第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載

1、第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載2第一節(jié) 荷載分類與組合荷載分類與組合永久荷載（恒載）基本可變荷載其他可變荷載可變荷載偶然荷載（公路）橋梁荷載恒載活載主力附加力特殊荷載（鐵路）橋梁荷載一、荷載分類：表一、荷載分類：表3-1-13-1-12022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載3二、荷載組合二、荷載組合荷載組合各種荷載的取舍以及它們同時作用的可能荷載組合各種荷載的取舍以及它們同時作用的可能性性組合原則以橋梁在施工和運營時可能處于最不利的組合原則以橋梁在施工和運營時可能處于最不利的受力狀態(tài)為原則受力狀態(tài)為原則 基本組合方式：基本組合方式： 組合組合I：恒載（的一種或幾種）

2、與基本可變活載：恒載（的一種或幾種）與基本可變活載（的一種或幾種）相組合，即僅考慮主力；（的一種或幾種）相組合，即僅考慮主力； 組合組合II：組合：組合I與其它可變荷載（的一種或幾種）與其它可變荷載（的一種或幾種）相組合，即主力與附加力同時作用；相組合，即主力與附加力同時作用； 組合組合III：組合：組合I與偶然荷載（的一種或幾種）相組與偶然荷載（的一種或幾種）相組合，即主力與特殊荷載同時作用。合，即主力與特殊荷載同時作用。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載4其他可變荷載不同時組合表（公路）其他可變荷載不同時組合表（公路）編號編號荷載名稱荷載名稱不與該荷載同時參與組合的荷載號不與該荷載同時

3、參與組合的荷載號14風(fēng)力15汽車制動力16，17，1816流水壓力15，1717冰壓力15，1618溫度影響力19支座摩阻力152022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載5第二節(jié)第二節(jié) 永久荷載（恒載）永久荷載（恒載）作用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載結(jié)構(gòu)的重力和附屬設(shè)備等外加重力；作用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載結(jié)構(gòu)的重力和附屬設(shè)備等外加重力；作用在橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載由支座傳遞的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩作用在橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載由支座傳遞的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩臺本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ取Ｅ_本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ?。結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)體積與材料容重的乘積結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)體積與材料容重的乘積土壓力計算涉及結(jié)構(gòu)型式、填

4、料性質(zhì)、墩臺位移和地基變形，也土壓力計算涉及結(jié)構(gòu)型式、填料性質(zhì)、墩臺位移和地基變形，也與氣象、水文和外加荷載等因素有關(guān)與氣象、水文和外加荷載等因素有關(guān)水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙而傳遞給建筑物水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙而傳遞給建筑物基礎(chǔ)底面的（由下而上的）水壓力；對位于碎石類土、砂類土、基礎(chǔ)底面的（由下而上的）水壓力；對位于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺，需在設(shè)計中考慮水浮力。粘砂土等透水性地基上的墩臺，需在設(shè)計中考慮水浮力。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能（如混凝土應(yīng)力）對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能（如混凝土應(yīng)力）時，預(yù)加應(yīng)

5、力當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力（如抗彎強度）時，預(yù)加應(yīng)力當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力（如抗彎強度）時，預(yù)加應(yīng)力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部時，預(yù)加應(yīng)力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。分。在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮、徐變影響力是在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮、徐變影響力是長期存在并起作用的。基礎(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期存在并起作用的。基礎(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的。長期的。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載6第三節(jié)第三節(jié) 可變荷載可變荷載一、基本可變活載（活載）一、基本可變活載（活載）（一）車輛活載（

6、一）車輛活載 車輛荷載指橋梁承受的機動交通活載。對鐵路橋，指列車活載；對公路橋，指汽車、掛車、履帶車等。車輛荷載的種類繁多，因此，需要對車輛荷載進行調(diào)查分析和綜合概括，并按照安全、適用和經(jīng)濟的原則，確定出設(shè)計采用的標(biāo)準活載。 對于不包括沖擊效應(yīng)（后述）的車輛活載，可稱之為靜活載。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載7中活載中活載我國鐵路活載標(biāo)準的情況是：我國鐵路活載標(biāo)準的情況是：20年代開始自行制訂鐵年代開始自行制訂鐵路建筑標(biāo)準，路建筑標(biāo)準，1938年公布中華活載標(biāo)準，年公布中華活載標(biāo)準，1951年制訂年制訂了中了中Z活載標(biāo)準，活載標(biāo)準，1975年對中年對中Z活載標(biāo)準進行修訂，活載標(biāo)準進行修

7、訂，形成目前所用的中活載標(biāo)準。形成目前所用的中活載標(biāo)準。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載8國際鐵路聯(lián)盟國際鐵路聯(lián)盟（UIC）活載圖式活載圖式 考察我國目前實際運行的列車及其發(fā)展趨勢，可以看出，1975年制訂的中活載標(biāo)準已不太適用。例如，蒸汽機車已停止生產(chǎn)，內(nèi)燃和電力機車得到廣泛應(yīng)用；貨車的重載軸重時常高于機車的軸重。根據(jù)這些情況可以認為，我國新的列車活載標(biāo)準應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟（UIC）制訂的活載標(biāo)準較為一致。目前，荷載修訂工作仍在進行之中。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載9公路車輛活載公路車輛活載公路車輛荷載標(biāo)準化活載公路車輛荷載標(biāo)準化活載 4個等級：汽車個等級：汽車 10級、汽車級

8、、汽車 15級、級、 汽車汽車 20級和汽車級和汽車 超超20級級 重車與主車重車與主車 考慮沖擊力考慮沖擊力計算荷載把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車計算荷載把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車隊，對一般橋梁設(shè)計起控制作用隊，對一般橋梁設(shè)計起控制作用 驗算荷載偶然地、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，驗算荷載偶然地、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，只對較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用只對較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用 500kN履帶車（簡稱履帶履帶車（簡稱履帶 50），可多輛，間距），可多輛，間距50m 掛掛 80、掛、掛 100和掛和掛 120，按一輛計算，按一輛計算 不計沖擊力不計沖擊力

9、2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載10汽汽車車車車隊隊縱縱向向排排列列2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載11汽車的平面尺寸和橫向布置汽車的平面尺寸和橫向布置2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載12平板掛車和履帶車荷載平板掛車和履帶車荷載2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載13標(biāo)準活載的加載標(biāo)準活載的加載總的車道活載的折減。總的車道活載的折減。對鐵路橋梁的主要構(gòu)件，雙線活載取雙線標(biāo)準活載之對鐵路橋梁的主要構(gòu)件，雙線活載取雙線標(biāo)準活載之和的和的90%，三線及三線以上者取各線標(biāo)準活載之和的，三線及三線以上者取各線標(biāo)準活載之和的80%；對僅承受局部活載的構(gòu)件則不考慮折減。；對僅承受局部活載

10、的構(gòu)件則不考慮折減。對公路橋梁，在按兩行車隊布載時，汽車活載不予折對公路橋梁，在按兩行車隊布載時，汽車活載不予折減；按三行車隊布載時，汽車活載可在一定條件下折減；按三行車隊布載時，汽車活載可在一定條件下折減減20%；按四行車隊布載時，汽車活載可折減；按四行車隊布載時，汽車活載可折減30%，但折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)果。但折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)果。加載就是按最不利原則布置標(biāo)準活載，通過結(jié)構(gòu)分析加載就是按最不利原則布置標(biāo)準活載，通過結(jié)構(gòu)分析計算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力、應(yīng)力和變形等）的最不利計算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力、應(yīng)力和變形等）的最不利值。值。等代荷載（或稱換算均布荷載）等代荷

11、載（或稱換算均布荷載）2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載14標(biāo)準活載的等級選定標(biāo)準活載的等級選定根據(jù)橋梁所在線路的等級、使用任務(wù)、性質(zhì)和將來的發(fā)展等具體情況確定 公路公路等級等級汽車專用公路汽車專用公路一般公路一般公路高速公路高速公路一一二二二二三三四四計算計算荷載荷載汽超汽超20汽超汽超20汽汽20汽汽20汽汽20汽汽20汽汽10驗算驗算荷載荷載掛掛120掛掛120掛掛100掛掛100掛掛100掛掛100履帶履帶502022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載15車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)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)生動力作用。這種動力作用會使橋梁

12、的內(nèi)力振動，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。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作和變形較靜活載作用時大。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作用。用。沖擊作用的大小采用沖擊力來加以衡量。沖擊作用的大小采用沖擊力來加以衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型以及橋梁結(jié)構(gòu)的型式和沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型以及橋梁結(jié)構(gòu)的型式和跨度等因素的綜合影響，目前還難以精確考慮，只能跨度等因素的綜合影響，目前還難以精確考慮，只能在橋梁動載試驗的基礎(chǔ)上提出近似計算公式。在橋梁動載試驗的基礎(chǔ)上提出近似計算公式。在設(shè)計中，引入在設(shè)計中，引入沖擊系數(shù)（沖擊系數(shù)（1+1+ ）。當(dāng)豎向活載包括沖。當(dāng)豎向活載包括沖擊力時，系指將靜

13、活載乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的一擊力時，系指將靜活載乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的一般形式是：般形式是： （3-1）Lba112022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載16鐵路橋梁明橋面鐵路橋梁明橋面4kN/m2。鐵路橋梁道碴橋面，距離梁中心米以內(nèi)的人行道，取鐵路橋梁道碴橋面，距離梁中心米以內(nèi)的人行道，取10 kN/m2；距離梁中心米以外的人行道，??；距離梁中心米以外的人行道，取4 kN/m2。公路橋梁的人群荷載一般取公路橋梁的人群荷載一般取3kN/m2，城市郊區(qū)行人密，城市郊區(qū)行人密集地區(qū)一般取集地區(qū)一般取2；人群荷載應(yīng)與汽車荷載同時考慮，但；人群荷載應(yīng)與汽車荷載同時考慮，但不與驗算荷載同時計算。不與驗

14、算荷載同時計算。人行道（鋼筋混凝土）板還應(yīng)以人行道（鋼筋混凝土）板還應(yīng)以1.2 kN（公）或（公）或1.5 kN（鐵）的集中荷載進行檢算，人群作用于欄桿上的水（鐵）的集中荷載進行檢算，人群作用于欄桿上的水平推力按考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按考慮。平推力按考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按考慮。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載17 離心力是指車輛行駛在曲線線路上時，因速率方向變離心力是指車輛行駛在曲線線路上時，因速率方向變化而引起的橫向水平力。離心力的大小等于車輛活載化而引起的橫向水平力。離心力的大小等于車輛活載（不計沖擊力）乘以離心力系數(shù)（不計沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，C值按下式計算值

15、按下式計算 （3-4）式中式中 V設(shè)計行車速度（設(shè)計行車速度（km/h）；）； R曲線半徑（曲線半徑（m）。）。 離心力的著力點在橋面以上處（公路橋）或軌頂面上離心力的著力點在橋面以上處（公路橋）或軌頂面上2m處（鐵路橋）。處（鐵路橋）。CVR21272022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載18二、基本可變活載（活載）二、基本可變活載（活載）（一）風(fēng)力（一）風(fēng)力平均風(fēng)壓和脈動風(fēng)壓平均風(fēng)壓和脈動風(fēng)壓 橫向風(fēng)壓按下式計算橫向風(fēng)壓按下式計算 W0基本風(fēng)壓值（基本風(fēng)壓值（Pa） K1設(shè)計風(fēng)速頻率換算系數(shù)設(shè)計風(fēng)速頻率換算系數(shù) K2風(fēng)載體型系數(shù)風(fēng)載體型系數(shù) K3風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) K4地形、地

16、理條件系數(shù)地形、地理條件系數(shù)橫向風(fēng)力橫向風(fēng)壓橫向風(fēng)力橫向風(fēng)壓迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積結(jié)構(gòu)的外輪廓線面積迎風(fēng)面積結(jié)構(gòu)的外輪廓線面積折減系數(shù)折減系數(shù) WK K K K W123402022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載19（二）車輛制動力或（列車）牽引力（二）車輛制動力或（列車）牽引力車輛制動力（或牽引力）是指車輛在剎車時（或啟車輛制動力（或牽引力）是指車輛在剎車時（或啟動時）為克服車輛的慣性力而在路面或軌道與車輪動時）為克服車輛的慣性力而在路面或軌道與車輪之間發(fā)生的滑動摩擦力。之間發(fā)生的滑動摩擦力。制動力或牽引力是墩臺設(shè)計的重要荷載，是作用在制動力或牽引力是墩臺設(shè)計的重要荷載，是作用在橋上的縱向

17、水平力，但兩者的作用方向恰好相反。橋上的縱向水平力，但兩者的作用方向恰好相反。采用簡化辦法進行計算。對鐵路橋梁，規(guī)定列車制采用簡化辦法進行計算。對鐵路橋梁，規(guī)定列車制動力或牽引力按豎向靜活載的重力的動力或牽引力按豎向靜活載的重力的10%計算，其計算，其作用點一般在軌頂以上作用點一般在軌頂以上2m處。公路橋梁中只考慮制處。公路橋梁中只考慮制動力。對一或二車道橋梁，規(guī)定制動力為一行汽車動力。對一或二車道橋梁，規(guī)定制動力為一行汽車車隊總重力的車隊總重力的10%，但不得小于一輛重車的，但不得小于一輛重車的30%；對四車道橋梁，制動力為上述規(guī)定值的兩倍。制動對四車道橋梁，制動力為上述規(guī)定值的兩倍。制動力

18、作用點一般在橋面以上處。力作用點一般在橋面以上處。 2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載20（三）溫度影響力（三）溫度影響力溫度影響力溫度影響力指因溫度的變化而引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力溫度的變化：（年平均）氣溫變化氣溫變化和溫差溫差。 氣溫變化對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響 溫差對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響氣溫變化的幅度，可按橋梁所在地區(qū)的氣溫條件（一般取當(dāng)?shù)刈罡吆妥畹驮缕骄鶜鉁兀┐_定；氣溫變化值，應(yīng)自結(jié)構(gòu)合龍時的溫度算起。各種材料的線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)，可按設(shè)計規(guī)范采用。鋼：混凝土：2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載21（四）列車橫向搖擺力（四）列車橫向搖擺力由于軌道不平等原因，列車在行進中會發(fā)生左右搖擺，產(chǎn)生一種橫橋向的水平力。這種橫向搖擺力很難準確計算，現(xiàn)規(guī)定其作用于軌頂面，數(shù)值為。因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般不再檢算空車荷載的橫向搖擺力。另外，橫向搖擺力應(yīng)與橫向風(fēng)力進行比較，取其大者參與荷載組合。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計荷載22（五）流水壓力、冰壓力和支座摩阻力（五）流水壓力、冰壓力和支座摩阻力位于河流中的橋墩會受到流水壓力的作用 位于冰凌河流或水庫的橋梁墩臺，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇璧木唧w條件及墩臺的結(jié)構(gòu)形式，考慮冰荷載的