第三章 桥梁上的作用

1、1第三章第三章 桥梁上的作用桥梁上的作用第一篇第一篇 总论总论2第三章 桥梁上的作用第一节 永久作用第二节 可变作用第三节 偶然作用第四节 作用效应组合3第三章 桥梁上的作用序言1.作用的定义：是引起桥涵结构反应反应的各种原因的统称。2.作用的确定与选用(种类、型式、大小)须考虑以下因素u作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁的安全，也关系到桥梁建设的投资u桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用u主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性u对长、短桥跨的不同影响4第三章 桥梁上的作用序言3.特点特点荷载标准并不是一成不变的荷载标准并不是一成不变的作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可

2、能会越来越复杂作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂对结构行为和材料行为的认识在逐步加深对结构行为和材料行为的认识在逐步加深5第三章 桥梁上的作用序言4.按其作用的性质不同分类 直接作用：是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等 间接作用：是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等 5.按随时间的变化情况分类 永久作用 可变作用 偶然作用6第三章 桥梁上的作用序言6.按照对结构的反应分类静态作用动态作用7.89规范一直用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结构反应的所有原因；永久作用称为恒载，将可变作用中对桥涵结构影响程度较大的几种称为活载。 按新规范，荷载仅表示施加于

3、结构上的直接作用。7 第一节第一节 永久作用永久作用1.定义：在结构使用期内，量值不随时间变化或其变化值与平均值相比可以忽略不计的作用。2.主要类型结构自重（桥面铺装及附属设施）土的重力土侧压力预加应力混凝土收缩徐变影响基础变位影响水的浮力等8 第一节第一节 永久作用永久作用3.计算结构自重（桥面铺装及附属设施）：G=Vg土的重力：G=Vg土侧压力：见规范预加应力：两种典型的计算方法混凝土收缩徐变影响：见规范基础变位影响：手算或者电算，考虑多种不同组合水的浮力： 见规范9 第一节第一节 永久作用永久作用u作用于桥梁上部结构的恒载作用于桥梁上部结构的恒载结构的重力和附属设备等外加重力；结构的重力

4、和附属设备等外加重力；u作用在桥梁下部结构的恒载作用在桥梁下部结构的恒载由支座传递的上部结构的重力、墩台本身的重力、土由支座传递的上部结构的重力、墩台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。压力和水压（浮）力等。u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u土的重力及土侧压力土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形，也与气计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形，也与气象、水文和外加荷载等因素有关象、水文和外加荷载等因素有关u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递给建筑物基础底面的（由下指由地表水或地下水通

5、过地基土壤的孔隙而传递给建筑物基础底面的（由下而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，需在而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，需在设计中考虑水浮力。设计中考虑水浮力。u对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土应力）时，对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土应力）时，预加应力预加应力当当视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强度）时，预加应力不作为恒载，但把视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强度）时，预加应力不作为恒载，但把预应力钢筋视为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效预应力钢筋视

6、为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效应。应。u在外部超静定的混凝土桥梁结构中，在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响力混凝土收缩、徐变影响力是长期存在并起作用是长期存在并起作用的。的。基础变位基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。一旦发生，其对结构的影响也是长期的。10第二节第二节 可变作用可变作用1.定义：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。 2.主要类型汽车荷载汽车冲击力汽车离心力汽车引起的土侧压力汽车制动力人群荷载风荷载流水压力冰 压 力温度（均匀温度和梯度温度）作用支座摩阻力11第二节第二节 可变作用可

7、变作用汽车荷载汽车荷载汽车荷载等级汽车荷载等级:公路公路I级、公路级、公路 II级级汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者的作用不得叠加的作用不得叠加车道荷载：均布荷载集中荷载，用于桥梁车道荷载：均布荷载集中荷载，用于桥梁结构的整体计算结构的整体计算车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局部加载部加载12 lmPkNk550180360计算剪力效应时，集中荷载标计算剪力效应时，集中荷载标准值准值P PK K应乘以应乘以1.21.2的系数的系数第二节第二节 可变作用可变作用13车辆荷载：一辆总重车辆荷载：一辆总重550kN

8、的标准车的标准车第二节第二节 可变作用可变作用14加载方式的实例加载方式的实例一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载方式的确定方式的确定加载方式：均布荷载满布于同号影响线区域，集中加载方式：均布荷载满布于同号影响线区域，集中荷载只作用在相应影响线中的一个最大峰值处荷载只作用在相应影响线中的一个最大峰值处第二节第二节 可变作用可变作用16桥涵设计车道数桥涵设计车道数第二节第二节 可变作用可变作用17多车道汽车荷载的横向折减多车道汽车荷载的横向折减设计车道数（条）设计车道数（条）横向折减系数横向折减系数21.030.7840.6750.6060.5570.5280

9、.50第二节第二节 可变作用可变作用18大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减计算跨径计算跨径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，按最大计算跨径进行纵向折减对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减第二节第二节 可变作用可变作用192.2.汽车冲击力汽车冲击力冲击作用、冲击系数冲击作用、冲击系数的基本概念的基本概念 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等原因

10、，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力效应称为冲击作用。效应称为冲击作用。 在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应的增大系数的增大系数冲击系数冲击系数，来计及汽车荷载的冲击作用，汽，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数车荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数。第二节第二节 可变作用可变作用202.2.汽车冲击力汽车冲击力冲击系数冲击系数的计算的计算当当f f1.5Hz1.5Hz时，时， 0.050.05当当1.5Hzf1

11、4Hz1.5Hzf14Hz时，时， 0.17670.1767f f0.01570.0157当当f f14Hz14Hz时，时， 0.450.45f f为结构基频（为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算），按有限元分析或简化公式计算例如：简支梁的计算公式例如：简支梁的计算公式 第二节第二节 可变作用可变作用c12cEIf =2ml212.2.汽车冲击力汽车冲击力 冲击力可以不予考虑的情况冲击力可以不予考虑的情况重力式墩台不计冲击力重力式墩台不计冲击力填料厚度（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、涵洞不的拱桥、涵洞不计冲击力。计冲击力。当汽车荷载

12、的局部加载及在当汽车荷载的局部加载及在T T梁、箱梁悬臂板上时，梁、箱梁悬臂板上时，0.30.3。 第二节第二节 可变作用可变作用223.3.人群荷载人群荷载取值取值当当l l0 050m时，人群荷载标准值为时，人群荷载标准值为 3.0kN/mkN/m2 2；当当l l0 0 150m时，人群荷载标准值为时，人群荷载标准值为 2.5kN/mkN/m2 2；当当l l0 0在在50m150m之间时，可由线性内插得到人群之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。荷载标准值。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的值取上述规定值的1.15

13、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3.5kN/mkN/m2。 第二节第二节 可变作用可变作用233.3.人群荷载人群荷载布载方式布载方式横向布置在人行道净宽内横向布置在人行道净宽内纵向布置：最不利布载位置纵向布置：最不利布载位置人行道板应以人行道板应以4kN/m2 的荷载进行检算，的荷载进行检算，人群作用于栏杆上的水平推力按人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑，考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m考虑。考虑。 第二节第二节 可变作用可变作用244.其他可变作用其他可变作用（1）汽车离心力汽车离心力定义定义汽车离心

14、力是车辆在弯道行驶时所伴随产生的惯汽车离心力是车辆在弯道行驶时所伴随产生的惯性力，它以水平力的形式作用于结构上。性力，它以水平力的形式作用于结构上。当弯道桥梁的曲线半径等于或小于当弯道桥梁的曲线半径等于或小于250m时，需时，需考虑车辆的考虑车辆的离心力作用。离心力作用。计算计算 离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数数C，C值按下式计算值按下式计算 式中式中 V设计行车速度（设计行车速度（km/h）；）； R曲线半径（曲线半径（m）。）。CVR2127 第二节第二节 可变作用可变作用25汽车离心力汽车离心力注意：注意：计算多车道

15、桥梁的汽车荷载离心力时，应考虑横向折计算多车道桥梁的汽车荷载离心力时，应考虑横向折减系数；计算曲线长度大于减系数；计算曲线长度大于150m150m的桥梁的离心力时，应计入纵的桥梁的离心力时，应计入纵向折减系数。离心力的着力点在桥面以上向折减系数。离心力的着力点在桥面以上1.2m1.2m，为计算简便，为计算简便，也可移至桥面上，不计由此引起的竖向力和力矩。也可移至桥面上，不计由此引起的竖向力和力矩。第二节 可变作用264.其他可变作用其他可变作用（2）汽车引起土侧压力 定义：车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙上，将引起定义：车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙上，将引起台背填土或挡土墙后填土的破坏

16、棱体对桥台或挡土墙的土台背填土或挡土墙后填土的破坏棱体对桥台或挡土墙的土侧压力。侧压力。计算：计算： 换算成等代均布土层厚度换算成等代均布土层厚度h计算：计算：式中式中 土的容重，以土的容重，以kN/mkN/m3 3计；计； BB桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度，以桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度，以m m计；计； l l0 0桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度，以桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度，以m m计；计； GG布置在布置在B Bl l0 0面积内的车辆车轮重力，以面积内的车辆车轮重力，以kNkN计。计。 第二节第二节 可变作用可变作用0GhBl274.其他可变作用其他可变作用（3）汽车

17、制动力 定义：汽车制动力是指车辆在减速或制动时，为克服车辆的惯性力定义：汽车制动力是指车辆在减速或制动时，为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间产生的滑动摩擦力。它作用于桥跨结构上的方而在路面与车辆之间产生的滑动摩擦力。它作用于桥跨结构上的方向与行车方向一致。向与行车方向一致。计算计算一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计算的总重力的算的总重力的10，但公路，但公路I级汽车制动力标准值不得小于级汽车制动力标准值不得小于165kN；公路；公路II级不得小于级不得小于90kN。多车道时要考虑横向折减。多车道时要考虑横向折减。制动力

18、的作用点在设计车道桥面以上制动力的作用点在设计车道桥面以上1.2m处，在计算墩台时，处，在计算墩台时，可移至支座中心可移至支座中心 第二节第二节 可变作用可变作用28 第二节第二节 可变作用可变作用4.其他可变作用其他可变作用（4）风荷载）风荷载定义：当风以一定的速度向前运动遇到结构物阻碍时，结构就会承定义：当风以一定的速度向前运动遇到结构物阻碍时，结构就会承受风压。受风压。 分类及其计算分类及其计算顺风向顺风向横风向横风向平均风压：静力计算的方法平均风压：静力计算的方法脉动风压：随机振动理论脉动风压：随机振动理论周期风压：动力计算周期风压：动力计算脉动风压：脉动风压：随机振动理论随机振动理论

19、平均风压：静力计算的方法平均风压：静力计算的方法294.其他可变作用其他可变作用（4）风荷载 横桥向风荷载按下式计算横桥向风荷载按下式计算 Fwh横桥向风荷载标准值（横桥向风荷载标准值（kN） Wd设计基准风压设计基准风压 （kN/m2） k0 设计风速重现期换算系数设计风速重现期换算系数 k1 风载阻力系数风载阻力系数 k3 地形、地理条件系数地形、地理条件系数whdwhAWkkkF310 第二节第二节 可变作用可变作用PKAVg22iktibtRmCF 314.其他可变作用其他可变作用（6 6）温度作用）温度作用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

20、结构变形和附加力。温度的作用分类温度的作用分类气温变化对静定和超静定结构的影响不同气温变化对静定和超静定结构的影响不同 第二节第二节 可变作用可变作用均匀温差（年温差）的影响均匀温差（年温差）的影响梯度温差（日照温差）的影响梯度温差（日照温差）的影响32有效温度标准值有效温度标准值气温分布气温分布钢桥面板钢桥钢桥面板钢桥混凝土桥面板钢桥混凝土桥面板钢桥混凝土桥、石桥混凝土桥、石桥最高最高最低最低最高最高最低最低最高最高最低最低严寒地区严寒地区4646-43-433939-32-323434-23-23寒冷地区寒冷地区4646-21-213939-15-153434-10-10温热地区温热地区4

21、646-9-9（-3-3）3939-6-6（-1-1）3434-3-3（0 0）注：表中（）内数值适用于昆明、南宁、广州、福州地区。注：表中（）内数值适用于昆明、南宁、广州、福州地区。第三章 第二节 可变作用334.其他可变作用其他可变作用（6 6）温度作用）温度作用梯度温差（日照温差）的影响梯度温差（日照温差）的影响正温差梯度温度正温差梯度温度 反温差梯度温度反温差梯度温度 砼结构和带砼桥面板的钢结构的竖向反温差为正温差的-0.5倍 第二节第二节 可变作用可变作用344.其他可变作用其他可变作用（7 7）支座摩阻力）支座摩阻力 支座上的摩阻力是因上部结构由温度等引起的变位而产生支座上的摩阻力

22、是因上部结构由温度等引起的变位而产生的，其作用方向与上部结构的变位方向相反，作用点在支的，其作用方向与上部结构的变位方向相反，作用点在支座处。座处。计算公式计算公式FW 第二节第二节 可变作用可变作用355 原公路桥涵设计可变作用（公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范（JTJ 021JTJ 0218989）基本可变荷载（桥梁的使用荷载）：基本可变荷载（桥梁的使用荷载）：车辆、人群、由车辆间接引起的荷载车辆、人群、由车辆间接引起的荷载（1 1） 车辆荷载车辆荷载 按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距，按出现的几率分按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距，按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载为：计算

23、荷载、验算荷载 第二节第二节 可变作用可变作用36计算荷载：（车列荷载）计算荷载：（车列荷载）汽车汽车-10-10级、汽车级、汽车-15-15级、汽车级、汽车-20-20级、汽车超级、汽车超-20-20级级一列车队中可以有多辆车一列车队中可以有多辆车全桥可以有多列车队全桥可以有多列车队37验算荷载：验算荷载：履带履带-50-50、挂车、挂车-80-80、挂车、挂车-100-100和挂车和挂车-120-120全桥只允许布置一辆全桥只允许布置一辆38车辆荷载的选用及布载规定车辆荷载的选用及布载规定车辆的选用车辆的选用按公路的等级按公路的等级车辆的布置车辆的布置按桥梁宽度确定车道数按桥梁宽度确定车道

24、数车辆荷载的折减车辆荷载的折减公路等级高速公路一二三四计算荷载汽车超20 级汽车超20 级汽车-20 级汽车-20 级汽车-20 级汽车-10 级验算荷载挂车-120挂车-120挂车-100挂车-100挂车-100履带-5039（2 2） 人群荷载人群荷载公路桥涵公路桥涵3kN/m3kN/m2 2，城市郊区，城市郊区3.5kN/m3.5kN/m2 2人群荷载只与计算荷载同时考虑人群荷载只与计算荷载同时考虑人行道板人行道板以以1.2kN1.2kN集中竖向力作用在一块板上集中竖向力作用在一块板上进行验算进行验算 计算栏杆计算栏杆水平推力水平推力0.75kN/m0.75kN/m，作用在栏杆柱，作用在

25、栏杆柱顶，竖向力顶，竖向力1kN1kNm m，作用在上部扶手。，作用在上部扶手。41离心力离心力曲线桥梁半径小于曲线桥梁半径小于250250米时应计算汽车荷载的离心力米时应计算汽车荷载的离心力汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力计算计算桥台时使用桥台时使用42新旧规范的比较新旧规范的比较（1 1）比较新旧两种汽车荷载标准可知：）比较新旧两种汽车荷载标准可知： 整体上整体上，公路，公路I I级标准荷载基本保持汽车超级标准荷载基本保持汽车超2020级的荷级的荷载水平，公路载水平，公路-II-II级标准荷载基本保持汽车级标准荷载基本保持汽车-20-20级的荷载水级

26、的荷载水平，但平，但局部有所提高局部有所提高。 第二节第二节 可变作用可变作用43（2）修订原汽车荷载标准的原因是基于以下几点：修订原汽车荷载标准的原因是基于以下几点：相比车道荷载，车队形式的汽车荷载设计计算工作量要大相比车道荷载，车队形式的汽车荷载设计计算工作量要大很多。很多。 由于车队的直接表现形式为间断性的集中荷载，随着结构由于车队的直接表现形式为间断性的集中荷载，随着结构计算跨径的增加，结构内力的增加呈间断和小幅跳跃式，计算跨径的增加，结构内力的增加呈间断和小幅跳跃式，从而客观地造成不同的结构或不同跨径的结构具有不同的从而客观地造成不同的结构或不同跨径的结构具有不同的安全度水平。安全度

27、水平。44原规范中标准汽车荷载的级差不明显。原规范中标准汽车荷载的级差不明显。 汽车汽车2020级与汽车级与汽车1515级标准荷载在大多数常规结构的级标准荷载在大多数常规结构的设计后经济指标的差异在设计后经济指标的差异在5%5%以内；而汽车超以内；而汽车超2020级与汽车级与汽车2020级标准荷载的级差也不明显，由于上述两级标准荷载的差级标准荷载的级差也不明显，由于上述两级标准荷载的差异具体体现在车队的加重车上，当结构较长、跨径较大或结异具体体现在车队的加重车上，当结构较长、跨径较大或结构加载长度较长时，加重车的影响在逐步减小。构加载长度较长时，加重车的影响在逐步减小。 45对于原规范的汽车标

28、准中的验算荷载，在大多数情况下，验对于原规范的汽车标准中的验算荷载，在大多数情况下，验算荷载不控制设计，即使验算荷载的荷载效应组合值大于汽算荷载不控制设计，即使验算荷载的荷载效应组合值大于汽车车队的计算荷载的效应组合值：车车队的计算荷载的效应组合值：两者的差距并不大两者的差距并不大对验算荷载的作用，原规范还允许适度地降低安全度对验算荷载的作用，原规范还允许适度地降低安全度验算荷载车辆通过桥梁时，即具体布载时受到许多控制因素验算荷载车辆通过桥梁时，即具体布载时受到许多控制因素的限制，故真正由验算荷载控制桥涵结构设计的情况并不多。的限制，故真正由验算荷载控制桥涵结构设计的情况并不多。因而验算荷载被

29、取消，其影响间接反映在汽车荷载标准中。因而验算荷载被取消，其影响间接反映在汽车荷载标准中。 466 城市桥梁设计可变作用城市桥梁设计荷载标准（CJJ7798） 与现行的公路桥涵设计规范相近，但具体的一些取值或是计算与现行的公路桥涵设计规范相近，但具体的一些取值或是计算方法有些差别。方法有些差别。 第二节第二节 可变作用可变作用47定义定义 在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用叫偶然作用。间很短的作用叫偶然作用。类型类型地震作用地震作用船舶或漂流物撞击力船舶或漂流物撞击力汽车撞击作用汽车撞击作用施工荷载施工荷

30、载 第三节第三节 偶然作用偶然作用48图为各种原因造成的事故数量，从图中可以看出以下规律：地震造成的塌桥事故最多，占到了1/5还多；其次是设计失误，最少的是故意破坏；人为因素共造成281起塌桥事故， 自然因素共造成起221塌桥事故。49 智利地震造成桥梁垮塌50地震力地震力定义定义 地震作用主要是指地震时强烈的地面运动所引起的结构惯性力，它是随机变化的地震作用主要是指地震时强烈的地面运动所引起的结构惯性力，它是随机变化的动力荷载，其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性（频率与阻尼等）动力荷载，其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性（频率与阻尼等）以及结构或杆件的质量。以及结构或杆件

31、的质量。分类分类 地震作用分竖直方向与水平方向，但经验表明，地震的水平运动是导致结构破坏地震作用分竖直方向与水平方向，但经验表明，地震的水平运动是导致结构破坏的主要因素，结构抗震验算时，一般主要考虑水平地震作用。的主要因素，结构抗震验算时，一般主要考虑水平地震作用。 地震设防分类地震设防分类 抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值即地震动峰值加速度确定。抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值即地震动峰值加速度确定。地震动峰值加速度为地震动峰值加速度为0.10g以上地区的公路桥涵，应进行抗震设计；以上地区的公路桥涵，应进行抗震设计；大于或等于大于或等于0.40g地区的公路桥涵，应

32、进行专门的抗震研究和设计；地区的公路桥涵，应进行专门的抗震研究和设计；小于或等于小于或等于0.05g地区的公路桥涵，除有特殊要求外，可采用简易设防。地区的公路桥涵，除有特殊要求外，可采用简易设防。 第三节第三节 偶然作用偶然作用51地震力的计算地震力的计算烈度：麦氏（烈度：麦氏（Mercalli），地震对地面结构的破坏程度，分为），地震对地面结构的破坏程度，分为12级（基本烈级（基本烈度）度）设计烈度：抗震设计中所采用的地震基本烈度（小于设计烈度：抗震设计中所采用的地震基本烈度（小于7度不考虑），可以大于度不考虑），可以大于（或小于）建桥地区的基本烈度（或小于）建桥地区的基本烈度水平地震系数：

33、水平地震系数：计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析地震力的计算地震力的计算gkghmax WkgWmFhggmaxmax WkFh反应谱理论静力法 第三节第三节 偶然作用偶然作用52船只或漂流物撞击力船只或漂流物撞击力撞击力计算撞击力计算规范规范模拟试验模拟试验实测资料实测资料防撞措施（消能及阻尼作用）防撞措施（消能及阻尼作用） 第三节第三节 偶然作用偶然作用53九江大桥 9人遇难54金塘大桥 4人遇难55汽车撞击作用汽车撞击作用汽车撞击力标准值在行驶方向取汽车撞击力标准值在行驶方向取1000kN，与之垂直方向取为，与之垂直方向取为500kN，两

34、个方向的不同时考虑；其作用于行车道上，两个方向的不同时考虑；其作用于行车道上1.2m处，处，直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视设施的防撞能力予以折减，但折减后不应低于上述件，可视设施的防撞能力予以折减，但折减后不应低于上述取值的取值的1/6。防撞措施（消能及阻尼作用）和结构设计时予以考虑防撞措施（消能及阻尼作用）和结构设计时予以考虑 第三节第三节 偶然作用偶然作用56汽车撞击作用汽车撞击作用 第三节第三节 偶然作用偶然作用57第四节 作用效应组合1 基本概念（1 1）两个极限状态）两个极限状态 桥涵结构的两种极限状态

35、：桥涵结构的两种极限状态： 承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓极限状态，是指整体结构或构件的某一特定状态，超过这一状态界限所谓极限状态，是指整体结构或构件的某一特定状态，超过这一状态界限结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能要求。结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能要求。承载能力极限状态设计着重体现桥涵结构的安全性；承载能力极限状态设计着重体现桥涵结构的安全性；正常使用极限状态设计则体现适用性和耐久性，它们共同反映出设计的基正常使用极限状态设计则体现适用性和耐久性，它们共同反映出设计的基本原则。本原则。58（2 2）三个设计状况）三个设计状况 桥

36、涵结构设计分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种设计状况。桥涵结构设计分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种设计状况。 持久状况系指桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况；持久状况系指桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况； 短暂状况为桥涵施工过程中承受临时性作用的状况；短暂状况为桥涵施工过程中承受临时性作用的状况； 偶然状况是在桥涵使用过程中可能偶然出现的状况。偶然状况是在桥涵使用过程中可能偶然出现的状况。 每个工况需做的极限设计规定每个工况需做的极限设计规定 持久状况必须进行承载能力和正常使用两种极限状态设计；持久状况必须进行承载能力和正常使用两种极限状态设计； 短暂状况一

37、般只作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态短暂状况一般只作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态设计；设计； 偶然状况要求作承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状态设计。偶然状况要求作承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状态设计。第四节 作用效应组合59（3 3）三个安全等级（一级、二级、三级）三个安全等级（一级、二级、三级）（4 4）作用效应组合三原则）作用效应组合三原则 各种作用并非同时作用于桥涵上，因此应当根据作用重要性的不各种作用并非同时作用于桥涵上，因此应当根据作用重要性的不同和同时作用的可能性进行适当组合，以确定安全合理的作用效同和同时作用的可能性进行

38、适当组合，以确定安全合理的作用效应的组合值。应的组合值。 可变作用的出现对结构产生有利影响时，该作用不应参与组合，可变作用的出现对结构产生有利影响时，该作用不应参与组合， 实际不可能同时出现或同时参与组合概率很小的作用实际不可能同时出现或同时参与组合概率很小的作用 第四节 作用效应组合60（5 5）代表值。）代表值。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。可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇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代表值。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承载能力极限

39、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，应采用频遇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；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。代表值。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。第四节 作用效应组合mm0ud0GiGikQ1Q1kCQjQjki=1j=2()SSSS0SRmm0ud0GidQ1dCQjdi=1i=j()SSSS622.2.承载能力

40、极限状态承载能力极限状态组合内容（采用标准值为代表值）组合内容（采用标准值为代表值）基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合组合 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、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相组合，多个偶然作用不同时参与一种偶然作用标准值效应相组合，多个偶然作用不同时参与组合。偶然作用的效应分项系数取组合。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表现的可变作用，可根据观测资料和

41、工程经验取用适当的代表值，也可以不考虑可变作用参加组合。值，也可以不考虑可变作用参加组合。 第四节 作用效应组合63举例说明一座桥梁的作用效应及其组合设计荷载u 永久作用：l 一期恒载l 二期恒载l 基础变位l 砼收缩、徐变u 可变作用：l 汽车荷载l 人群荷载l 温度作用：整体均匀温差、局部温差；l 风荷载：极限风速、运营风速，横桥向、顺桥向u 偶然作用：l 地震作用：反应谱、时程分析l 船舶撞击作用64荷载组合u 组合一：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群u 组合二：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群+温度+沉降u 组合三：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群+顺桥向风（有车）+温度u 组合四：恒

42、载+（徐变+收缩）+风（无车）+温度u 组合五：恒载+（徐变+收缩）+地震u 组合六：恒载+（徐变+收缩）+满布人群荷载u 组合七：恒载+（徐变+收缩）+船撞力结构验算u 严格执行有关设计规范和标准举例说明一座桥梁的作用效应及其组合65 正常使用极限状态设计是以弹性理论或弹塑性理论为基础，正常使用极限状态设计是以弹性理论或弹塑性理论为基础， 涉及构件的抗裂、裂缝宽度和挠度三个方面的验算涉及构件的抗裂、裂缝宽度和挠度三个方面的验算: :3 正常使用极限状态正常使用极限状态 (a)(a)限制应力限制应力 d(b)(b)短期作用效应下的变形短期作用效应下的变形 dff (c)(c)各种作用效应组合下

43、的裂缝宽度各种作用效应组合下的裂缝宽度 d第四节 作用效应组合mms dG ik1 jQ jki= 1j= 1SSSmmldGik2jQjki=1j=1SSS67第四节 作用效应组合两个注意事项：两个注意事项：u结构构件需要进行弹性阶段截面应力计算时，各作用结构构件需要进行弹性阶段截面应力计算时，各作用的分项系数及组合系数均可取的分项系数及组合系数均可取1，各项应力限至则根据各，各项应力限至则根据各类规范采用类规范采用u验算结构的抗倾覆、滑动稳定时，稳定系数、摩擦系验算结构的抗倾覆、滑动稳定时，稳定系数、摩擦系数及各作用的分项系数根据不同结构按相关规范确定数及各作用的分项系数根据不同结构按相关

44、规范确定 68第四节 作用效应组合4 4 本节小结本节小结四种作用组合四种作用组合 承载能力极限状态正常使用极限状态基本组合偶然组合短期效应组合长期效应组合69补充内容补充内容701.21.2* *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+ + 0.8 0.8* *（1.41.4* *人群荷载人群荷载+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

45、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+0.6+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+1.4+1.4* *汽车制动力）汽车制动力）71 1 1 基本风压和风速的计算由离地基本风压和风速的计算由离地2020米高改米高改为通用的为通用的1010米高；米高； 2 2 以桥梁所在地区的设计基本风速（以桥梁所在地区的设计基本风速（m/sm/s）为基本计算

46、依据，其系按平坦空旷地面，离地为基本计算依据，其系按平坦空旷地面，离地面面10m10m高，重现期为高，重现期为100100年年10min10min平均最大风速计平均最大风速计算确定。算确定。 3 3 当桥梁所在地区缺乏风速观测资料时，当桥梁所在地区缺乏风速观测资料时，可按附录阿可按附录阿A A“全国基本风速分布图全国基本风速分布图”或表或表B B（全（全国主要地区的基本风速和基本风压值）的有关国主要地区的基本风速和基本风压值）的有关数据并经实地调查核实后采用数据并经实地调查核实后采用 。 4 4 风荷载的计算结构总体上较原规范的计风荷载的计算结构总体上较原规范的计算值平均大算值平均大200%200%。72温度作用温度作用表表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温度标准值（）气温气温分区分区钢桥面板钢桥面板钢桥钢桥混凝土桥面混凝土桥面板钢桥板钢桥混凝土、石混凝土、石桥桥最高最高最低最低最高最高最低最低最高最高最低最低严寒严寒地区地区4646-43-433939-32-323434-23-23寒冷寒冷地区地区4646-21-213939-15-153434-10-10温热温热地区地区4646-9-9(-3)(-3)3939-6-6(-1)(-1)3434-3-