桥梁的设计作用荷载

1、会计学1桥梁的设计作用荷载桥梁的设计作用荷载2022年6月18日2作用作用 施加在结构上的施加在结构上的力力引起结构外加变形、约束改引起结构外加变形、约束改变的变的原因原因直接作用直接作用间接作用间接作用又称为又称为“荷载荷载”作用作用效应效应 结构对所受结构对所受作用的反应作用的反应结构内力的反应结构内力的反应结构位移的反应结构位移的反应轴力轴力弯矩弯矩剪力剪力扭矩扭矩引言引言2022年6月18日3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 偶然作用偶然作用本本章章主主要要内内容容第五节第五节 作用效应组合作

2、用效应组合本章主要内容本章主要内容2022年6月18日4恒载活载主力附加力特殊荷载（铁路）桥梁荷载一、作用的分类：一、作用的分类：PP.48-49 PP.48-49 表表3-13-1和和3 32 2第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值2022年6月18日5第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值永久作永久作用用可变可变作用作用偶然作偶然作用用结构使用期内量值不结构使用期内量值不变或变化很小的作用变或变化很小的作用结构使用期内量值随结构使用期内量值随时间变化，且变化值时间变化，且变化值与平均值比可忽略的与平均值比可忽略的作用作用结构使用期内发生概结构使用期内发生概率很小，但出现后

3、影率很小，但出现后影响很大、持续时间又响很大、持续时间又很短的作用很短的作用地震作用地震作用船、车撞击船、车撞击作用作用结构重力结构重力预应力预应力收缩徐变收缩徐变基础变位基础变位汽车荷载汽车荷载汽车冲击力汽车冲击力人群荷载人群荷载风荷载风荷载温度作用温度作用土的重力及侧压力土的重力及侧压力水的浮力水的浮力汽车离心力汽车离心力流水（冰）压力流水（冰）压力汽车制动力汽车制动力汽车产生的土压力汽车产生的土压力结构附属部分的重力结构附属部分的重力2022年6月18日6作用代表值作用代表值作用标准值作用标准值作用频遇值作用频遇值作用准永久值作用准永久值仅针对可变作用仅针对可变作用针对所有作用针对所有作

4、用不同设计目所采不同设计目所采用的作用的规定用的作用的规定值是有区别的值是有区别的不同情况下不同情况下的代表值的代表值第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值“频繁出现频繁出现”95%95%概率分位概率分位“经常出现经常出现”50%50%概率分位概率分位作用频遇值作用频遇值作用准永久值作用准永久值“低折扣低折扣”按标准值的按标准值的7 7折折使用使用“高折扣高折扣”按标准值的按标准值的4 4折折使用使用2022年6月18日7第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值2022年6月18日8第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值2022年6月18日9第一节第一节 作用分类和代表值

5、作用分类和代表值术语解释2022年6月18日10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 偶然作用偶然作用本本章章主主要要内内容容第五节第五节 作用效应组合作用效应组合本章主要内容本章主要内容2022年6月18日11第二节第二节 永久作用永久作用2022年6月18日12第二节第二节 永久作用永久作用受力结构（梁）自身的重量，一期恒载受力结构（梁）自身的重量，一期恒载附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期恒载附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期恒载土对下部结构的侧压力及重力土对下部结构的侧压力及重力超静定

6、结构中基础变位会产生内力超静定结构中基础变位会产生内力混凝土的收缩徐变会产生变形，混凝土的收缩徐变会产生变形，超静定结构中还会产生内力。超静定结构中还会产生内力。2022年6月18日13第二节第二节 永久作用永久作用结构重力结构重力结构体积与材料容重（重力密度）的乘积结构体积与材料容重（重力密度）的乘积在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标之一。在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标之一。2022年6月18日14第二节第二节 永久作用永久作用位于水中的构造均会受到水的浮力作用位于水中的构造均会受到水的浮力作用水的浮力水的浮力2022年6月18日15第二节第二节 永久作用永久

7、作用预应力预应力2022年6月18日16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 偶然作用偶然作用本本章章主主要要内内容容第五节第五节 作用效应组合作用效应组合本章主要内容本章主要内容2022年6月18日17第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日18第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日19第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日20第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日21第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日22考察我国目前实际运行的列车及其发展趋

8、势，可以看出，考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，可以看出，1975年制订的中年制订的中活载标准已不太适用。例如，蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得活载标准已不太适用。例如，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。根据这些情况可以认到广泛应用；货车的重载轴重时常高于机车的轴重。根据这些情况可以认为，我国新的列车活载标准应与国际铁路联盟（为，我国新的列车活载标准应与国际铁路联盟（UIC）制订的活载标准较为）制订的活载标准较为一致。目前，荷载修订工作仍在进行之中。一致。目前，荷载修订工作仍在进行之中。高速列车标准：高速列车标准：0.8倍倍UIC第三节

9、第三节 可变作用可变作用2022年6月18日23第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日24第三节第三节 可变作用可变作用集中荷载，移动，布于影响集中荷载，移动，布于影响线峰值上线峰值上均布荷载，均布荷载，同号影响线满布同号影响线满布2022年6月18日25第三节第三节 可变作用可变作用车辆荷载车辆荷载2022年6月18日26第三节第三节 可变作用可变作用车辆荷载的平面布置车辆荷载的平面布置车辆荷载的立面布置车辆荷载的立面布置2022年6月18日27第三节第三节 可变作用可变作用车辆荷载的横向布置车辆荷载的横向布置2022年6月18日28第三节第三节 可变作用可变作用车辆荷载的横向布

10、置示例车辆荷载的横向布置示例2022年6月18日29公路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路汽车荷载等级汽车荷载等级公路公路I级级公路公路I级级公路公路II级级公路公路II级级公路公路II级级第三节第三节 可变作用可变作用 对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的多车多车道横向折减道横向折减。 横向折减横向折减的含义是：考虑在多车道（或多线）桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结的含义是：考虑在多车道（或多线）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

11、，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置的可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的可能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越小。但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布小。但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或其作用效应）进置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或其作用效应）进行折减。行折减。2022年6月18日30第三节第三节 可变作用可变作用2022年

12、6月18日31车道荷载的加载倍数由设计车道数决定车道荷载的加载倍数由设计车道数决定行车道第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日32第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日33计算跨径计算跨径L0（m）纵向折减系数纵向折减系数150 L04000.97400 L0 6000.96600 L0 8000.95800 L0 10000.94L0 10000.93对多跨连续结构，按对多跨连续结构，按最大计算跨径（主跨）最大计算跨径（主跨）进行纵向折减进行纵向折减第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日34第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日35第三节第三节

13、 可变作用可变作用2022年6月18日36第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日37max jmax d1YY第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日38Lba11第三节第三节 可变作用可变作用 的的表表达达式式2022年6月18日39第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日40第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日41第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日42CVR2127第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日43第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日44whdwhAWkkkF310第三节第三节 可变作用可变作用

14、2022年6月18日45第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日46第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日47第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日48第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日49第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日50第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日51第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日52PKAVg22iktibtRmCF WF第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日53第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日54第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日

15、55第三节第三节 可变作用可变作用2022年6月18日56第四节第四节 偶然作用偶然作用一、偶然作用（荷载）的分类：一、偶然作用（荷载）的分类：2022年6月18日57gkghmax WkgWmFhggmaxmax WkFh反应谱理论静力法第四节第四节 偶然作用偶然作用2022年6月18日58第四节第四节 偶然作用偶然作用2022年6月18日59第四节第四节 偶然作用偶然作用2022年6月18日60SOUTH PADRE ISLAND BRIDGE2001.9.15, 8 died第四节第四节 偶然作用偶然作用广东九江大桥，2007-6-152022年6月18日61第四节第四节 偶然作用偶然作

16、用 撞击力计算撞击力计算 内河：静力法（动能转化为静力功）内河：静力法（动能转化为静力功） 近海：综合确定近海：综合确定 汽车：对跨线桥的桥墩、防撞护栏等汽车：对跨线桥的桥墩、防撞护栏等 防撞措施（消能及阻尼作用）防撞措施（消能及阻尼作用）2022年6月18日62第四节第四节 偶然作用偶然作用2022年6月18日631954年年9月月1971年第二座桥开通年第二座桥开通1987年年4月新桥开通月新桥开通1980年年5月月9号被一空货轮撞击，死号被一空货轮撞击，死35人人防撞措施防撞措施第四节第四节 偶然作用偶然作用Sunshine Skyway Bridge, FL USA2022年6月18日

17、64第四节第四节 偶然作用偶然作用 汽车撞击作用汽车撞击作用 撞击力标准值在车辆行驶方向：撞击力标准值在车辆行驶方向：1000kN 撞击力标准值在车辆行驶垂直方向：撞击力标准值在车辆行驶垂直方向：500kN 作用于行车道以上作用于行车道以上1.2m处处 两个方向的撞击力不得同时考虑两个方向的撞击力不得同时考虑 施工荷载施工荷载 视具体情况确定视具体情况确定2022年6月18日65第五节第五节 作用效应组合作用效应组合结构上几种作用分别产生的效应的叠加结构上几种作用分别产生的效应的叠加一、作用效应组合一、作用效应组合二、作用效应组合的原则二、作用效应组合的原则以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的

18、受力状态为原则以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为原则必需考虑各种作用效应的取舍以及它们同时作用的可能性必需考虑各种作用效应的取舍以及它们同时作用的可能性参照相关设计规范要求进行组合参照相关设计规范要求进行组合依据依据方法方法原则原则2022年6月18日66第五节第五节 作用效应组合作用效应组合三、铁路桥荷载基本组合方式三、铁路桥荷载基本组合方式（1 1）主力组合）主力组合（2 2）附加力组合）附加力组合（3 3）特殊荷载组合）特殊荷载组合恒载活载恒载活载恒载活载附加力恒载活载附加力恒载活载特殊（偶然）荷载恒载活载特殊（偶然）荷载注意：注意： 组合中的恒载等并不是荷载表中所列的所有恒

19、载项，而是其中需要参加组合中的恒载等并不是荷载表中所列的所有恒载项，而是其中需要参加组合的一项或几项；对活载、附加力、特殊荷载，也是如此。组合的一项或几项；对活载、附加力、特殊荷载，也是如此。 仅考虑主力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力组合。仅考虑主力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力组合。 铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加。铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加。上述上述 、 也适用于公路桥。也适用于公路桥。 2022年6月18日67第五节第五节 作用效应组合作用效应组合四、公路桥梁作用效应组合四、公路桥梁作用效应组合1.1.组合中的相关术语解释组合中的相关术语解释承载能力极

20、限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态A.A.设计中结构的状态设计中结构的状态 2022年6月18日68第五节第五节 作用效应组合作用效应组合持久状况持久状况短暂状况短暂状况偶然状况偶然状况运营阶段运营阶段施工阶段施工阶段偶然情况偶然情况B.B.设计的状况设计的状况 2022年6月18日69第五节第五节 作用效应组合作用效应组合C.C.结构重要性系数结构重要性系数2022年6月18日70D.D.作用效应作用效应作用标准值效应作用标准值效应作用频遇值效应作用频遇值效应作用准永久值效应作用准永久值效应作用设计值效应作用设计值效应作用设计值效应作用标准值效应作用设计值效应作用标准值效

21、应作用效应分项系数作用效应分项系数第五节第五节 作用效应组合作用效应组合2022年6月18日71第五节第五节 作用效应组合作用效应组合2. 作用效应组合的不同方法作用效应组合的不同方法2022年6月18日722. 作用效应组合的不同方法作用效应组合的不同方法基本组合基本组合偶然组合偶然组合短期状态组合短期状态组合长期状态组合长期状态组合设计方法设计方法承载能力极限承载能力极限状态状态正常使用极限正常使用极限状态状态永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用组合内容和方法组合内容和方法组合名称组合名称应力计算组合应力计算组合设计值效应设计值效应设计值效应设计值效应标准值效应标准值效应标准值

22、效应标准值效应某种代表值某种代表值标准值效应标准值效应标准值效应标准值效应标准值效应标准值效应频遇值效应频遇值效应准永久值效应准永久值效应标准值效应标准值效应第五节第五节 作用效应组合作用效应组合2022年6月18日73minjQjkQjckQQGikGiudSSSS121100 结构重要性系数：分别取结构重要性系数：分别取1.1, 1.0, 0.9Sud承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值第第i个永久作用效应的分项系数个永久作用效应的分项系数SGik第第i个永久作用效应的标准值个永久作用效应的标准值汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项

23、系数汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数SQ1k汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数除汽车荷载效应、风荷载外的其他第除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数个可变作用效应的分项系数SQjk除汽车荷载效应外的其他第除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值个可变作用效应的标准值第五节第五节 作用效应组合作用效应组合A. 承载力极限状态下，作用效应的基本组合承载力极限状态下，作用效应的基本组合002022年6月18日74第五节第五节 作用

24、效应组合作用效应组合基本效应组合基本效应组合设计值设计值永久作用永久作用标准值效应标准值效应可变作用可变作用汽车汽车标准值效应标准值效应举例举例汽车荷载汽车荷载（计冲击）（计冲击）可变作用可变作用汽车以外汽车以外标准值效应标准值效应作用分项系数作用分项系数Q1=1.4自重恒载效应自重恒载效应作用分项系数作用分项系数G1=1.2永久作用永久作用设计值效应设计值效应可变作用（汽车）可变作用（汽车）设计值效应设计值效应温度效应温度效应组合系数组合系数c=0.8,0.7,0.6,0.5作用分项系数作用分项系数Qj=1.42022年6月18日75第五节第五节 作用效应组合作用效应组合B. 正常使用极限状

25、态下，作用短期效应组合正常使用极限状态下，作用短期效应组合短期效应组合短期效应组合设计值设计值永久作用永久作用/标准标准值效应值效应可变作用可变作用/标准标准值效应值效应可变作用频遇可变作用频遇值系数值系数可变作用可变作用/频遇频遇值效应值效应举例举例自重恒载效应自重恒载效应1=0.7汽车荷载汽车荷载（不计冲击）（不计冲击）2022年6月18日76第一项：作用长期效应组合的设计值第一项：作用长期效应组合的设计值第二项：第二项：m个永久作用的标准值效应（不乘系数）组合个永久作用的标准值效应（不乘系数）组合第三项：第三项：n个可变作用的准永久值效应组合个可变作用的准永久值效应组合 第第j个可变作用

26、效应的准永久值系数个可变作用效应的准永久值系数第五节第五节 作用效应组合作用效应组合C. 正常使用极限状态下，作用长期效应组合正常使用极限状态下，作用长期效应组合长期效应组合长期效应组合设计值设计值永久作用永久作用/标准标准值效应值效应可变作用可变作用/标准标准值效应值效应可变作用准永可变作用准永久值系数久值系数可变作用可变作用/准永准永久值效应久值效应举例举例2=0.4汽车荷载汽车荷载（不计冲击）（不计冲击）自重恒载效应自重恒载效应2022年6月18日77第五节第五节 作用效应组合作用效应组合公路桥涵按公路桥涵按正常使用极正常使用极效应组合设计值效应组合设计值永久作用永久作用/标准标准值效应

27、值效应可变作用可变作用/标准标准值效应值效应举例举例自重恒载效应自重恒载效应汽车荷载汽车荷载（不计冲击）（不计冲击）第一项：作用效应组合的设计值第一项：作用效应组合的设计值第二项：第二项：m个永久作用的标准值效应的组合（不乘系数）个永久作用的标准值效应的组合（不乘系数）第三项：第三项：n个可变作用的标准值效应的组合（不乘系数）个可变作用的标准值效应的组合（不乘系数）本组合用于正常使用极限状态设计中持久状况应力计算时的本组合用于正常使用极限状态设计中持久状况应力计算时的作用效应组合作用效应组合D. 正常使用极限状态中持久状况应力计算效应组合正常使用极限状态中持久状况应力计算效应组合2022年6月

28、18日78编号编号荷载名称荷载名称不与该荷载同时参与组合的荷载号不与该荷载同时参与组合的荷载号15汽车制动力汽车制动力流水压力，冰压力，支座摩阻力流水压力，冰压力，支座摩阻力16流水压力流水压力汽车制动力，冰压力汽车制动力，冰压力17冰压力冰压力汽车制动力，流水压力汽车制动力，流水压力19支座摩阻力支座摩阻力汽车制动力汽车制动力第五节第五节 作用效应组合作用效应组合五、作用效应组合中的排它性五、作用效应组合中的排它性2022年6月18日79第五节第五节 作用效应组合作用效应组合六、公路桥梁作用效应组合中几个与时间有关的名词六、公路桥梁作用效应组合中几个与时间有关的名词持久状况持久状况短暂状况短

29、暂状况偶然状况偶然状况设计状设计状况况作用分类作用分类永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用偶然组合偶然组合短期状态组合短期状态组合长期状态组合长期状态组合组合分类组合分类基本组合基本组合设计极限状态设计极限状态承载能力承载能力极限状态极限状态正常使用正常使用极限状态极限状态使用中注意使用中注意区别和联系区别和联系2022年6月18日80作用作用 施加在结构上的施加在结构上的力力引起结构外加变形、约束改引起结构外加变形、约束改变的变的原因原因直接作用直接作用间接作用间接作用又称为又称为“荷载荷载”作用作用效应效应 结构对所受结构对所受作用的反应作用的反应结构内力的反应结构内力的反应结

30、构位移的反应结构位移的反应轴力轴力弯矩弯矩剪力剪力扭矩扭矩引言引言2022年6月18日81公路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路汽车荷载等级汽车荷载等级公路公路I级级公路公路I级级公路公路II级级公路公路II级级公路公路II级级第三节第三节 可变作用可变作用 对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的多车多车道横向折减道横向折减。 横向折减横向折减的含义是：考虑在多车道（或多线）桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结的含义是：考虑在多车道（或多线）桥梁上行驶的车

31、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的可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的可能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越小。但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布小。但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或其作用效应）进置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或其作用效应）进行折减。行折减。2022年6月18日82公

32、路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路汽车荷载等级汽车荷载等级公路公路I级级公路公路I级级公路公路II级级公路公路II级级公路公路II级级第三节第三节 可变作用可变作用 对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的多车多车道横向折减道横向折减。 横向折减横向折减的含义是：考虑在多车道（或多线）桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结的含义是：考虑在多车道（或多线）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的可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的可能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越小。但在桥梁设计中，为方便计