第三章橋梁設計荷載

1、橋梁工程by rkang橋梁工程Bridge 梁工程by rkang 橋橋梁梁工工程程教學內(nèi)容：教學內(nèi)容：v 3.3 偶然荷載偶然荷載v 3.4 荷載組合荷載組合v 3.2 可變荷載可變荷載 第第3章章 橋梁設計荷載橋梁設計荷載v 3.1 永久荷載永久荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 公路橋涵設計通用規(guī)范公路橋涵設計通用規(guī)范主要修訂內(nèi)容主要修訂內(nèi)容1、極限狀態(tài)：明確了公路橋涵結(jié)構(gòu)應進行、極限狀態(tài)：明確了公路橋涵結(jié)構(gòu)應進行和和設計，并引入了結(jié)構(gòu)設計的設計，并引入了結(jié)構(gòu)設計的、和和三個設計狀況。三個設計狀況。2、組合方式：修改了公路橋涵結(jié)構(gòu)

2、設計的作用效應的組、組合方式：修改了公路橋涵結(jié)構(gòu)設計的作用效應的組合方式及其組合系數(shù)，引入了作用的合方式及其組合系數(shù)，引入了作用的和和，并提出了各種可變作用短期效應組合，并提出了各種可變作用短期效應組合時的時的和長期效應組合時的和長期效應組合時的。3、及其及其：引入了公路橋涵設計的安：引入了公路橋涵設計的安全等級及其重要性系數(shù)，以橋涵結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的全等級及其重要性系數(shù)，以橋涵結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果嚴重程度的不同采用不同的重要性系數(shù)，使結(jié)構(gòu)后果嚴重程度的不同采用不同的重要性系數(shù)，使結(jié)構(gòu)的設計更趨合理。的設計更趨合理。橋梁工程by rkang 橋橋梁梁的的設設計計與與規(guī)規(guī)劃劃 JTG D60-

3、2004修訂的具體內(nèi)容摘錄修訂的具體內(nèi)容摘錄1.0.1 為統(tǒng)一公路橋涵設計技術(shù)標準，貫徹國家有關(guān)法規(guī)和公為統(tǒng)一公路橋涵設計技術(shù)標準，貫徹國家有關(guān)法規(guī)和公路技術(shù)政策，使公路橋涵設計符合路技術(shù)政策，使公路橋涵設計符合的要求，制定本規(guī)范。的要求，制定本規(guī)范。1.0.5 還應按照還應按照的原則進行設計的原則進行設計。1.0.10 特殊大橋宜進行特殊大橋宜進行1.0.6 公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計基準期為公路橋涵結(jié)構(gòu)的設計基準期為100年。年。設計基準期設計基準期：。使用壽命與結(jié)構(gòu)使用狀況、環(huán)境有關(guān)，綜合評價較難。使用壽命與結(jié)構(gòu)使用狀況、環(huán)境有關(guān)，綜合評價較難。建筑結(jié)構(gòu)實行質(zhì)量終生制，但判斷體系未完全建立，如無

4、裂縫的建筑結(jié)構(gòu)實行質(zhì)量終生制，但判斷體系未完全建立，如無裂縫的定量評價等。定量評價等。橋梁工程by rkang 橋橋梁梁的的設設計計與與規(guī)規(guī)劃劃 JTG D60-2004修訂的具體內(nèi)容摘錄修訂的具體內(nèi)容摘錄4.1.1 公路橋涵設計采用的作用分為公路橋涵設計采用的作用分為三類。三類。 引起結(jié)構(gòu)反應的原因可以按其作用的性質(zhì)分為兩類：一類是引起結(jié)構(gòu)反應的原因可以按其作用的性質(zhì)分為兩類：一類是施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施加于結(jié)構(gòu)上的，可用施加于結(jié)構(gòu)上的，可用“”概括。概括。 另一類不是一外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的

5、效應與結(jié)構(gòu)另一類不是一外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應與結(jié)構(gòu)本身的特性、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境等有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝本身的特性、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境等有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮徐變、溫度變化等，它們是土收縮徐變、溫度變化等，它們是于結(jié)構(gòu)的。于結(jié)構(gòu)的。 國際上普遍將所有引起結(jié)構(gòu)反應的原因統(tǒng)稱為國際上普遍將所有引起結(jié)構(gòu)反應的原因統(tǒng)稱為，而，而僅限于施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。僅限于施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 第第3章章 橋梁設計荷載橋梁設計荷載編號編號荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱1永久荷載永久荷載（恒載）（恒載）結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)重力2預加應

6、力預加應力3土的重力及土側(cè)壓力土的重力及土側(cè)壓力4混凝土收縮徐變影響力混凝土收縮徐變影響力5基礎(chǔ)變位影響力基礎(chǔ)變位影響力6水的浮力水的浮力7可變荷載可變荷載基本基本可變可變荷載荷載（活載）（活載）車道荷載車道荷載8汽車沖擊力汽車沖擊力9離心力離心力10汽車引起的土側(cè)壓力汽車引起的土側(cè)壓力11人群人群12車輛荷載車輛荷載荷載分類表（公路、城市橋梁）荷載分類表（公路、城市橋梁）橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 第第3章章 橋梁設計荷載橋梁設計荷載編號編號荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱13可變荷載可變荷載其他其他可變可變荷載荷載風力風力14汽車制動力汽車制動力15流水壓

7、力流水壓力16冰壓力冰壓力17溫度影響力溫度影響力18支座摩阻力支座摩阻力19偶然荷載偶然荷載地震力地震力20船只或漂流物撞擊力船只或漂流物撞擊力荷載分類表（公路、城市橋梁）荷載分類表（公路、城市橋梁）注：如構(gòu)件主要為承受某種其他可變荷載而設置，則計算該構(gòu)件時，所承荷載作為基本可變荷載。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 第第3章章 橋梁設計荷載橋梁設計荷載荷載分類表（鐵路橋梁）荷載分類表（鐵路橋梁）荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱主主力力恒恒載載結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)重力預加應力預加應力混凝土收縮徐變影響力混凝土收縮徐變影響力土壓力土壓力靜水壓

8、力及浮力靜水壓力及浮力基礎(chǔ)變位影響力基礎(chǔ)變位影響力附附加加力力制動力或牽引力制動力或牽引力風力風力流水壓力流水壓力冰壓力冰壓力溫度變化的作用溫度變化的作用凍脹力凍脹力活活載載列車豎向靜活載列車豎向靜活載公路活載（需要時考慮）公路活載（需要時考慮）長鋼軌縱向水平力（伸縮長鋼軌縱向水平力（伸縮力和撓曲力）力和撓曲力）離心力離心力橫向搖擺力橫向搖擺力活載土壓力活載土壓力人行道人行荷載人行道人行荷載特特殊殊荷荷載載列車脫軌荷載列車脫軌荷載船只或排筏的撞擊力船只或排筏的撞擊力汽車撞擊力汽車撞擊力施工臨時荷載施工臨時荷載地震力地震力長鋼軌斷軌力長鋼軌斷軌力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計

9、荷荷 載載 第第3章章 橋梁設計荷載橋梁設計荷載編號編號荷載分類荷載分類荷載名稱荷載名稱13附附加加力力制動力或牽引力制動力或牽引力14風力風力15列車橫向搖擺力列車橫向搖擺力16流水壓力流水壓力17冰壓力冰壓力18溫度變化的影響溫度變化的影響19凍脹力凍脹力20特殊荷載特殊荷載船只或排筏撞擊力船只或排筏撞擊力21地震力地震力20施工荷載施工荷載荷載分類表（鐵路橋梁）荷載分類表（鐵路橋梁）橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.1 永久荷載永久荷載是指在設計使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向不隨時間變是指在設計使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向不隨時間變化，或其變化值與平

10、均值相比可忽略不計的荷載，又稱化，或其變化值與平均值相比可忽略不計的荷載，又稱。 結(jié)構(gòu)自重稱為結(jié)構(gòu)自重稱為；橋面鋪裝、附屬設施等名加重力稱為；橋面鋪裝、附屬設施等名加重力稱為。永久荷載往往占全部設計荷載的很大部分。永久荷載往往占全部設計荷載的很大部分。 在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設計時，應作為永久荷載計算其效在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設計時，應作為永久荷載計算其效應，但應計入相應階段的預應力損失；應，但應計入相應階段的預應力損失；，而將預應力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。，而將預應力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。 對于對于超靜定結(jié)構(gòu)超靜定結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)及結(jié)合梁橋等，應考慮混凝土的的混凝土結(jié)構(gòu)及結(jié)合梁橋等，應

11、考慮混凝土的的影響。的影響。 基礎(chǔ)變位影響力（基礎(chǔ)沉降）基礎(chǔ)變位影響力（基礎(chǔ)沉降）、土的重力及土側(cè)壓力土的重力及土側(cè)壓力、水的浮力水的浮力均為均為永久荷載。永久荷載。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載是指在設計使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向隨時是指在設計使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。 按其對橋涵結(jié)構(gòu)的影響程度，又可分為按其對橋涵結(jié)構(gòu)的影響程度，又可分為和和。基本可變荷載基本可變荷載又稱又稱“活載活載”，主要部分是車輛荷載及其影響力。，主要部分是

12、車輛荷載及其影響力。其他可變荷載其他可變荷載包括自然和人為產(chǎn)生的各種變化力。包括自然和人為產(chǎn)生的各種變化力。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載(1) 汽車荷載分為汽車荷載分為和和兩個等級。兩個等級。各級公路橋涵的汽車荷載等級各級公路橋涵的汽車荷載等級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車荷載等級汽車荷載等級公路公路I級級公路公路I級級公路公路II級級公路公路II級級公路公路II級級橋梁工程

13、by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載(1) 汽車荷載分為汽車荷載分為和和兩個等級。兩個等級。 車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。(2)汽車荷載由汽車荷載由和和組成。組成。車道荷載車道荷載由影響線進行布載由影響線進行布載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載 車輛荷載車輛荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋

14、梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載(1) 汽車荷載分為汽車荷載分為和和兩個等級。兩個等級。 車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。 橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載。(2) 汽車荷載由汽車荷載由和和組成。組成。 橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻壓力等的計算采用橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、

15、汽車荷載、汽車荷載(1) 汽車荷載分為汽車荷載分為和和兩個等級。兩個等級。(2) 汽車荷載由汽車荷載由和和組成。組成。(3) 汽車荷載折減。汽車荷載折減。 橫向折減橫向折減 原因：橫向每一車隊同時出現(xiàn)最大荷載的概率隨車道數(shù)增加而減小。原因：橫向每一車隊同時出現(xiàn)最大荷載的概率隨車道數(shù)增加而減小。 橫向折減系數(shù)：表橫向折減系數(shù)：表3.2.4。 縱向折減縱向折減 原因：橋跨越長，全橋達到高密度和重載的概率越小，當跨度原因：橋跨越長，全橋達到高密度和重載的概率越小，當跨度150m時進行縱向折時進行縱向折減。減。 縱向折減系數(shù)：表縱向折減系數(shù)：表3.2.5。 方法：多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時，按最大計算跨徑考慮。方

16、法：多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時，按最大計算跨徑考慮。橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載2、汽車沖擊力、汽車沖擊力* * 原因：橋面不平整原因：橋面不平整 車輪不圓車輪不圓 發(fā)動機抖動發(fā)動機抖動橋振動橋振動效應比靜載時大效應比靜載時大這種動力效應稱為沖擊力這種動力效應稱為沖擊力* * 沖擊力沖擊力=(1+)(汽車荷載汽車荷載) 沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)* * 影響影響的主要因素：結(jié)構(gòu)阻尼的主要因素：結(jié)構(gòu)阻尼材料（重自材料（重自 ) )連接方式（剛度連接方式（剛度 ) )跨

17、徑（跨徑跨徑（跨徑 ) )* * 與橋梁基頻與橋梁基頻 f 有關(guān)有關(guān)橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載2、汽車沖擊力、汽車沖擊力* * 與橋梁基頻與橋梁基頻 f 有關(guān)有關(guān)的計算的計算宜采用有限元法（有限元軟件）計算宜采用有限元法（有限元軟件）計算橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載2、汽車沖擊力、汽車沖擊力3

18、、離心力、離心力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載2、汽車沖擊力、汽車沖擊力3、離心力、離心力4、人群荷載、人群荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.1 公路橋梁基本可變荷載（活載）公路橋梁基本可變荷載（活載）1、汽車荷載、汽車荷載2、汽車沖擊力、汽車沖擊力3、離心力、離心力4、人群荷載、人群荷載5、車輛荷載引起的土的側(cè)壓力、車輛荷載引起的土的側(cè)壓力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁

19、設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載公路橋梁其他可變荷載1、制動力、制動力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載公路橋梁其他可變荷載1、制動力、制動力2、風力、風力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.2 公路橋梁其他可變荷載公路橋梁其他可變荷載1、制動力、制動力2、風力、風力3、溫度影響力、溫度影響力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.2 可變荷載可變荷載3.2.1.2 公

20、路橋梁其他可變荷載公路橋梁其他可變荷載1、制動力、制動力2、風力、風力3、溫度影響力、溫度影響力4、支座摩阻力、支座摩阻力橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.3 偶然荷載偶然荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.3 偶然荷載偶然荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.3 偶然荷載偶然荷載橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.4 荷載組合荷載組合* * 作用不一定同時出現(xiàn)作用不一定同時出現(xiàn) 影響結(jié)構(gòu)安全的組合影響結(jié)構(gòu)安全的組合 作用效應組合作用效應組合 * * 公路橋梁設計方法

21、公路橋梁設計方法 以以概率理論概率理論為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法極限狀態(tài)法，采用，采用分項系數(shù)分項系數(shù)的設計表達式。的設計表達式。 * * 極限狀態(tài)極限狀態(tài) 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.4 荷載組合荷載組合* * 三種設計狀況三種設計狀況 必須進行必須進行承載能力承載能力極限狀態(tài)和極限狀態(tài)和正常使用正常使用極限狀態(tài)的計算。極限狀態(tài)的計算。 持久狀況（使用階段狀況）持久狀況（使用階段狀況）只進行只進行承載能力承載能力極限狀態(tài)的計算（時間短），必要時才進行極限狀態(tài)的計算（時間短），必要時才進行正

22、常使用極限狀態(tài)的計算。正常使用極限狀態(tài)的計算。 短暫狀況（施工階段狀況）短暫狀況（施工階段狀況）只進行只進行承載能力承載能力極限狀態(tài)的計算（保證主要承重結(jié)構(gòu)不喪失極限狀態(tài)的計算（保證主要承重結(jié)構(gòu)不喪失承載能力，或只發(fā)生局部破壞）。承載能力，或只發(fā)生局部破壞）。 偶然狀況（偶然出現(xiàn)的狀況）偶然狀況（偶然出現(xiàn)的狀況）橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.4 荷載組合荷載組合橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.4 荷載組合荷載組合u組合系數(shù)（示例）組合系數(shù)（示例）: :1.2恒荷載恒荷載+1.4汽車荷載汽車荷載1.2恒荷載恒荷載+1.4汽車荷載汽車荷載+0.8 （1.4 人群）人群）1.2恒荷載恒荷載+1.4汽車荷載汽車荷載+0.7 （1.4 人群人群+1.1 風荷載）風荷載）1.2恒荷載恒荷載+1.4汽車荷載汽車荷載+0.6 （1.4 人群人群+1.1 風荷載風荷載+1.4 土壓力）土壓力）1.2恒荷載恒荷載+1.4汽車荷載汽車荷載+0.5 （1.4 人群人群+1.1 風荷載風荷載+1.4 土壓力土壓力+1.4汽車制動力）汽車制動力）橋梁工程by rkang 橋橋 梁梁 設設 計計 荷荷 載載 3.4 荷載組合荷載組合 RC RC和和PCPC結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設計計算時，應按承載力和正常使用兩結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設計計算時