集中荷载标准值按以下规定选取：；集中荷载标准值按以下规定选取： 桥梁计算跨径小于或等于桥梁计算跨径小于或等于5m5m时，时， =180kn=180kn； 桥梁计算跨径等于或大于桥梁计算跨径等于或大于50m50m时，时， =360kn=360kn； 桥梁计算跨径在桥梁计算跨径在5m50m5m50m之间时，之间时， 值采用直线内插值采用直线内插求得。求得。 计算剪力效应时，上述集中荷载标准值计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 应乘以应乘以1.21.2的系数。的系数。 公路公路iiii级车道荷载的均布荷载标准值级车道荷载的均布

23、荷载标准值 和集中和集中荷载标准值荷载标准值 按公路按公路i i级车道荷载的级车道荷载的0.750.75倍采用。倍采用。 车道荷载的均布标准值应满布于使结构产生最不车道荷载的均布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。相应影响线中一个最大影响线峰值处。kqkpkpkp公路一公路一i i级和公路一级和公路一级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值 3 3 车辆活载折减车辆活载折减 多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减。多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减。 横向折减的含义

24、是：在多车道横向折减的含义是：在多车道(或多线或多线)桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构产生某种最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置产生某种最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置的可能性大小。显然，车道数越多，可能性的可能性大小。显然，车道数越多，可能性(即同时出现最不利加载的几即同时出现最不利加载的几率率)越小。越小。 当桥涵设计车道数当桥涵设计车道数2 2时，汽车荷载产生的效应时，汽车荷载产生的效应 应应该按规定的多车道横向折减系数进行折减，但折减该按规定的多车道横向折减系数进行折减，但折减后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。

25、后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。大跨径公路桥梁上的车道荷载，还应考虑纵向折减。大跨径公路桥梁上的车道荷载，还应考虑纵向折减。这是因为：在制订车道荷载标准时，采用了自然堵塞的车间间距；在确这是因为：在制订车道荷载标准时，采用了自然堵塞的车间间距；在确定荷载大小时，采用了重车居多的调查资料。但对大跨径桥梁，随着跨定荷载大小时，采用了重车居多的调查资料。但对大跨径桥梁，随着跨径的增加，实际通行车辆出现上述情况就会逐步缓解。因此，需对汽车径的增加，实际通行车辆出现上述情况就会逐步缓解。因此，需对汽车荷载荷载( (或其效应或其效应) )按跨度进行折减。规范规定：当桥梁计算跨径大于按跨度进行折减。

26、规范规定：当桥梁计算跨径大于150m150m时，应按表时，应按表3.53.5进行纵向折减。对多跨连续结构进行纵向折减。对多跨连续结构( (如连续梁桥如连续梁桥) )，按主跨进，按主跨进行全桥折减。行全桥折减。 对铁路桥梁，仅考虑横向折减。对铁路桥梁，仅考虑横向折减。双线桥的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活双线桥的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的载之和的9090( (相当于横向折减系数取相当于横向折减系数取0.9);0.9);三线及三线以上者应取各线标准活载之和的三线及三线以上者应取各线标准活载之和的8080；对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。对仅承受局部活载的构件

27、则不考虑折减。4 4 车辆活载的加载车辆活载的加载 加载就是按最不利原则布置标准活载，通过结构分加载就是按最不利原则布置标准活载，通过结构分析计算桥梁活载效应析计算桥梁活载效应( (内力、应力和位移、变形等内力、应力和位移、变形等) )的的最不利值。最不利值。 对公路桥梁的车道荷载，布载时，应将其中的均布对公路桥梁的车道荷载，布载时，应将其中的均布荷载标准值荷载标准值( (任意长度，任意截取任意长度，任意截取) )满布于使结构产生满布于使结构产生最不利效应的同号影响线区段上，而集中荷载标准值最不利效应的同号影响线区段上，而集中荷载标准值只布置在相应影响线中的一个最大影响线峰值处。只布置在相应影

28、响线中的一个最大影响线峰值处。 对公路桥梁中的车辆荷载和铁路桥梁中的中一活载对公路桥梁中的车辆荷载和铁路桥梁中的中一活载，则使用轮系荷载直接加载并通过试算的方法找出最，则使用轮系荷载直接加载并通过试算的方法找出最不利值。不利值。 对中一活载，当采用手工计算时，直接使用轮系荷对中一活载，当采用手工计算时，直接使用轮系荷载加载较为繁琐，可载加载较为繁琐，可采用等代荷载采用等代荷载( (或称换算均布荷载或称换算均布荷载) )取而代之。取而代之。 等代荷载与标准活载的加载效应相等，即指对结构等代荷载与标准活载的加载效应相等，即指对结构或构件的某一单符号影向线，取标准活载按最不利加载或构件的某一单符号影

29、向线，取标准活载按最不利加载求得的数值，等于该影响线的面积与对应的等代荷载的求得的数值，等于该影响线的面积与对应的等代荷载的乘积。乘积。 等代荷载的大小与荷载类型、影响线的形状和加载等代荷载的大小与荷载类型、影响线的形状和加载长度有关。具体数值及加载规定可查阅有关规范和设计长度有关。具体数值及加载规定可查阅有关规范和设计手册。手册。 车辆以一定速度过桥时，由于动力影响，桥梁实际产生的活载应力和变形大于按活载静重计算所得的结果，这种动力效应常称为冲击作用。 为简化设计，引入冲击系数(大于1)来反映车辆活载的动力影响(即采用静力学的方法，用冲击系数乘以车辆重力)。 ydmaxydmax在车辆过桥时

30、测得的效应时间历程曲线上，最大静力效应处在车辆过桥时测得的效应时间历程曲线上，最大静力效应处量取的最大静力效应值；量取的最大静力效应值；yjmaxyjmax在效应时间历程曲线上最大静力效应处量取的最大动力效应在效应时间历程曲线上最大静力效应处量取的最大动力效应值。值。 桥梁结构的基频桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容，它直接反映了冲击系数与筑材料等动力特性内容，它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。桥梁结构之间的关系。 不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁

31、结构也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁结构的基频相同，在同样条件的汽车荷载下，就能得到的基频相同，在同样条件的汽车荷载下，就能得到基本相同的冲击系数。基本相同的冲击系数。 冲击力受线路状态冲击力受线路状态( (如道路不平顺如道路不平顺) )、车辆、车辆类型类型( (如机车的偏心轮作用如机车的偏心轮作用) )以及桥梁结构形式以及桥梁结构形式等因素的综合影响，等因素的综合影响，目前还难以在设计中精确目前还难以在设计中精确考虑。通常的做法是，在桥梁动载试验的基础考虑。通常的做法是，在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式，把动力问题简化成静力上提出近似计算公式，把动力问题简化成静力问题来处理。问

32、题来处理。 新的新的 通用规范通用规范jtg d60jtg d60规定，汽车荷载冲击力应按下列规定计算：规定，汽车荷载冲击力应按下列规定计算： 1 1 钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。汽车的冲击作用。 2 2 填料厚度（包括路面厚度）等于或大于填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m0.5m的拱桥、涵洞以及的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。重力式墩台不计冲击力。 3 3 支座

33、的冲击力，按相应的桥梁取用。支座的冲击力，按相应的桥梁取用。 4 4 汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数 5 5 冲击系数冲击系数可按下式计算：可按下式计算： 当当 hzhz时，时， =0.05=0.05 当当1.5hz 14hz1.5hz 14hz时，时，=0.1767ln=0.1767lnf f0.0157 0.0157 当当 hzhz时，时， =0.45=0.45 式中，式中， f 为结构基频（为结构基频（hzhz）。）。 6 汽车荷载的局部加载及在汽车荷载的局部加载及在t梁、箱梁悬臂板上的冲击系数梁、箱梁悬臂板上的冲击系

34、数: 采用采用=0.3。 14f1.5f f计算冲击力引起的连续梁正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算负弯矩效应时，采用f2 。 也可根据桥梁结构的刚度来确定冲击力。一也可根据桥梁结构的刚度来确定冲击力。一般而言，桥梁跨径越大、刚度越小，结构对动荷般而言，桥梁跨径越大、刚度越小，结构对动荷载的缓冲作用越强，即冲击作用越弱。载的缓冲作用越强，即冲击作用越弱。 因此，可以近似认为冲击力与计算跨径成反因此，可以近似认为冲击力与计算跨径成反比。此方法计算简便，但不尽合理。比。此方法计算简便，但不尽合理。 v现行铁路规范铁路桥动力系数现行铁路规范铁路桥动力系数 1+ 简支或连续钢桥跨结构和钢墩台简支或

35、连续钢桥跨结构和钢墩台 l402811钢与钢筋混凝土板构成的结合梁钢与钢筋混凝土板构成的结合梁 l402211v现行铁路规范铁路桥动力系数现行铁路规范铁路桥动力系数 1+钢筋混凝土的、混凝土的、石砌的桥跨结构及涵洞、钢筋混凝土的、混凝土的、石砌的桥跨结构及涵洞、刚架桥，其顶上填土厚度刚架桥，其顶上填土厚度1.0m（从轨底算起）时不（从轨底算起）时不计冲击力。当小于计冲击力。当小于1.0m时时 l30611空腹式钢筋混凝土拱桥的拱圈和拱肋空腹式钢筋混凝土拱桥的拱圈和拱肋fl4011001511.2h)-(14 铁路桥梁的人行道以通行巡道和维修人员为主，一般行铁路桥梁的人行道以通行巡道和维修人员为

36、主，一般行人不多。对明桥面的人行道，考虑到有时需在其上放置枕木、人不多。对明桥面的人行道，考虑到有时需在其上放置枕木、钢轨和工具，取竖向静活载为钢轨和工具，取竖向静活载为4kn/m4kn/m2 2。对于道碴桥面，规定。对于道碴桥面，规定距离梁中心距离梁中心2.45m2.45m以内的人行道，取以内的人行道，取10kn/m10kn/m2；距离梁中心；距离梁中心2.45m2.45m以外的人行道，取以外的人行道，取4kn4knm m2 2。 设计主梁时，人行道竖向静活载不与列车活载同时计算，设计主梁时，人行道竖向静活载不与列车活载同时计算，但对特殊情况但对特殊情况( (如为城镇居民通行而加宽了人行道如

37、为城镇居民通行而加宽了人行道) )，两者需，两者需同时考虑，此时人行道活载值可按实际情况确定。同时考虑，此时人行道活载值可按实际情况确定。 当桥梁计算跨径小于或等于当桥梁计算跨径小于或等于50m50m时，公路桥梁人群荷载的标时，公路桥梁人群荷载的标准值为准值为3.0kn/m3.0kn/m2 2z z； 当桥梁计算跨径等于或大于当桥梁计算跨径等于或大于150m150m时，为时，为3.5kn/m3.5kn/m2 2； 当桥梁计算跨径在当桥梁计算跨径在50-150m50-150m时，按线性内插得到人群荷载标时，按线性内插得到人群荷载标准值。准值。 对连续结构，以主跨为准。对连续结构，以主跨为准。 对

38、位于城镇郊区行人密集地区的公路桥，人群荷载标准值取对位于城镇郊区行人密集地区的公路桥，人群荷载标准值取上述规定值的上述规定值的1.151.15倍。倍。 对人行桥，人群荷载标准值为对人行桥，人群荷载标准值为3.5kn3.5knm m2 2。 城市桥梁要按城市桥梁要按城市桥梁设计荷载标准城市桥梁设计荷载标准(cjj77)(cjj77) 人行道人行道( (钢筋混凝土钢筋混凝土) )板板还应以还应以4.0kn4.0knm m2 2( (公路桥公路桥) )或或1.5kn(1.5kn(铁铁路桥路桥) )的荷载进行检算，的荷载进行检算， 人群作用于栏杆上人群作用于栏杆上的水平推力按的水平推力按0.75kn0

39、.75knm m考虑，作用于立柱考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按和扶手的竖向力按1.0kn1.0kn考虑。考虑。 车辆在曲线上运行产生离心力。公路桥上离心力较小，车辆在曲线上运行产生离心力。公路桥上离心力较小，当曲线半径等于或小于当曲线半径等于或小于250m时，才考虑离心力的作用。时，才考虑离心力的作用。离心力等于车辆荷载（不计动力效应）乘以离心力等于车辆荷载（不计动力效应）乘以离心力系数离心力系数(率率)rc1272离心力系数离心力系数(率率)对铁路荷载c不应大于0.15。离心力作用点：铁路轨顶以上2m，公路桥面以上1.2m 当风以一定速度运动并受到桥梁阻碍时，桥梁就承受当风以一定速度运动并

40、受到桥梁阻碍时，桥梁就承受到风压。因此，桥梁结构设计时，应考虑风荷载到风压。因此，桥梁结构设计时，应考虑风荷载(wind (wind load)load)。对大跨度的斜拉桥、悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩。对大跨度的斜拉桥、悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩等，尤其如此。等，尤其如此。 风压分顺风向和横风向。风压分顺风向和横风向。 顺风向的风压可视为顺风向的风压可视为平均风压或脉动风压平均风压或脉动风压。 采用静力学方法简化计算平均风压对结构的影响，是桥采用静力学方法简化计算平均风压对结构的影响，是桥梁设计的常规做法；梁设计的常规做法；对脉动风压，往往需按结构对脉动风压，往往需按结构( (随机随机) )振

41、振动理论进行分析。动理论进行分析。 横桥向风荷载的大小是横桥向风荷载的大小是风压风压与结构迎风面积的乘积。与结构迎风面积的乘积。 但风压与风速及空气重力密度有关，而风速受到地理位但风压与风速及空气重力密度有关，而风速受到地理位置、地形条件、地面粗糙程度、高度等因素的影响。置、地形条件、地面粗糙程度、高度等因素的影响。 公路规范规定：取平坦空旷地面、离地面公路规范规定：取平坦空旷地面、离地面10m10m高、重现期为高、重现期为100100年的年的10min10min平均最大风速，为桥梁所在地区的设计基本风速，记为平均最大风速，为桥梁所在地区的设计基本风速，记为v v1010( (单位：单位：m/

42、s)m/s)，该风速可按规范取值并经实地调查核实后采用。注意，该风速可按规范取值并经实地调查核实后采用。注意v v1010是根据离地是根据离地面面10m10m高处的数据经统计得到的，高处的数据经统计得到的，在实用中，根据结构计算高度修正在实用中，根据结构计算高度修正 , ,高高度度z z处的设计基准风速记为处的设计基准风速记为v vd d(m/s)(m/s)， k2 考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数；按地表状况，地面粗糙度分为a、b、c、d四类(例如，b类对应的地表状况为田野、乡村、丛林及低层建筑物稀少地区，对山间盆地、谷地或峡谷、山口等特殊地形，也按b类取值)，梯度风则反映出

43、风速随高度变化的特征；由于受地面摩擦的影响，气流贴近地面运动时的速度会降低，离地面越高，受影响越小，故k2随离地面高度的增加而增大；k5阵风风速系数，对a、b类地表，其取值为1.38；对c、d类地表为1.7。基本风压基本风压w0设计基准风压设计基准风压wd风荷载标准值风荷载标准值设计基准风速设计基准风速k0-k0-设计风速重现期换算系数，设计风速重现期换算系数，因重现期长短与基本风压有关，故该系数体因重现期长短与基本风压有关，故该系数体现出构的重要性；对于单孔跨径指标为特大桥和大桥的桥梁现出构的重要性；对于单孔跨径指标为特大桥和大桥的桥梁( (见表见表1.1)1.1)，取，取1.01.0；对其

44、他桥梁，取；对其他桥梁，取0.900.90；对正在施工的桥梁，取；对正在施工的桥梁，取0.750.75；当桥梁位于台风；当桥梁位于台风多发地区时，可根据实际情况适当提高多发地区时，可根据实际情况适当提高k0k0值；值；k1-k1-风载阻力系数，风载阻力系数，该系数反映出风压与结构本身的体型、尺寸比的关系；该系数反映出风压与结构本身的体型、尺寸比的关系；其值主要随构件其值主要随构件( (桁架、桥墩和桥塔桁架、桥墩和桥塔) )的截面类型和尺寸等而变；的截面类型和尺寸等而变；k3-k3-地形、地理条件系数；地形、地理条件系数；该系数反映出风压随地形、地理条件的不同而变该系数反映出风压随地形、地理条件

45、的不同而变化的特征；对一般地区，取化的特征；对一般地区，取1.01.0；对山间盆地或谷地，取；对山间盆地或谷地，取0.750.750.850.85；对峡；对峡谷口或山口，取谷口或山口，取1.201.201.41.4。 对于顺桥向的风荷载，对于顺桥向的风荷载，规定如下：规定如下： 对下承式桁架桥，风荷载标准值按其横对下承式桁架桥，风荷载标准值按其横桥向风压的桥向风压的4040乘以桁架迎风面积计算；乘以桁架迎风面积计算； 对桥墩，按其横桥向风压的对桥墩，按其横桥向风压的7070乘以桥乘以桥墩迎风面积计算；墩迎风面积计算； 对于斜拉桥、悬索桥的桥塔，按其横桥对于斜拉桥、悬索桥的桥塔，按其横桥向风压乘

46、以桥塔迎风面积计算。向风压乘以桥塔迎风面积计算。 基本风压值基本风压值202gw v桥规规定，取平坦空旷地区、离地面高10m、重现期为100年的10min的平均最大风速计算基本风压强度。v铁路横向风荷载标准强度计算公式：0321wkkkwtvk1风荷载阻力系数；k2阵风分布系数vk3地形、地理条件系数n制动力制动力 是车辆减速或制动时的惯性力。 方向：方向： 与行车方向一致。n牵引力牵引力 是车辆起动或加速时车辆与路面 （或钢轨）间作用的摩阻力。 方向：方向： 与行车方向相反。n作用点：作用点：铁路轨顶以上2m， 公路桥面以上1.2m。n但在计算墩台时移至支座中心处，不计因此而产生的竖向力和力

47、矩。对铁路桥，规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨范围对铁路桥，规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨范围内的列车竖向静活载的内的列车竖向静活载的1010计算，但当其与离心力或冲计算，但当其与离心力或冲击力同时计算时，则按列车竖向静活载的击力同时计算时，则按列车竖向静活载的7 7取值。取值。对双线桥，只采用一线的制动力或牵引力；对双线桥，只采用一线的制动力或牵引力；对三线或三线以上的桥，只采用二线制动力或牵引力；对三线或三线以上的桥，只采用二线制动力或牵引力；对多线桥，在计算制动力或牵引力不考虑列车活载的横对多线桥，在计算制动力或牵引力不考虑列车活载的横向折减。向折减。 公路只考虑制动力公路只考虑制

48、动力 汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载( (不计冲击力不计冲击力) )计算，并计算，并考虑纵向折减，以使桥梁墩台产生最不利纵向力的方式进行加载考虑纵向折减，以使桥梁墩台产生最不利纵向力的方式进行加载. . 一个车道上的制动力标准值按加载长度范围内车道荷载总一个车道上的制动力标准值按加载长度范围内车道荷载总重力的重力的1010计算，计算，但公路一但公路一i i级汽车荷载的制动力标准值级汽车荷载的制动力标准值不得不得小于小于165kn165kn；公路一公路一级者级者不得小于不得小于90kn90kn。 当车道增多时，也需要采用当车道增多时，也需要采用类似于横向折减

49、的办法类似于横向折减的办法，对制，对制动力进行折减。动力进行折减。 对同向行驶双车道桥对同向行驶双车道桥( (包括双向包括双向4 4车道桥车道桥) )，制动力标准值为，制动力标准值为按一个设计车道计算结果的两倍；同向行驶三车道者为一个设按一个设计车道计算结果的两倍；同向行驶三车道者为一个设计车道的计车道的2.342.34倍；同向行驶四车道者为一个设计车道的倍；同向行驶四车道者为一个设计车道的2.682.68倍。倍。 关于制动力在支座或墩台间的传递与分配，规关于制动力在支座或墩台间的传递与分配，规范制订出若干具体规定。范制订出若干具体规定。 基本原则是：基本原则是： 对刚性墩台，制动力全部由固定

50、支座承担；对刚性墩台，制动力全部由固定支座承担； 对设有板式橡胶支座的刚性墩台，按跨径两端支对设有板式橡胶支座的刚性墩台，按跨径两端支座的抗推刚度进行分配；座的抗推刚度进行分配； 对设有板式橡胶支座的柔性墩台，按支座与墩台对设有板式橡胶支座的柔性墩台，按支座与墩台刚度集成方法进行传递和分配。刚度集成方法进行传递和分配。n温度作用指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。温度作用指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。 温度的变化可分为温度的变化可分为: : ( (年平均年平均) )均匀温度变化均匀温度变化和和梯度温度梯度温度( (温差温差) )两种情况：两种情况： 前者表示结构整体在一年中的温度

51、变化；前者表示结构整体在一年中的温度变化； 后者表示结构截面上的不同点或不同材料之间的温度差异，后者表示结构截面上的不同点或不同材料之间的温度差异，即沿横截面竖向、横向的温度梯度。即沿横截面竖向、横向的温度梯度。n 超静定结构存在多余约束，热胀冷缩将产生内力或支座反力。超静定结构存在多余约束，热胀冷缩将产生内力或支座反力。n 静定和超静定结构，由于结构不同部位温度不同，内部将产生静定和超静定结构，由于结构不同部位温度不同，内部将产生温差力。温差力。 七七 温度作用温度作用对静定结构对静定结构: : 均匀温度作用通常只会导致结构的伸长或缩短，不均匀温度作用通常只会导致结构的伸长或缩短，不产生温度

52、附加力；产生温度附加力；超静定结构超静定结构: : 由于气温变化引起的变形受到约束，导致结构中产由于气温变化引起的变形受到约束，导致结构中产生相应的附加力。生相应的附加力。 由日照、骤冷等天气情况引起的温差，则对静定或由日照、骤冷等天气情况引起的温差，则对静定或超静定的桥梁结构，均可能会产生附加力。例如，由于超静定的桥梁结构，均可能会产生附加力。例如，由于材料导热性的差异，在由混凝土桥面板和钢梁组成的简材料导热性的差异，在由混凝土桥面板和钢梁组成的简支结合梁中，会因温差在截面土产生附加应力。支结合梁中，会因温差在截面土产生附加应力。 均匀温度的取值，可按桥梁所在地区的气温条件均匀温度的取值，可

53、按桥梁所在地区的气温条件( (一般一般取当地最高和最低月平均气温取当地最高和最低月平均气温) )确定确定；均匀温度的变化值，均匀温度的变化值，应自结构合龙时的温度算起。应自结构合龙时的温度算起。 例如，若桥位处最高和最低月平均气温分别为例如，若桥位处最高和最低月平均气温分别为+40+40c c和和0 0c c，而架梁或结构合龙时的温度为，而架梁或结构合龙时的温度为+20+20c c，则均，则均匀温度的变化幅度为匀温度的变化幅度为4040c c，而用于计算温度作用效应，而用于计算温度作用效应的均匀温度值为的均匀温度值为+20+20c c。 对公路桥，计算由温度梯度引起的温度作用效应时对公路桥，计

54、算由温度梯度引起的温度作用效应时: :竖向温度梯度竖向温度梯度: :可可采用图采用图3 37 7所示的曲线所示的曲线; ;不计及横向温度梯度作用不计及横向温度梯度作用: :考虑到结构两侧腹板外的考虑到结构两侧腹板外的悬臂板较长，腹板受太阳直接辐射较少，梁底始终不悬臂板较长，腹板受太阳直接辐射较少，梁底始终不受日照。受日照。 图中图中: :t1t1表示桥面板表面的温度表示桥面板表面的温度; ;t2t2表示桥面板表面下表示桥面板表面下100mm100mm处的温度处的温度( (它们的取值依据桥面铺装类型而它们的取值依据桥面铺装类型而定定););h h为梁高，为梁高，a a为对应温度梯度曲线上零点与为对应温度梯度曲线上零点与t2t2间间的的结构高度的的结构高度( (按结构类型及梁高取按结构类型及梁高取值，例如，当混凝土结构的梁高大于值，例如，当混凝土结构的梁高大于或等于或等于400mm400mm时，取时，取a=300mm)a=300mm)；t t为结合梁中混凝土桥面板的厚度。为结合梁中混凝土