新旧规范桥梁设计荷载讲解

1、桥梁设计荷载讲解桥梁设计荷载讲解第一节第一节 荷载组合与分类荷载组合与分类第二节第二节 永久荷载永久荷载第三节第三节 可变荷载可变荷载第四节第四节 偶然荷载偶然荷载第一节第一节 作用分类与组合作用分类与组合一、作用的定义一、作用的定义二、作用的分类二、作用的分类三、作用的取值三、作用的取值四、作用的代表值取用四、作用的代表值取用五、作用效应组合五、作用效应组合 长期以来，我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为长期以来，我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为“荷载荷载”，这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用，这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用的性

2、质分为截然不同的两类，一类是施加于结构上的外力，如车辆、的性质分为截然不同的两类，一类是施加于结构上的外力，如车辆、人群、结构自重等，它们是直接施于结构上的，可用人群、结构自重等，它们是直接施于结构上的，可用“荷载荷载”这一术这一术语来概括。另一类不是以外力形式施加于结构，它们产生的效应与结语来概括。另一类不是以外力形式施加于结构，它们产生的效应与结构本身的特性、结构所处环境等有关，如地震、基础变位、混凝土收构本身的特性、结构所处环境等有关，如地震、基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等，它们是间接作用于结构的，如果也称缩和徐变、温度变化等，它们是间接作用于结构的，如果也称“荷载荷载”，容易引

3、起人们的误解。因此，目前国际上普遍地将所有引起结构，容易引起人们的误解。因此，目前国际上普遍地将所有引起结构反应的原因统称为反应的原因统称为“作用作用”, , 而而“荷载荷载”仅限于表达施加于结构上的仅限于表达施加于结构上的直接作用。直接作用。一、作用的定义一、作用的定义二、作用的分类二、作用的分类 公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。 1. 1. 永久作用应采用标准值作为代表值。永久作用应采用标准值作为代表值。 2. 2. 可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其

4、代表值。承载能力极限状态设计及频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应值。正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应采用频遇值为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组采用频遇值为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组合设计时，应采用准永久值为可变作用的代表值。合设计时，应采用准永久值为可变作用的代表值。 3 3 偶然作用取其标准值为代表值。偶然作用取其标准值为代表值。三、作用的取值三、作用的取值 1 1 永久作用的标准

5、值，对结构自重（包括结构附加重力），可按结构永久作用的标准值，对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（重力密度）计算确定。构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（重力密度）计算确定。 2 2 可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。 可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数。可变作用准永可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。 3 3 偶然作用应根据试验资料，结合工程经验确定其标准值。偶然作用应根据试验资料，结

6、合工程经验确定其标准值。 4 4 作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。四、作用的代表值取用四、作用的代表值取用五、作用效应组合五、作用效应组合1.作用效应组合的定义作用效应组合的定义2.作用效应组合的原则作用效应组合的原则3.作用效应组合的分类作用效应组合的分类1.作用效应组合的定义作用效应组合的定义作用效应组合作用效应组合是指在确定出各种桥梁作用后，需是指在确定出各种桥梁作用后，需要根据作用特性、桥梁结构特性、施工方法以及桥位要根据作用特性、桥梁结构特性、施工方法以及桥位处的环境等因素来决定各种作用的取舍以及它们同时处的

7、环境等因素来决定各种作用的取舍以及它们同时作用的可能性。作用的可能性。 1 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。）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。最不利的作用效应进行组合。2.作用效应组合的原则作用效应组合的原则 2 2）当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时，该作用不）当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。应参与组合。 3 3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而）施

8、工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。定，结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。 4 4）多个偶然作用不同时参与组合。）多个偶然作用不同时参与组合。 5 5）钢筋混凝土和预应力混凝土结构在进行结构构件的承载能力极）钢筋混凝土和预应力混凝土结构在进行结构构件的承载能力极限状态设计时，可不考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应参与组合限状态设计时，可不考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应参与组合；基础变位作用是否参与组合视具体情况确定；拱桥仍应考虑混凝土；基础变位作用是否参与组合视具体情况确定；拱桥仍应考虑混凝土收缩和徐变

9、、温度作用效应和基础变位作用的组合。收缩和徐变、温度作用效应和基础变位作用的组合。3.作用效应组合的分类作用效应组合的分类1 1）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时2 2）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时4 4）公路桥涵结构效应组合表达式）公路桥涵结构效应组合表达式3 3）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值5 5）注意事项）注意事项1 1）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时（1 1）基本组合）基本组合（2 2）偶然组合）偶

10、然组合 永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：，其效应组合表达式为：)(2111QjknjQjcKQQGiKmiGioudSSSS)(211njQjdcdQmiGidoudSSSS（1 1）基本组合）基本组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一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相组合。种偶然作用标准值效应相组合。 偶然作用的效应分项系数取偶然作用的效应分项系数取1.01.0；与偶然作用同时出；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现的可变作用，可根

11、据观测资料和工程经验取用适当的代表值。表值。 地震作用标准值及其表达式按地震作用标准值及其表达式按公路工程抗震设计规公路工程抗震设计规范范JTJ004JTJ004规定采用。规定采用。（2 2）偶然组合）偶然组合2 2）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时 （1 1）作用短期效应组合）作用短期效应组合（2 2）作用长期效应组合）作用长期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：，其效应组合表达式为：QjknjjmiGiksdSSS111 （1 1）作用短期效应组合）作用短期效应组合

12、 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：组合，其效应组合表达式为： QjknjjmiGikldSSS121（2 2）作用长期效应组合）作用长期效应组合 结构重要性系数，按规范表结构重要性系数，按规范表1.0.91.0.9规定的结构设计安全等级采用。规定的结构设计安全等级采用。对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.11.1、1.01.0和和0.90.9； 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1.41.4。当。当某个可

13、变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第荷载外的其他第j j个可变作用效应（含本规范第个可变作用效应（含本规范第4.3.54.3.5条规定的人行道板条

14、规定的人行道板等局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取等局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.41.4，但，但风荷载的分项系数取风荷载的分项系数取1.11.1； 3 3）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值1.21.2* *恒荷载恒荷载+1.4+1.4* *汽车荷载汽车荷载1.21.2* *恒荷载恒荷载+1.4+1.4* *汽车荷载汽车荷载+0.8+0.8* *1.41.4* *人群荷载人群荷载1.21.2* *恒荷载恒荷载+1.4+1.4* *汽车荷载汽车荷载+ + 0.7 0.7* *（1.41.4* *人群

15、荷载人群荷载+1.1+1.1* *风荷载）风荷载）1.21.2* *恒荷载恒荷载+1.4+1.4* *汽车荷载汽车荷载 +0.6+0.6* *（1.41.4* *人群荷载人群荷载+1.1+1.1* *风荷载风荷载+1.4+1.4* *土压力）土压力）1.21.2* *恒荷载恒荷载+1.4+1.4* *汽车荷载汽车荷载+0.5+0.5* *（1.41.4* *人群荷载人群荷载 +1.1+1.1* *风荷载风荷载+1.4+1.4* *土压力土压力+1.4+1.4* *汽车制动力）汽车制动力）4 4）公路桥涵结构效应组合表达式）公路桥涵结构效应组合表达式 各种荷载中，有些是不会同时发生的，如，离心力

16、，风力与列车各种荷载中，有些是不会同时发生的，如，离心力，风力与列车横向摇摆力或流水压力与冰压力或支座摩阻力与汽车制动力等就不能横向摇摆力或流水压力与冰压力或支座摩阻力与汽车制动力等就不能同时参与组合。同时参与组合。 各类荷载及其组合发生的机率也是不同的，恒载和活载是经常发各类荷载及其组合发生的机率也是不同的，恒载和活载是经常发生的，其它可变荷载发生的机率较小，偶然荷载发生的机率就更小。生的，其它可变荷载发生的机率较小，偶然荷载发生的机率就更小。对于发生机率小的荷载，如仅在桥梁建造过程中出现的施工荷载，就对于发生机率小的荷载，如仅在桥梁建造过程中出现的施工荷载，就不必给予过多的安全储备，因此为

17、使桥梁设计安全、经济对不同的荷不必给予过多的安全储备，因此为使桥梁设计安全、经济对不同的荷载组合，结构的安全储备也应不同。载组合，结构的安全储备也应不同。 实际中处理的方法是：按不同的荷载组合，调整荷载安全系数或实际中处理的方法是：按不同的荷载组合，调整荷载安全系数或材料容许应力值。对组合材料容许应力值。对组合I I，安全系数或容许应力的调整有限：对组安全系数或容许应力的调整有限：对组合合IIII和组合和组合III III ，调整量可放宽。调整量可放宽。5 5）注意事项）注意事项第二节第二节 永久作用（恒载）永久作用（恒载）一、永久作用（恒载）的定义一、永久作用（恒载）的定义二、永久作用的类型

18、二、永久作用的类型三、永久作用的计算三、永久作用的计算一、永久作用（恒载）的定义一、永久作用（恒载）的定义永久作用（恒载）永久作用（恒载）作用位置和大小、方向固定不变的荷载。作用位置和大小、方向固定不变的荷载。（二）桥梁下部结构的恒载：由支座传递下来的结构重力、墩台（二）桥梁下部结构的恒载：由支座传递下来的结构重力、墩台本身的重力、土压力及水浮力等。本身的重力、土压力及水浮力等。（一）桥梁上部结构的恒载：结构重力（一）桥梁上部结构的恒载：结构重力 、附属设备等外加力。、附属设备等外加力。二、永久作用的类型二、永久作用的类型1.1.结构重力结构重力2.2.土压力土压力3.3.水浮力水浮力4.4.

19、预加力预加力5.5.混凝土收缩徐变影响力混凝土收缩徐变影响力三、永久作用的计算三、永久作用的计算结构重力结构重力= =结构体积结构体积 材料容重材料容重1.1.结构重力结构重力注意：注意： 在进行桥梁结构分析时，通常需要预先估计恒载，在进行桥梁结构分析时，通常需要预先估计恒载，当估算的恒载与最终的设计恒载之间的差距不超过当估算的恒载与最终的设计恒载之间的差距不超过5%5%时，时，不必修正设计；否则，需重新进行结构分析。不必修正设计；否则，需重新进行结构分析。2.2.土压力土压力 按其产生的条件，分为静土压力、主动土压力和被动土压力。按其产生的条件，分为静土压力、主动土压力和被动土压力。 桥梁下

20、部结构设计时主要用到静土压力、主动土压力。土的侧桥梁下部结构设计时主要用到静土压力、主动土压力。土的侧压力计算涉及到结构形式、填料性质、墩台位移和地基变形，还与压力计算涉及到结构形式、填料性质、墩台位移和地基变形，还与水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理论推导的公式计算土侧水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理论推导的公式计算土侧压力。压力。3.3.水浮力水浮力 水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙传递水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙传递给建筑物基础底面的水压力，其值等于建筑物所排开的同给建筑物基础底面的水压力，其值等于建筑物所排开的同等体积的水重。等体积的水重。 位于岩石地

21、基上的基础一般被认为是不透水的，可不位于岩石地基上的基础一般被认为是不透水的，可不计水浮力；对于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基计水浮力；对于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，要计考虑水浮力。上的墩台，要计考虑水浮力。 对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正常使用极对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久作用限状态设计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久作用计算其主效应和次效应，计算时应考虑相应阶段的预应力计算其主效应和次效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失，但不计由于偏心距增大所引起的附加效应；在结构损失，但不计由于偏心距

22、增大所引起的附加效应；在结构承载能力极限状态设计时预加应力不作为作用，而将预应承载能力极限状态设计时预加应力不作为作用，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构力钢筋作为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力的次效应。中，仍需考虑预加力的次效应。4.4.预加力预加力5.5.混凝土收缩徐变影响力混凝土收缩徐变影响力 在外部超静定结构的混凝土桥梁中，混凝土收缩徐在外部超静定结构的混凝土桥梁中，混凝土收缩徐变影响力是长期存在并起作用的。基础变位一旦发生，变影响力是长期存在并起作用的。基础变位一旦发生，对结构的影响也是长期的。混凝土收缩徐变的计算可按对结构的影响也

23、是长期的。混凝土收缩徐变的计算可按结构降温考虑，混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应结构降温考虑，混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力预徐变变形呈直线关系的假定并确定适当的徐变系数力预徐变变形呈直线关系的假定并确定适当的徐变系数来进行，基础变位的影响可按工程实际情况加以分析。来进行，基础变位的影响可按工程实际情况加以分析。第三节 可变作用一、可变作用（活载）的定义一、可变作用（活载）的定义二、可变作用（活载）的类型二、可变作用（活载）的类型一、可变作用（活载）的定义一、可变作用（活载）的定义 可变可变作用作用是指在设计使用年限内其作用位置、大是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向随时间变化，

24、且其变化值与平均值相比不可小和方向随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的忽略的作用作用。1.1.车辆荷载车辆荷载2.2.冲击力冲击力3.3.人群荷载人群荷载4.4.离心力离心力5.5.风荷载风荷载6.6.车辆制动力和（列车）牵引力车辆制动力和（列车）牵引力7.7.温度作用温度作用8.8.列车横向摇摆力列车横向摇摆力（铁路）（铁路）9.9.流水压力流水压力10.10.冰压力冰压力11.11.支座摩阻力支座摩阻力二、可变作用（活载）的类型二、可变作用（活载）的类型1.1.车辆荷载车辆荷载（1 1）列车荷载（）列车荷载（铁路铁路）（2 2）公路汽车荷载）公路汽车荷载（3 3）标准荷载的折减）标

25、准荷载的折减（5 5）标准荷载的等级选定）标准荷载的等级选定（4 4）标准荷载加载）标准荷载加载（1 1）列车活载）列车活载 列车活载采用中华人民共和国铁道部标准活载（简称中列车活载采用中华人民共和国铁道部标准活载（简称中活载）活载）见图见图3-13-1。 中中活载象征性的模拟列车载重的情况，普通活载左面活载象征性的模拟列车载重的情况，普通活载左面5 5个集中荷个集中荷载相当于一台机车的重量，其右侧一段载相当于一台机车的重量，其右侧一段3030m m长的均布荷载大致与两台煤水长的均布荷载大致与两台煤水车及另一台机车相当；最右侧的均布荷载表示列车的车辆载重，其长度不车及另一台机车相当；最右侧的均

26、布荷载表示列车的车辆载重，其长度不限。对跨度很短的桥，往往由限。对跨度很短的桥，往往由3 3个轴重所组成的特种荷载控制设计。个轴重所组成的特种荷载控制设计。 对专用线上的铁路桥梁，如矿区铁路桥梁，其活载标准当根据实际对专用线上的铁路桥梁，如矿区铁路桥梁，其活载标准当根据实际情况确定，并在设计中加以说明。情况确定，并在设计中加以说明。 由于蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得到广泛应用；货车的由于蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得到广泛应用；货车的重载轴重时常高于机车的轴重。重载轴重时常高于机车的轴重。 我国制定新的列车活载标准应与国际铁路联盟（我国制定新的列车活载标准应与国际铁路联盟（UIC

27、UIC）制定的活载标制定的活载标准一致。目前修订工作正在进行。见图准一致。目前修订工作正在进行。见图3-23-2（2 2）公路车辆荷载）公路车辆荷载 1 1）概述）概述 2 2）公路车辆荷载的类型）公路车辆荷载的类型 3 3）新旧规范公路车辆荷载的类型）新旧规范公路车辆荷载的类型 4 4）标准汽车荷载模式）标准汽车荷载模式 5 5）车队荷载标准模式的主要不足之处）车队荷载标准模式的主要不足之处 汽车车队分为汽车汽车车队分为汽车-10-10级、汽车级、汽车-15-15级、汽车级、汽车-20-20级汽车级汽车- -超超2020级级4 4个个等级。汽车车队重由一辆是重车，其余为主车（数量不限）。验算

28、荷等级。汽车车队重由一辆是重车，其余为主车（数量不限）。验算荷载分为载分为500500kNkN履带车（简称履带履带车（简称履带-50-50），），800800kNkN、1000kN1000kN和和12001200kNkN平板挂平板挂车（简称挂车（简称挂-80-80、简称挂、简称挂-100-100、简称挂、简称挂-120-120）等）等4 4种。履带车载顺桥向种。履带车载顺桥向可考虑多辆行驶，但车辆净距不得小于可考虑多辆行驶，但车辆净距不得小于5050m m；平板挂车则全桥只按一辆平板挂车则全桥只按一辆车计算。验算荷载不计冲击力。车计算。验算荷载不计冲击力。 公路车辆荷载是按实际情况（车辆轮轴数

29、目、前后轴间距和轴重，公路车辆荷载是按实际情况（车辆轮轴数目、前后轴间距和轴重，荷载发展趋势等）进行了标准化的活载。将经常地、大量出现的汽车荷载发展趋势等）进行了标准化的活载。将经常地、大量出现的汽车排成车队，作为计算荷载（见图排成车队，作为计算荷载（见图3-33-3和图和图3-43-4）；把偶然的个别出现的）；把偶然的个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载。类似于铁路特种荷载，公路验算荷平板挂车或履带车作为验算荷载。类似于铁路特种荷载，公路验算荷载也只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。载也只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。1 1）概述）概述 2 2）公路车辆荷载的类型）公路车辆荷载

30、的类型a)a) 公路公路级车道荷载级车道荷载b)b)公路公路级车道荷载级车道荷载c)c)城市桥梁荷载城市桥梁荷载汽车荷载等级（汽车荷载等级（9797标准）标准） 新标准新标准汽车汽车超超2020级、挂车级、挂车120 120 公路公路级级汽车汽车2020级、挂车级、挂车100 100 公路公路级级 汽车汽车1515级、挂车级、挂车8080汽车汽车1010级、履带级、履带5050 3 3）新旧规范公路车辆荷载的类型）新旧规范公路车辆荷载的类型图图3-1图图3-2 9797标准标准 车队荷载（计算荷载车队荷载（计算荷载+ +验算荷载）验算荷载） 新标准新标准 车道荷载车道荷载( (均布荷载均布荷载

31、+ +集中荷载）图集中荷载）图3-33-3 + +车辆荷载车辆荷载 图图3-3.13-3.1 （桥涵结构的整体计算采用车道荷载，局部加载、横向桥（桥涵结构的整体计算采用车道荷载，局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引面板、涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的起的土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。）作用不得叠加。） 4 4）标准汽车荷载模式）标准汽车荷载模式1 1）容易使人误认为标准荷载模式所采用的车辆重力即是实）容易使人误认为标准荷载模式所采用的车辆重力即是实际桥梁上可以通行

32、的车辆，造成公路交通管理上的不便；际桥梁上可以通行的车辆，造成公路交通管理上的不便；2 2）原标准的级差不合理，两级标准之间的荷载）原标准的级差不合理，两级标准之间的荷载 水平的级水平的级差时大时小；差时大时小；3 3）计算不便；）计算不便；4 4）标准荷载在结构上产生的效应不连续；）标准荷载在结构上产生的效应不连续；5 5）与国际先进标准不接轨。）与国际先进标准不接轨。 （5 5）标准荷载的等级选定）标准荷载的等级选定均布荷载标准值：均布荷载标准值： 10.5kN/m10.5kN/m集中荷载：集中荷载： 计算跨径小于等于计算跨径小于等于5m5m时，时，180kN 180kN 计算跨径大于等于

33、计算跨径大于等于50m50m时，时，360kN360kN 计算跨径在计算跨径在5 5至至50m50m之间时，直线内插。之间时，直线内插。 剪力效应应再乘以剪力效应应再乘以1.21.2的系数。的系数。 图图3-43-4a)a) 公路公路级车道荷载级车道荷载 车道荷载标准值应取公路车道荷载标准值应取公路级汽车荷载的车道荷级汽车荷载的车道荷载标准值的载标准值的0.750.75倍倍b)b)公路公路级车道荷载级车道荷载标准车辆荷载标准车辆荷载公路公路级和公路级和公路级标准车辆荷载采用原汽车级标准车辆荷载采用原汽车超超2020级标准荷载中总重为级标准荷载中总重为550550千牛的加重车。千牛的加重车。表表

34、4.3.1-3 4.3.1-3 桥涵设计车道桥涵设计车道数数表表4.3.1-5 4.3.1-5 纵向折减系数纵向折减系数 施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。当桥施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。当桥梁计算跨径梁计算跨径L150mL150m时，应按表时，应按表4.3.1-54.3.1-5规定的纵向折减系规定的纵向折减系数进行折减。当为多跨连续结构时，整个结构均应按最大数进行折减。当为多跨连续结构时，整个结构均应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减151304 汽车超20级104 汽车20级4151547013047013044701515

35、601301515140371203012010414013070130151570120120104 汽车15级4570415501007013050100501002.54.08.0300KN 汽车的平面尺寸3.015.0100、150、200KN 汽车的平面尺寸1.8413070151.8157.0550KN 汽车的平面尺寸1.42.51.47.04.02.51.82.5横向布置2.51.41.81.81.31.41.41.40.60.5 标准荷载的线数或车道数与桥梁的线路数或车道数一致，但由标准荷载的线数或车道数与桥梁的线路数或车道数一致，但由于每车道上的车队活载同时出现最不利加载的机

36、率很小，故需要对于每车道上的车队活载同时出现最不利加载的机率很小，故需要对总的车道活载进行折减。总的车道活载进行折减。a)a)铁路桥梁铁路桥梁（3 3）标准荷载的折减）标准荷载的折减b)b)公路桥梁公路桥梁双线铁路桥梁的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活双线铁路桥梁的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的载之和的90%90%；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80%80%铁路桥梁的主要构件，铁路桥梁的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的80%80%；对仅承受局部活载的构件则不考虑

37、折减；对仅承受局部活载的构件则不考虑折减；a)a)铁路桥梁铁路桥梁在按两行车队布载时，汽车活载不考虑折减；在按两行车队布载时，汽车活载不考虑折减；按三车队布载时汽车活载可在一定条件下折减按三车队布载时汽车活载可在一定条件下折减20%20%；在按四车队车队布载时，汽车活载可折减在按四车队车队布载时，汽车活载可折减30%30%；但；但折减后不得小于用两行车队布载的计算结果。折减后不得小于用两行车队布载的计算结果。b)b)公路桥梁公路桥梁 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（内力应力位移变位等）的最不利值。载效应（内

38、力应力位移变位等）的最不利值。 一般的做法是：先计算结构影响线，然后使用轮系荷载直接加载。一般的做法是：先计算结构影响线，然后使用轮系荷载直接加载。对连续的列车活载，不能忽略位于影响线异号区段内的轮轴的作用；对连续的列车活载，不能忽略位于影响线异号区段内的轮轴的作用；对公路标准活载，则可任意截取和布置，但要注意规定的荷载排列次对公路标准活载，则可任意截取和布置，但要注意规定的荷载排列次序和进行的方向。序和进行的方向。 当用手工加载时，直接使用轮系荷载不便，可采用等带荷载（或当用手工加载时，直接使用轮系荷载不便，可采用等带荷载（或称为换算荷载）来取代各种标准活载。称为换算荷载）来取代各种标准活载

39、。 等带荷载与标准活载的加载作用相等，即对结构或构件的某一单等带荷载与标准活载的加载作用相等，即对结构或构件的某一单符号影响线，取标准活载按最不利加载求得的数值，等于该影响线的符号影响线，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带荷载的乘积。等带荷载的大小与荷载类型、影响线面积与对应的等带荷载的乘积。等带荷载的大小与荷载类型、影响线的形状和加载长度有关。具体数值可查阅有关规范和手册。的形状和加载长度有关。具体数值可查阅有关规范和手册。 4 4）标准汽车荷载模式）标准汽车荷载模式（5 5）标准荷载的等级选定）标准荷载的等级选定 桥梁标准活载的等级或类型，应根据桥梁所在线路的

40、等级、使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。公路桥梁一般参照表用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。公路桥梁一般参照表3-3-2 2。 对标准规矩（对标准规矩（14351435mmmm）的干线铁路，采用中的干线铁路，采用中活载；对地方窄活载；对地方窄轨（轨距轨（轨距762762mmmm）铁路，规定了与中铁路，规定了与中活载形状类似单数值大幅度活载形状类似单数值大幅度减小的活载图式；对专用铁路，其活载图式需要结合具体情况确定。减小的活载图式；对专用铁路，其活载图式需要结合具体情况确定。表3-2各等级公路车辆荷载选用表2.2.冲击力冲击力

41、（1 1）冲击力的产生）冲击力的产生（2 2）冲击力的影响因素）冲击力的影响因素（3 3）冲击力的计算）冲击力的计算（1 1）冲击力的产生）冲击力的产生 车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的发生振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为冲内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为冲击作用。击作用。 冲击作用的大小采用冲击力来衡量。冲击力受线路冲击作用的大小采用冲击力来衡量。冲击力受线路状态、车辆类型（机车的偏心轮作用）以及桥梁结构状态、车辆类型（机车的偏心

42、轮作用）以及桥梁结构的形式和跨度等因素的综合影响。目前还难以精确考的形式和跨度等因素的综合影响。目前还难以精确考虑。虑。（2 2）冲击力的影响因素）冲击力的影响因素 当竖向活载包括冲击力时，将静活载乘以冲击系数。当竖向活载包括冲击力时，将静活载乘以冲击系数。 冲击系数的一般形式是：冲击系数的一般形式是： Lba11+ = 1 +式中：式中：LL桥跨长度或（局部）构件的影响线加载长度；桥跨长度或（局部）构件的影响线加载长度；a,ba,b常数，随结构体系或构件的不同而不同。常数，随结构体系或构件的不同而不同。 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，通常的做法是：在桥梁动载试验的基础

43、上提出近似计算公式，把动力问题简化为静力问题来处理。引入冲击系数（把动力问题简化为静力问题来处理。引入冲击系数（1+1+）。）。（3 3）冲击力的计算）冲击力的计算冲击系数冲击系数 可按下式计算：可按下式计算： 当当 时，时， =0.05 =0.05 当当 时，时， 当当 时，时， =0.45 =0.45 Hzf5.1HzfHz145.10157.0ln1767.0fHzf14L402811+ = 对铁路简支梁桥或连续的钢桥跨结构和钢桥桥墩冲击系数的一般形式是：对铁路简支梁桥或连续的钢桥跨结构和钢桥桥墩冲击系数的一般形式是： 对铁路钢筋混凝土的、混凝土的、石砌的桥跨结构及涵洞、刚架桥对铁路钢筋

44、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其顶上填土厚度h1mh1m（从轨底算起）时不计冲击力，从轨底算起）时不计冲击力，h h1m1m时冲击系时冲击系数的一般形式是：数的一般形式是： L402811+ = 式中：式中：=4（1-h)2（2 2）公路桥梁的人群荷载）公路桥梁的人群荷载3.3.人群荷载人群荷载（1 1）铁路桥梁的人群荷载）铁路桥梁的人群荷载（3 3）公路桥梁的人群荷载的取值）公路桥梁的人群荷载的取值对明桥面的人行道，考虑到有时需要在其上放置枕木钢对明桥面的人行道，考虑到有时需要在其上放置枕木钢轨和工具，取竖向静活载为轨和工具，取竖向静活载为4 4kN/m2kN

45、/m2：对桥面铁路桥规规定距离梁中心对桥面铁路桥规规定距离梁中心2.452.45m m以内的人行以内的人行道取道取1010kN/m2kN/m2；距离梁中心距离梁中心2.452.45m m以外的人行道取以外的人行道取4 4kN/m2kN/m2。设计主梁时，人行道竖向静活载不与列车活载同时设计主梁时，人行道竖向静活载不与列车活载同时计算；但在特殊情况下两者同时考虑，此时人行道活计算；但在特殊情况下两者同时考虑，此时人行道活载可按实际情况取值。载可按实际情况取值。（1 1）铁路桥梁的人群荷载）铁路桥梁的人群荷载 当桥梁的计算跨径小于或等于当桥梁的计算跨径小于或等于50m50m时，取时，取 3.0 3

46、.0千牛千牛/ /平方米平方米， 当桥梁的计算跨径大于当桥梁的计算跨径大于150m150m时，取时，取 2.5 2.5千牛千牛/ /平方米平方米， 当桥梁的计算跨径在当桥梁的计算跨径在50m-150m50m-150m之间时，线性内插计算。对跨径之间时，线性内插计算。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨为准不等的连续结构，以最大计算跨为准 城市郊区行人密集区一般取上述值得城市郊区行人密集区一般取上述值得1.151.15倍。倍。 专用人行桥梁，人群荷载标准值为专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.53.5千牛千牛/ /平方米平方米人行道板（钢筋混凝土）可以一块板为单元，按标准值人行道板（钢筋混凝土）可以

47、一块板为单元，按标准值4.04.0千牛千牛/ /平方米。平方米。 计算栏杆时人群作用于栏杆上的水平推力按计算栏杆时人群作用于栏杆上的水平推力按0.750.75kN/mkN/m考虑，作考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按用于立柱和扶手的竖向力按1.01.0kN/mkN/m来考虑。来考虑。（2 2）公路桥梁的人群荷载）公路桥梁的人群荷载1 1 标准值标准值 9797标准：标准： 3.53.5千牛千牛/ /平方米平方米 新标准：新标准： 3.03.0千牛千牛/ /平方米平方米纵向折减纵向折减 L=50L=50米：米： 3.03.0千牛千牛/ /平方米平方米 L=150L=150米：米： 2.52.5千牛

48、千牛/ /平方米平方米 L=50-150L=50-150米：米：2 2 线性内插线性内插 人群荷载人群荷载4.4.离心力离心力（1 1）离心力的产生）离心力的产生（2 2）离心力的计算）离心力的计算 离心力的大小指车辆行使在曲线线路上时。因方向变化离心力的大小指车辆行使在曲线线路上时。因方向变化而引起的径向水平力。而引起的径向水平力。 （1 1）离心力的产生）离心力的产生Rvc1272式中：式中： V V设计行车速度设计行车速度( (km/h);km/h);RR曲线半径（曲线半径（m);m); 离心力的着力点在桥面以上离心力的着力点在桥面以上1.21.2m m处（公路桥）或轨顶面处（公路桥）或

49、轨顶面2 2m m处（铁处（铁路桥）；多车道时应考虑折减。路桥）；多车道时应考虑折减。 当弯道桥的曲线半径等于或小于当弯道桥的曲线半径等于或小于250m250m时，应计算汽车荷载引起的时，应计算汽车荷载引起的离心力。离心力。 离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C C，C C值按下式计算：值按下式计算：（2 2）离心力的计算）离心力的计算 5.5.风力风力(1)(1)概述概述(2)(2)风力的计算风力的计算 分析桥梁结构的强度、刚度、和稳定性时，应考虑风荷载的影分析桥梁结构的强度、刚度、和稳定性时，应考虑风荷载的影响。对大跨度

50、的斜拉桥和悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩，风力的影响。对大跨度的斜拉桥和悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩，风力的影响更大。响更大。 当风以一定速度运动并受到桥梁的阻碍时，桥梁就承受风压。当风以一定速度运动并受到桥梁的阻碍时，桥梁就承受风压。风压分为顺风向和横风向；风压分为顺风向和横风向； 顺风向的风压可视为平均风压或脉动风压。采用静力计算方法顺风向的风压可视为平均风压或脉动风压。采用静力计算方法处理平均风压对结构的影响；对脉动风压，要按随机振动理论进行处理平均风压对结构的影响；对脉动风压，要按随机振动理论进行分析。分析。(1)(1)概述概述对公路桥梁横向风力可按以下方法计算：对公路桥梁横向风力可按以下方

51、法计算： 横桥向风力是风压与迎风面积的乘积。横桥向风力是风压与迎风面积的乘积。 风压按下式计算：风压按下式计算：04321WKKKKW 横桥向风力的迎风面积按结构的外轮廓线面积乘以一定的折减系横桥向风力的迎风面积按结构的外轮廓线面积乘以一定的折减系数来计算。数来计算。 如对实腹式桥跨结构，折减系数为如对实腹式桥跨结构，折减系数为1.01.0，对钢桁架或钢拱，对钢桁架或钢拱架，折减系数为架，折减系数为0.40.4。 (2)(2)风力的计算风力的计算风荷载风荷载WhWhAWkkkF0310gVWd220ZdVkkV52)10(10ZVVZZe0001. 0012017. 0W W0 0基本风压值（

52、基本风压值（kN/mkN/m2 2) )。一般情况参照全国基本风压分布图一般情况参照全国基本风压分布图取值；取值；WdWd设计基准风压值（设计基准风压值（kN/mkN/m2 2) )。AwhAwh横向迎风面积横向迎风面积m m2 2，按桥垮结构各部分的实际尺寸计算；，按桥垮结构各部分的实际尺寸计算；V V1010桥梁所在地区的设计基本风速桥梁所在地区的设计基本风速(m/s)(m/s)。V Vd d高度为高度为Z Z处的设计基本风速处的设计基本风速(m/s)(m/s)。ZZ距离地面或水面的高度距离地面或水面的高度(m)(m)。空气重力密度空气重力密度(kN/m(kN/m3 3) )。K K2 2

53、考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数。该考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数。该系数反映出风压随地形、地理条件（一般地区、谷地、山口、沿海系数反映出风压随地形、地理条件（一般地区、谷地、山口、沿海海面等）的不同变化而变化的特征；取值视实际情况而定。海面等）的不同变化而变化的特征；取值视实际情况而定。K K5 5阵风风速系数。考虑地表情况的修正系数。具体见阵风风速系数。考虑地表情况的修正系数。具体见桥规桥规。K K3 3地形地理条件系数。地形地理条件系数。K K0 0设计风速的换算系数。因频率与基本风压有关，故该系数体设计风速的换算系数。因频率与基本风压有关，故该系数体现

54、出结构的重要性。对特大桥及在高速公路、一、二级公路上的大现出结构的重要性。对特大桥及在高速公路、一、二级公路上的大中桥梁采用中桥梁采用1.01.0；其它桥梁采用；其它桥梁采用0.850.85。K K1 1风载阻力系数。风载阻力系数。6.6.车辆制动力和（列车）牵引力车辆制动力和（列车）牵引力(1)(1)概述概述(2)(2)风力的计算风力的计算 车辆制动力或车辆制动力或（列车牵引力）是指车辆在刹车或启动列车牵引力）是指车辆在刹车或启动时为克服车辆的惯性力或阻力而在路面或轨道与车轮之间时为克服车辆的惯性力或阻力而在路面或轨道与车轮之间发生的滑动摩擦力。发生的滑动摩擦力。 制动力或牵引力时墩台设计计

55、算的重要荷载，是作用制动力或牵引力时墩台设计计算的重要荷载，是作用在桥上的纵向水平力，但两者的方向相反。在桥上的纵向水平力，但两者的方向相反。 (1)(1)概述概述 制动力或制动力或（列车牵引力）的传递与分布规律，尚代研究。目前仍列车牵引力）的传递与分布规律，尚代研究。目前仍采用简化的办法进行计算。采用简化的办法进行计算。 对铁路桥梁：规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨结构范围内对铁路桥梁：规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨结构范围内的竖向静活载的的竖向静活载的10%10%计算，其作用点一般在轨顶以上计算，其作用点一般在轨顶以上2 2m m处。处。 对公路桥梁：只考虑制动力，对单车道或双车道桥

56、梁，规定制动对公路桥梁：只考虑制动力，对单车道或双车道桥梁，规定制动力为一行车队总重的力为一行车队总重的10%10%，但不小于一辆车的，但不小于一辆车的30%30%；对四车道桥梁，制；对四车道桥梁，制动力为上述规定值的两倍；动力为上述规定值的两倍； 制动力作用点一般在桥面以上制动力作用点一般在桥面以上1.21.2m m处。处。(2)(2)风力的计算风力的计算7.7.温度影响力温度影响力 （1）概述）概述（2）温度影响力的计算温度影响力的计算（1）概述）概述 温度影响力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。温度影响力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（年平均）气温变化和

57、温差两种情况，前者可说温度的变化可分为（年平均）气温变化和温差两种情况，前者可说明结构在一年中的温度变化，后者则可解释为结构截面上的不同点或不明结构在一年中的温度变化，后者则可解释为结构截面上的不同点或不同构件之间的温差。同构件之间的温差。 对静定结构，气温的变化通常只会导致结构的伸长或缩短；对静定结构，气温的变化通常只会导致结构的伸长或缩短； 在超静定结构中，由于气温的变化引起的变形受到约束，导致结构在超静定结构中，由于气温的变化引起的变形受到约束，导致结构产生相应的附加力。产生相应的附加力。 由于日照、骤冷等天气情况引起的温差对静定结构或超静定结构均由于日照、骤冷等天气情况引起的温差对静定

58、结构或超静定结构均可能产生附加力。可能产生附加力。 气温变化的幅度，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高气温变化的幅度，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定。气温变化值，应自结构合龙时的温度算起。和最低月平均气温）确定。气温变化值，应自结构合龙时的温度算起。 计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图3.103.10所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度T T1 1规定于表规定于表2-32-3。对混凝土结构，当梁高。对混凝土结构，当梁高H H小于小于400m

59、m400mm时，时，图中图中A=HA=H-100-100（mmmm）；梁高）；梁高H H不小于不小于400mm400mm时，时，A A=300mm=300mm。对。对带混凝土桥面板的钢结构，带混凝土桥面板的钢结构，A A=300mm=300mm，图中的，图中的t t为混凝土桥为混凝土桥面板的厚度（面板的厚度（mmmm）。）。 混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以照反温差为正温差乘以-0.5-0.5。（2）温度影响力的计算温度影响力的计算表表4.3.10-24.3.10-2公路桥梁结构的有效温度标准值（公路桥梁结构的有效

60、温度标准值（）8.8.列车横向摇摆力列车横向摇摆力 由于轨道不平等原因，列车在进行中会发生左右摇摆，产生横由于轨道不平等原因，列车在进行中会发生左右摇摆，产生横向的水平力。向的水平力。 这种横向摇摆力较难准确计算，规定其作用在轨顶面，数值为这种横向摇摆力较难准确计算，规定其作用在轨顶面，数值为5.55.5kN/m.kN/m. 因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再检算空因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再检算空车荷载的横向摇摆力。车荷载的横向摇摆力。 另外横向摇摆力应与横向风力进行比较，取其大者参与荷载组另外横向摇摆力应与横向风力进行比较，取其大者参与荷载组合。合。 位于