第五章橋梁工程的荷載

1、第五章第五章 橋梁工程的荷載橋梁工程的荷載5.1 荷載類型荷載類型5.2 荷載取值荷載取值5.3 各種荷載的計算方法各種荷載的計算方法5.4 荷載組合荷載組合5.1 荷載類型荷載類型（主要依據(jù)（主要依據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D60-2004）1 1、永久作用、永久作用：結(jié)構重力預加力土的重力土側(cè)壓力砼收縮及結(jié)構重力預加力土的重力土側(cè)壓力砼收縮及徐變水的浮力基礎變位作用徐變水的浮力基礎變位作用5.1.1 荷載與作用荷載與作用 直接作用直接作用集中力或分布力集中力或分布力間接作用間接作用引起結(jié)構外加變形或約束變形的原因引起結(jié)構外加變形或約束變形的原因5.1.2 橋梁荷載類

2、型橋梁荷載類型 作用的分類作用的分類2 2、可變作用、可變作用：（1 1）汽車荷載；（）汽車荷載；（2 2）汽車沖擊力；（）汽車沖擊力；（3 3）汽車離心力；）汽車離心力；（4 4）汽車引起的土側(cè)壓力；（）汽車引起的土側(cè)壓力；（5 5）人群荷載；）人群荷載；（6 6）汽車制動力；（）汽車制動力；（7 7）風荷載；（）風荷載；（8 8）流水壓力；）流水壓力；（9 9）冰壓力；（）冰壓力；（1010）溫度作用；（）溫度作用；（1111）支座摩阻力；）支座摩阻力；3 3、偶然作用、偶然作用：（1 1）地震作用；）地震作用；（2 2）船舶或漂流物的撞擊作用；）船舶或漂流物的撞擊作用；（3 3）汽車撞擊

3、作用；）汽車撞擊作用；5.2 荷載取值荷載取值5.2.1 代表值代表值永久作用永久作用標準值；標準值；可變作用可變作用標準值、頻遇值、準永久值、組合值；標準值、頻遇值、準永久值、組合值；偶然作用偶然作用標準值；標準值；5.3 荷載的計算方法荷載的計算方法一、結(jié)構重力一、結(jié)構重力根據(jù)結(jié)構構件尺寸和材料重度計算；根據(jù)結(jié)構構件尺寸和材料重度計算；二、預加應力二、預加應力結(jié)構正常使用極限狀態(tài)設計，將預加應力作為永久作用結(jié)構正常使用極限狀態(tài)設計，將預加應力作為永久作用計算；計算；結(jié)構承載能力極限狀態(tài)設計，預加應力不作為作用計算，結(jié)構承載能力極限狀態(tài)設計，預加應力不作為作用計算，將預應力鋼筋作為結(jié)構抗力的

4、一部分，但在超靜定結(jié)構將預應力鋼筋作為結(jié)構抗力的一部分，但在超靜定結(jié)構中需考慮預加力引起的次效應；中需考慮預加力引起的次效應；具體計算：見具體計算：見預應力混凝土結(jié)構預應力混凝土結(jié)構三、汽車荷載三、汽車荷載1 1 公路汽車荷載公路汽車荷載公路公路-級級公路汽車荷載的分級公路汽車荷載的分級公路公路-級級車道荷載車道荷載汽車荷載汽車荷載車輛荷載車輛荷載集中荷載集中荷載均布荷載均布荷載公路公路-級車道荷載級車道荷載均布荷載標準值：均布荷載標準值： 10.5kN/m10.5kN/m集中荷載：集中荷載： 計算跨徑小于等于計算跨徑小于等于5m5m時，時，180kN 180kN 計算跨徑大于等于計算跨徑大于

5、等于50m50m時，時，360kN360kN 計算跨徑在計算跨徑在5 5至至50m50m之間時，直線內(nèi)插。之間時，直線內(nèi)插。 剪力效應應再乘以剪力效應應再乘以1.21.2的系數(shù)。的系數(shù)。公路公路-級車道荷載級車道荷載其均布荷載標準值和集中荷載標準值，其均布荷載標準值和集中荷載標準值，應取公路應取公路級汽車荷載級汽車荷載的車道荷載標準值的的車道荷載標準值的0.750.75倍倍車輛荷載車輛荷載公路公路級和公路級和公路級車輛荷載級車輛荷載均采用一輛總重為均采用一輛總重為550550千牛的標準車。千牛的標準車。汽車荷載的加載方式汽車荷載的加載方式 車道荷載用于橋梁結(jié)構整體計算車道荷載用于橋梁結(jié)構整體計

6、算車輛荷載用于橋梁結(jié)構局部計算車輛荷載用于橋梁結(jié)構局部計算（橫隔梁、行車道板、橋臺或（橫隔梁、行車道板、橋臺或擋土墻的計算應采用車輛荷載）擋土墻的計算應采用車輛荷載）進行橋梁結(jié)構計算時進行橋梁結(jié)構計算時不得將車輛荷載和車道荷載的作用疊加不得將車輛荷載和車道荷載的作用疊加均布荷載：滿布于使結(jié)構產(chǎn)生最不利效應的同號影響均布荷載：滿布于使結(jié)構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上。線上。車道荷載的最不利布置車道荷載的最不利布置按教材按教材7878頁圖頁圖5-55-5布置；布置；橫向多車道時，橫向布置最大車輛數(shù)目不應超過設計車橫向多車道時，橫向布置最大車輛數(shù)目不應超過設計車道數(shù)。道數(shù)。集中荷載：作用于相應影響線

7、中一個最大影響線峰值集中荷載：作用于相應影響線中一個最大影響線峰值處。處。車輛荷載的橫向布置車輛荷載的橫向布置 車輛的布置按橋梁寬度確定車道數(shù)橋面凈寬 W(m)車輛單向行駛時車輛雙向行駛時橫向布置車隊數(shù)W7.017.0W10.57.0W14.0210.5W14.0314.0W17.514.0W21.0417.5W21.0521.0W24.521.0W28.0624.5W28.0728.0W31.528.0W35.08根據(jù)橋梁所在公路等級選用。根據(jù)橋梁所在公路等級選用。汽車荷載的選用汽車荷載的選用 公路等級公路等級高速公路高速公路一級公路一級公路二級公路二級公路三級公路三級公路四級公路四級公路汽

8、車荷載汽車荷載等級等級公路公路-級級公路公路-級級公路公路-級級公路公路-級級公路公路-級級車道多、橋梁長，出現(xiàn)最不利加載概率小，汽車荷載效車道多、橋梁長，出現(xiàn)最不利加載概率小，汽車荷載效應折減；應折減； 2、橫向折減、橫向折減橫向折減：車道數(shù)橫向折減：車道數(shù)2，79頁，表頁，表5-4；但折減后效應；但折減后效應2車道的荷載效應車道的荷載效應； 汽車荷載的折減汽車荷載的折減 1、縱向折減、縱向折減縱向折減：計算跨徑縱向折減：計算跨徑150m，79頁，表頁，表5-3；多跨連續(xù)結(jié)；多跨連續(xù)結(jié)構，按最大跨折減；構，按最大跨折減； 汽車荷載的折減 橫向折減系數(shù)橫向布置車隊數(shù)345678橫向折減系數(shù)0.

9、780.670.600.550.520.50縱向折減系數(shù)計算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù)計算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù)150L4000.97800L10000.94400L6000.96L10000.93600L8000.95城市橋梁汽車荷載城市橋梁汽車荷載 城市橋梁設計荷載標準城市橋梁設計荷載標準CJJ 77-98CJJ 77-98城城-A級級城市橋梁汽車荷載城市橋梁汽車荷載城城-B級級車道荷載車道荷載汽車荷載汽車荷載車輛荷載車輛荷載集中荷載集中荷載均布荷載均布荷載車輛荷載車輛荷載城城-A-A級軸重級軸重700KN700KN，適用于快速路、主干路；，適用于快速路、主干路；城城-B-B級軸重級軸

10、重300KN300KN，適用于次干路、支路；，適用于次干路、支路；縱、平面布置見縱、平面布置見8080頁圖頁圖5-75-7；縱、平面布置見縱、平面布置見8080頁圖頁圖5-85-8；車道荷載車道荷載城城-A-A級軸重級軸重700KN700KN，適用于快速路、主干路；，適用于快速路、主干路；城城-B-B級軸重級軸重300KN300KN，適用于次干路、支路；，適用于次干路、支路；車道荷載的均布荷載、集中荷載見車道荷載的均布荷載、集中荷載見8282頁表頁表5-55-5；車道荷載的均布荷載、集中荷載見車道荷載的均布荷載、集中荷載見8282頁表頁表5-55-5；車道荷載的縱、橫向布置見車道荷載的縱、橫向

11、布置見8181頁圖頁圖5-105-10；四、沖擊力四、沖擊力（1 1）沖擊力的產(chǎn)生）沖擊力的產(chǎn)生 車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動力作用。這種動力作用會使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時大。這種力作用。這種動力作用會使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時大。這種現(xiàn)象就統(tǒng)稱為沖擊作用。現(xiàn)象就統(tǒng)稱為沖擊作用。 當豎向活載包括沖擊力時，將靜活載產(chǎn)生的效應乘以沖擊系數(shù)。當豎向活載包括沖擊力時，將靜活載產(chǎn)生的效應乘以沖擊系數(shù)。 通常的做法是：為了考慮汽車荷載的沖擊作用，引入一個豎向通常的做法是：為了考慮汽車荷載的沖擊作用，引入一

12、個豎向動力效應的增大系數(shù)。即沖擊系數(shù)動力效應的增大系數(shù)。即沖擊系數(shù)。（2 2）沖擊力的計算）沖擊力的計算當當 時，時， =0.05 =0.05 沖擊系數(shù)沖擊系數(shù) 可按下式計算可按下式計算Hzf5.1當當 時，時， HzfHz145.10157.0ln1767.0f當當 時，時， =0.45 =0.45 Hzf14簡支梁橋的基頻簡支梁橋的基頻f f的計算公式的計算公式22ccEIflm 跨中截面慣性矩；跨中截面慣性矩； 跨中處單位長度的質(zhì)量；跨中處單位長度的質(zhì)量；cIcm其他橋型的基頻其他橋型的基頻f f的計算公式，見附錄五的計算公式，見附錄五城市橋梁的沖擊系數(shù)城市橋梁的沖擊系數(shù) 可按下式計算可

13、按下式計算2080l車道荷載沖擊系數(shù)車道荷載沖擊系數(shù) L=20mL=20m， =0.2=0.2； L=150mL=150m， =0.1=0.1；0.66860.3032logl車輛荷載沖擊系數(shù)車輛荷載沖擊系數(shù) 式中式中 的最大值不得超過的最大值不得超過0.40.4；五、人群荷載五、人群荷載設有人行道的公路橋梁，人群荷載一般規(guī)定為設有人行道的公路橋梁，人群荷載一般規(guī)定為3 3千牛千牛/ /平平方米，城市郊區(qū)行人密集區(qū)可為方米，城市郊區(qū)行人密集區(qū)可為3.53.5千牛千牛/ /平方米。詳見平方米。詳見教材教材8585頁的規(guī)定。頁的規(guī)定。城市橋梁，計算梁、桁架、拱及其他大跨結(jié)構的人群荷城市橋梁，計算梁

14、、桁架、拱及其他大跨結(jié)構的人群荷載，根據(jù)加載長度、人行道寬度來確定，見載，根據(jù)加載長度、人行道寬度來確定，見8686頁表頁表5-85-8，w2.4w2.4千牛千牛/ /平方米。平方米。作用于欄桿頂水平推力按作用于欄桿頂水平推力按0.75kN/m0.75kN/m考慮，考慮，作用于扶手豎向力按作用于扶手豎向力按1.0kN/m1.0kN/m來考慮。來考慮。計算人行道板欄桿計算人行道板欄桿5.4 荷載組合荷載組合新規(guī)范新規(guī)范規(guī)定：公路橋涵結(jié)構設計，應考慮結(jié)構上可規(guī)定：公路橋涵結(jié)構設計，應考慮結(jié)構上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)、正常使用極能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)進

15、行作用效應組合，取其最不利組合進行設計。限狀態(tài)進行作用效應組合，取其最不利組合進行設計。承載能力極限狀態(tài)設計時，考慮的兩種作用效應組合承載能力極限狀態(tài)設計時，考慮的兩種作用效應組合基本組合；基本組合；偶然組合；偶然組合；正常使用極限狀態(tài)設計時，考慮的兩種作用效應組合正常使用極限狀態(tài)設計時，考慮的兩種作用效應組合作用短期效應組合；作用短期效應組合；作用長期效應組合；作用長期效應組合；基本組合基本組合永久作用設計值效應永久作用設計值效應 + + 可變作用設計值效應可變作用設計值效應11012()iikjjkmnudGGQQCQQijSSSS 基本組合的效應組合值基本組合的效應組合值udS 結(jié)構重要

16、性系數(shù)結(jié)構重要性系數(shù)設計安全等級：一級，取設計安全等級：一級，取1.11.1； 二級，取二級，取1.01.0； 三級，取三級，取0.90.9；參見教材參見教材103103頁表頁表5-275-270橋梁分類橋梁分類 多孔跨徑總長多孔跨徑總長L L（m m） 單孔跨徑單孔跨徑L Lk k（m m）特大橋特大橋 L1000 LL1000 Lk k 150 150大橋大橋 100L 1000 40 L100L 1000 40 Lk k 150 150中橋中橋 30L100 20 L30L100 20 Lk k 40 40小橋小橋 8 L 30 5 L8 L 30 5 Lk k 20 20涵洞涵洞橋梁分

17、類橋梁分類 按跨徑大小分類按跨徑大小分類11012()iikjjkmnudGGQQCQQijSSSS 第第 個永久作用效應的分項系數(shù)；個永久作用效應的分項系數(shù)；恒載：按教材頁表恒載：按教材頁表- -采用；采用；其它見教材其它見教材104104頁規(guī)定；頁規(guī)定；iGi11012()iikjjkmnudGGQQCQQijSSSS 第第 個永久作用效應的標準值；個永久作用效應的標準值；ikGSi 汽車荷載效應的分項系數(shù)，取汽車荷載效應的分項系數(shù)，取1.41.4；1Q 汽車荷載效應汽車荷載效應（含汽車沖擊力含汽車沖擊力、離心力）、離心力）的標準值；的標準值；1kQS 除汽車荷載外的其他第除汽車荷載外的其

18、他第 個可變作用效應的分項系個可變作用效應的分項系數(shù)，取數(shù)，取1.41.4；但風荷載??；但風荷載取. .；jQj 除汽車荷載效應外的其他第除汽車荷載效應外的其他第 個可變作用效應的標個可變作用效應的標準值；準值；jkQSj11012()iikjjkmnudGGQQCQQijSSSS 除汽車荷載效應外的可變作用效應的組合系數(shù)；除汽車荷載效應外的可變作用效應的組合系數(shù)；C當永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）當永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取0.80.8；當除汽車荷載

19、外，尚有兩種其他可變作用參與組合時，其當除汽車荷載外，尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取組合系數(shù)取0.0.；尚有三種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取尚有三種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取0.0.；尚有種及多于種的可變作用參與組合時，其組合系數(shù)尚有種及多于種的可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取取0.0.；偶然組合偶然組合永久作用標準值效應永久作用標準值效應 + + 可變作用標準值效應可變作用標準值效應 + + 一種偶然作用標準值效應；一種偶然作用標準值效應；偶然作用的分項系數(shù)取偶然作用的分項系數(shù)取1.01.0；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，取適當代表值；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變

20、作用，取適當代表值；作用短期效應組合作用短期效應組合永久作用標準值效應永久作用標準值效應 + + 可變作用頻遇值效應可變作用頻遇值效應111ikjkmnsdGjQijSSS 作用短期效應組合設計值；作用短期效應組合設計值；sdS 第第j j個可變作用的頻遇值系數(shù)；個可變作用的頻遇值系數(shù)；汽車荷載（汽車荷載（不計沖擊力不計沖擊力）取）取0.70.7，人群荷載取，人群荷載取1 1，風荷載，風荷載取取0.750.75，溫度梯度作用取，溫度梯度作用取0.80.8，其他作用取，其他作用取1 1；1j 第第j j個可變作用效應的標準值；個可變作用效應的標準值；jkQS作用長期效應組合作用長期效應組合永久作

21、用標準值效應永久作用標準值效應 + + 可變作用準永久值效應可變作用準永久值效應211ikjkmnldGjQijSSS 作用長期效應組合設計值；作用長期效應組合設計值；sdS 第第j j個可變作用的準永久系數(shù)；個可變作用的準永久系數(shù)；汽車荷載（汽車荷載（不計沖擊力不計沖擊力）?。┤?.40.4，人群荷載取，人群荷載取0.40.4，風荷，風荷載取載取0.750.75，溫度梯度作用取，溫度梯度作用取0.80.8，其他作用取，其他作用取1 1；2 j 第第j j個可變作用效應的標準值；個可變作用效應的標準值；jkQS裝配式鋼筋混凝土簡支裝配式鋼筋混凝土簡支T梁荷載計算示例梁荷載計算示例詳見：詳見：工

22、程結(jié)構荷載與可靠度設計原理工程結(jié)構荷載與可靠度設計原理，李國強，李國強，中國建筑工業(yè)出版社中國建筑工業(yè)出版社1 設計資料設計資料 橋面凈空橋面凈空凈凈-7+2-7+20.75m0.75m人行道人行道主梁跨徑主梁跨徑計算跨徑計算跨徑l=19.5ml=19.5m（支座中心距離）（支座中心距離）汽車荷載：公路汽車荷載：公路-級；人群荷載：級；人群荷載：3kN/m23kN/m2；設計荷載設計荷載混凝土：混凝土：C25C25材料材料極限狀態(tài)法極限狀態(tài)法計算方法計算方法采用采用5 5片主梁，片主梁，5 5根橫梁根橫梁結(jié)構尺寸結(jié)構尺寸計算方法參考計算方法參考橋梁工程橋梁工程；主梁的橫向分布系數(shù)主梁的橫向分布

23、系數(shù)永久作用內(nèi)力永久作用內(nèi)力A A結(jié)構重力：主梁、橫隔板、人行道板及欄桿、橋面鋪裝結(jié)構重力：主梁、橫隔板、人行道板及欄桿、橋面鋪裝作用效應計算作用效應計算平均每片梁的結(jié)構重力密度：平均每片梁的結(jié)構重力密度： 16.42kN/m16.42kN/mB B結(jié)構重力作用效應計算結(jié)構重力作用效應計算2 主梁計算主梁計算 跨中彎矩：跨中彎矩：四分點彎矩：四分點彎矩：1/22101/8780.46G kMq lkN m 1/42103/32585.35G kMq lkN m 可變作用內(nèi)力（只計算可變作用內(nèi)力（只計算1 1號梁）號梁）A A汽車荷載作用汽車荷載作用車道集中力車道集中力車道分布力車道分布力a a 跨中跨中b b 四分點四分點c c 汽車荷載沖擊系數(shù)計算汽車荷載沖擊系數(shù)計算24.3262ccEIfHzlmHzfHz145.15180(360 180)238505klPkN10.5/kqkN m/200.5 19.5 4.8754.8751659.33lkkMqP/4