教学第三章-桥梁设计荷载课件

第三章桥梁的设计荷载第三章桥梁的设计荷载1本章主要内容荷载的分类荷载组合荷载的确定与选用本章主要内容荷载的分类21荷载分类

铁路桥梁根据荷载出现的概率划分主力、附加力及特殊荷载公路桥梁设计荷载分三类永久作用、可变作用、偶然作用1荷载分类

铁路桥梁根据荷载出现的概率划分3铁路桥梁荷载铁路桥梁荷载4公路桥梁荷载公路桥梁荷载51.1永久荷载定义：不随时间变化或变化值与其平均值相比可以忽略不计的荷载，亦称恒载。1.1永久荷载定义：不随时间变化或变化值与其平均值相比可61.2可变荷载定义：在设计使用期内，其值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的荷载基本可变荷载（活载）其它可变荷载分类1.2可变荷载定义：在设计使用期内，其值随时间变化且其7列车活载、汽车荷载、由列车活载或汽车活载引起的动力效应（冲击力）、曲线上的离心力及由活载引起的土侧压力、人群荷载、列车横向摇摆力等。基本可变荷载（活载）列车活载、汽车荷载、由列车活载或汽车活载引起8一、列车活载

1.“中—活载”（铁路标准活载）（P.25）某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响一、列车活载某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响92.“ZK活载”2.“ZK活载”10二、汽车荷载汽车荷载分为公路—I级和公路—Ⅱ级两个等级。

二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路—Ⅱ级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数,车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。

二、汽车荷载二级公路为干线公路且重11汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。

桥梁结构的整体计算采用车道荷载；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。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。桥梁结构的整体12车道荷载车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。1.公路-I级车道荷载均布荷载标准值qk=10.5kN/m；集中荷载标准值计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN；计算跨径等于或大于50m时，Pk=360kN；计算跨径在5m~50m之间时，PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，集中荷载标准值PK应乘以1.2的系数。2.公路-Ⅱ级车道荷载均布荷载标准值qk和集中荷载标准值PK按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。车道荷载车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。13车辆荷载车辆荷载14汽车荷载的加载方式1.车道荷载的均布荷载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相应影响线中一个最大影响线峰值处。2.车道荷载横向分布系数应按照设计车道数如下图布置车辆荷载来进行计算。汽车荷载的加载方式15桥梁设计车道数桥梁设计车道数16汽车荷载效应的横、纵向折减1.车道数大于2时，汽车荷载效应可进行折减，但不小于2车道效应。注：折减后的效应不得不小两设计车道的荷载效应。2.计算跨径大于150m时，可按下表进行纵向折减。注：当为多跨连续结构时，整个结构应按最大计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。汽车荷载效应的横、纵向折减1.车道数大于2时，17公路桥涵：计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3kN/m2；计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；计算跨径在50m~150m之间时，可线性内插。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取为上述值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2三、人群荷载：三、人群荷载：18铁路桥涵：1.道碴桥面和明桥面的人行道按4.0KPa，人工养护的道碴桥面尚应考虑养护时人行道的堆碴荷载。2.设计主梁时，人行道的竖向静荷载不与列车活载同时计算；为允许城镇居民通行而加宽的人行道，则应与列车活载同时计算，采用的数值可按实际情况确定。铁路桥涵：19

铁路：列车竖向动力作用等于列车静活载乘以动力系数（1+μ）。目前规范规定的动力系数大小与桥型及跨径有关。跨径越大冲击系数越小。公路：根据桥梁的竖向自振频率(结构基频)进行计算。四、冲击力四、冲击力20第三章-桥梁设计荷载课件21

铁路：列车在曲线桥梁上运行时需计算离心力。

公路：弯道桥的曲线半径等于或小于250m时应计算汽车荷载引起的离心力。离心力系数：

式中：V为设计速度（Km/h）；R为曲线半径（m）。五、离心力式中：V为设计速度（Km/h）；五、离心力22分为均匀温差（年温差）和日照温差（梯度温度）。均匀温差应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。日照温差的计算模式公路、铁路有所不同。铁路采用指数模式。六、温度作用六、温度作用23公路梯度温差计算模式：梯度温度作用结构类型T1T2混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装206.7100mm沥青混凝土铺装145.5砼上部结构和带砼桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差的-0.5倍。公路梯度温差计算模式：梯度温度作用结构类型T1T2混凝24铁路梯度温差计算模式：铁路梯度温差计算模式：25七、其他作用铁路列车横向摇摆力；无缝线路长钢轨纵向力：伸缩力、挠曲力；风荷载；支座摩阻力、流水压力及冰压力七、其他作用261.3偶然荷载一、地震力二、无缝线路断轨力；三、脱轨荷载；四、船只、汽车或漂流物撞击力。1.3偶然荷载一、地震力272荷载组合

总原则：存在的永久荷载均应进行组合凡可能出现的基本可变荷载，除个别情况外应进行组合纵向力与横向力不同时组合对于其它可变荷载的组合，根据同时作用的效应的可能、以及规范的具体规定选择性的组合2荷载组合

总原则：28一、铁路一、铁路29第三章-桥梁设计荷载课件30二、公路：二、公路：31第三章-桥梁设计荷载课件32第三章-桥梁设计荷载课件33第三章-桥梁设计荷载课件343荷载的确定与选用桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用对主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性对长、短桥跨的不同影响对于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载具体问题具体分析3荷载的确定与选用桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使35THEENDTHANKYOU!THEENDTHANKYOU!36第三章桥梁的设计荷载第三章桥梁的设计荷载37本章主要内容荷载的分类荷载组合荷载的确定与选用本章主要内容荷载的分类381荷载分类

铁路桥梁根据荷载出现的概率划分主力、附加力及特殊荷载公路桥梁设计荷载分三类永久作用、可变作用、偶然作用1荷载分类

铁路桥梁根据荷载出现的概率划分39铁路桥梁荷载铁路桥梁荷载40公路桥梁荷载公路桥梁荷载411.1永久荷载定义：不随时间变化或变化值与其平均值相比可以忽略不计的荷载，亦称恒载。1.1永久荷载定义：不随时间变化或变化值与其平均值相比可421.2可变荷载定义：在设计使用期内，其值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的荷载基本可变荷载（活载）其它可变荷载分类1.2可变荷载定义：在设计使用期内，其值随时间变化且其43列车活载、汽车荷载、由列车活载或汽车活载引起的动力效应（冲击力）、曲线上的离心力及由活载引起的土侧压力、人群荷载、列车横向摇摆力等。基本可变荷载（活载）列车活载、汽车荷载、由列车活载或汽车活载引起44一、列车活载

1.“中—活载”（铁路标准活载）（P.25）某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响一、列车活载某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响452.“ZK活载”2.“ZK活载”46二、汽车荷载汽车荷载分为公路—I级和公路—Ⅱ级两个等级。

二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路—Ⅱ级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数,车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。

二、汽车荷载二级公路为干线公路且重47汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。

桥梁结构的整体计算采用车道荷载；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。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。桥梁结构的整体48车道荷载车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。1.公路-I级车道荷载均布荷载标准值qk=10.5kN/m；集中荷载标准值计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN；计算跨径等于或大于50m时，Pk=360kN；计算跨径在5m~50m之间时，PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，集中荷载标准值PK应乘以1.2的系数。2.公路-Ⅱ级车道荷载均布荷载标准值qk和集中荷载标准值PK按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。车道荷载车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。49车辆荷载车辆荷载50汽车荷载的加载方式1.车道荷载的均布荷载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相应影响线中一个最大影响线峰值处。2.车道荷载横向分布系数应按照设计车道数如下图布置车辆荷载来进行计算。汽车荷载的加载方式51桥梁设计车道数桥梁设计车道数52汽车荷载效应的横、纵向折减1.车道数大于2时，汽车荷载效应可进行折减，但不小于2车道效应。注：折减后的效应不得不小两设计车道的荷载效应。2.计算跨径大于150m时，可按下表进行纵向折减。注：当为多跨连续结构时，整个结构应按最大计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。汽车荷载效应的横、纵向折减1.车道数大于2时，53公路桥涵：计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3kN/m2；计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；计算跨径在50m~150m之间时，可线性内插。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取为上述值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2三、人群荷载：三、人群荷载：54铁路桥涵：1.道碴桥面和明桥面的人行道按4.0KPa，人工养护的道碴桥面尚应考虑养护时人行道的堆碴荷载。2.设计主梁时，人行道的竖向静荷载不与列车活载同时计算；为允许城镇居民通行而加宽的人行道，则应与列车活载同时计算，采用的数值可按实际情况确定。铁路桥涵：55

铁路：列车竖向动力作用等于列车静活载乘以动力系数（1+μ）。目前规范规定的动力系数大小与桥型及跨径有关。跨径越大冲击系数越小。公路：根据桥梁的竖向自振频率(结构基频)进行计算。四、冲击力四、冲击力56第三章-桥梁设计荷载课件57

铁路：列车在曲线桥梁上运行时需计算离心力。

公路：弯道桥的曲线半径等于或小于250m时应计算汽车荷载引起的离心力。离心力系数：

式中：V为设计速度（Km/h）；R为曲线半径（m）。五、离心力式中：V为设计速度（Km/h）；五、离心力58分为均匀温差（年温差）和日照温差（梯度温度）。均匀温差应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。日照温差的计算模式公路、铁路有所不同。铁路采用指数模式。六、温度作用六、温度作用59公路梯度温差计算模式：梯度温度作用结构类型T1T2混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装206.7100mm沥青混凝土铺装145.5砼上部结