公路與鐵路橋梁設(shè)計荷載

第三章

設(shè)計(shèjì)荷載

第一節(jié)

作用分類(fēnlèi)和作用代表值

第二節(jié)

永久(yǒngjiǔ)作用

第三節(jié)

可變作用

第四節(jié)

偶然作用

第五節(jié)

作用效應(yīng)組合

第一頁，共72頁。第三章設(shè)計(shèjì)荷載第一節(jié)作用作用(zuòyòng)(action)：所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)(fǎnyìng)的原因

按作用(zuòyòng)的性質(zhì)，可為兩類：

一類是直接施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如結(jié)構(gòu)重力、車輛、人群等，稱為“荷載”(Load)；

另一類不是以力的形式施加于結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的效果與結(jié)構(gòu)本身的特性及結(jié)構(gòu)所處環(huán)境等有關(guān)，如基礎(chǔ)變位、混凝土收縮和徐變，溫度變化等,以前習(xí)

慣上也稱其為“荷載”，但這種叫法并不確切.作用效應(yīng)(effectofanaction):

結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)，如構(gòu)件承受的彎矩、剪力，結(jié)構(gòu)的位移等，稱為作用效應(yīng)。

第二頁，共72頁。作用(zuòyòng)(action)：所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)(f

本章主要(zhǔyào)介紹各類作用的基本概念和計算方法.

實際設(shè)計(shèjì)時作用的取值按:

《鐵路橋涵設(shè)計(shèjì)基本規(guī)范》(TB10002.1—2005)

《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60—2004)的規(guī)定辦理。

對城市橋梁，其荷載標(biāo)準(zhǔn)與公路橋梁類似，可參閱《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ77)。

第三頁，共72頁。本章主要(zhǔyào)介紹各類作用的基本概念和計算方第一節(jié)

作用分類(fēnlèi)和作用代表值

公路橋梁(qiáoliáng)的作用,按其隨時間(shíjiān)變化的性質(zhì)，分為:

永久作用(permanentaction)

可變作用(variableaction)

偶然作用(accidentalaction)

永久作用:

習(xí)慣上稱為恒載(deadload)，是指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的作用，如結(jié)構(gòu)重力。

可變作用:

指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時間變化，且其變化與平均值相比有不可忽略的作用，如汽車、列車、人群荷載(習(xí)慣上稱為活載，liveload)。

偶然作用:

指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的作用，如地震力。

第四頁，共72頁。第一節(jié)作用分類(fēnlèi)和作用代表值公路橋梁(q第一節(jié)

作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代表值

鐵路橋梁:習(xí)慣于按作用性質(zhì)和發(fā)生(fāshēng)的幾率來進(jìn)行分類，將橋梁作用分為(fēnwéi):

主力(對應(yīng)于公路橋的永久作用和一部分可變作用)、

附加力(對應(yīng)于不包含在主力中的其他的可變作用)

特殊荷載(對應(yīng)于偶然作用)。

我國公路、鐵路橋梁的設(shè)計作用(荷載)分類分別見表3．1和表3．2。比較兩表，盡管公路、鐵路規(guī)范對各種作用的分類及名稱有所不同，但基本上大同小異。

第五頁，共72頁。第一節(jié)作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代表3．1公路橋梁作用(zuòyòng)分類表

第六頁，共72頁。表3．1公路橋梁作用(zuòyòng)分類表第六頁，共第七頁，共72頁。第七頁，共72頁。第一節(jié)

作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代表值

需要(xūyào)注意的是:

有些作用(zuòyòng)是設(shè)計鐵路橋所特有的，如列車橫向搖擺力、牽引力等；

有些作用僅在一本規(guī)范中列出，如公路規(guī)范中的支座摩阻力，但在按另一本規(guī)范設(shè)計橋梁時，可視情況加以采用。

另外，在設(shè)計公鐵兩用橋時，目前的設(shè)計實踐是：在鐵路荷載的基礎(chǔ)上，增加公路橋全部活載的75％；但對僅承受公路活載的構(gòu)件，應(yīng)計及全部公路活載。

第八頁，共72頁。第一節(jié)作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代第一節(jié)

作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代表值

作用(zuòyòng)代表值:代表作用(zuòyòng)大小的數(shù)值,它采用數(shù)理統(tǒng)計的方法或根據(jù)工程經(jīng)驗加以確定。

在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計時，需針對不同設(shè)計目的采用

規(guī)定的各種作用值。

作用代表值包括作用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。

作用標(biāo)準(zhǔn)值:為各種作用的基本代表值，其值可根據(jù)作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定。

作用頻遇值:是可變作用的一種代表值，其可根據(jù)在足夠長的觀測期內(nèi)作用任意時點概率分布的0.95分位值確定。

作用準(zhǔn)永久值:是可變作用的另一種代表值，其可根據(jù)在

足夠長的觀測期內(nèi)作用任意時點概率分布的0.5(或略高于0.5)分位值確定。

第九頁，共72頁。第一節(jié)作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代第一節(jié)

作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代表值

我國公路橋涵基于極限(jíxiàn)狀態(tài)法，設(shè)計(shèjì)時對不同的作

用采用不同的代表值。對永久作用和偶然作用，采用

標(biāo)準(zhǔn)值。對可變作用，根據(jù)不同的極限狀態(tài)和組合方式采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值。

我國鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范仍基于容許應(yīng)力法，其各類荷載的代表值相當(dāng)于上述標(biāo)準(zhǔn)值，沒有規(guī)定頻遇值和

準(zhǔn)永久值。

第十頁，共72頁。第一節(jié)作用(zuòyòng)分類和作用(zuòyòng)代第一節(jié)

作用分類(fēnlèi)和作用代表值

作用(zuòyòng)的分類不是絕對的!例如，鐵路(tiělù)鋼梁橋的水平聯(lián)結(jié)系(見第六章)主要承受風(fēng)力和制

動力，在設(shè)計水平聯(lián)結(jié)系時，就該視風(fēng)力和制動力為活載而非

附加力。

設(shè)計基準(zhǔn)期(designreferenceperiod)

簡單地講，它就是在確定某些作用(這些作用的最大值概率分布與時間有關(guān)，如風(fēng)荷載、車輛活載等)的標(biāo)準(zhǔn)值時需要人為規(guī)定的一個基準(zhǔn)時間參數(shù)。對橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計基準(zhǔn)期通長取100年。

注意!!

設(shè)計基準(zhǔn)期≠使用壽命。

第十一頁，共72頁。第一節(jié)作用分類(fēnlèi)和作用代表值作用(zuò第二節(jié)

永久(yǒngjiǔ)作用

永久(yǒngjiǔ)作用：亦稱恒載，在設(shè)計(shèjì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比忽略不計的作用。

其作用位置、大小和方向一般是固定不變的.永久作用包括：結(jié)構(gòu)自重、橋上附加恒載（橋面、人行道及附屬設(shè)備）、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水浮力、混凝土收縮和徐變的影響力等。

第十二頁，共72頁。第二節(jié)永久(yǒngjiǔ)作用永久(yǒng

結(jié)構(gòu)(jiégòu)重力的標(biāo)準(zhǔn)值，可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(shèjì)尺寸和材料的重力密度計算(jìsuàn)確定。

在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)(尤其是新型結(jié)構(gòu))分析時，往往需要預(yù)先估算恒載。通常，當(dāng)估算的恒載與設(shè)計圖完成后確定的恒載之間的差異較小(例如，不超過3％)時，不必修正設(shè)計；否則有必要按設(shè)計圖重新計算恒載，再次進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

第十三頁，共72頁。結(jié)構(gòu)(jiégòu)重力的標(biāo)準(zhǔn)值，可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(sh土壓力(yālì)(earthpressure)按其產(chǎn)生的條件(tiáojiàn)，分為:

靜止(jìngzhǐ)土壓力

主動土壓力

被動土壓力

橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要用到前兩者。土的側(cè)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，也與水文和外加荷載等因素有關(guān)。

第十四頁，共72頁。土壓力(yālì)(earthpressure)按其產(chǎn)生的水浮力(fúlì)

指由地表水或地下水通過地基土壤(tǔrǎng)的孔隙而傳遞給建筑物基礎(chǔ)(jīchǔ)底面的(由下而上的)水壓力，其值等于建筑物所排開的同等體積的水重。

一般，位于巖石地基上的基礎(chǔ)被認(rèn)為是不滲水的，可不計水浮力；對位于碎石類土、砂類土、黏砂土等透水性地基上的墩臺，需在設(shè)計中考慮水浮力

第十五頁，共72頁。水浮力(fúlì)指由地表水或地下水通過地基土壤(t

預(yù)加應(yīng)力(yìnglì)(對于(duìyú)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))

按正常(zhèngcháng)使用極限狀態(tài)設(shè)計時：預(yù)加應(yīng)力屬永久作用；

按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時：預(yù)加應(yīng)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。

但在超靜定結(jié)構(gòu)中，由預(yù)加力引起的次內(nèi)力應(yīng)屬永久荷載?！兑?guī)范》未作明確說明。

第十六頁，共72頁。預(yù)加應(yīng)力(yìnglì)(對于(duìyú)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)混凝土收縮(shōusuō)(shrinkage)及徐變(creep)作用(zuòyòng)

對外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)以及(yǐjí)鋼一混組合橋梁結(jié)構(gòu)，混凝土收縮(shrinkage)及徐變(creep)作用是長期存在的。

混凝土徐變影響的計算可依據(jù)混凝土應(yīng)力與徐變變形呈線性關(guān)系的假定進(jìn)行分析。

混凝土收縮系數(shù)和徐變系數(shù)的確定，按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)和《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(TB10002.3-2005)中的規(guī)定計算。

第十七頁，共72頁?；炷潦湛s(shōusuō)(shrinkage)及徐變(基礎(chǔ)(jīchǔ)變位

對超靜定(jìnɡdìnɡ)橋梁結(jié)構(gòu)，由于地基壓密等原因，其墩臺基礎(chǔ)(jīchǔ)可能發(fā)生變位(沉降)?；A(chǔ)變位對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的，其作用效應(yīng)可依據(jù)工程實際情況，按最終位移量分析計算。

第十八頁，共72頁?；A(chǔ)(jīchǔ)變位對超靜定(jìnɡdìn第三節(jié)

可變作用(zuòyòng)

可變作用(zuòyòng)

指在設(shè)計基準(zhǔn)(jīzhǔn)期內(nèi)，其量值隨時間變化，

一、車輛活載

車輛活載指橋梁承受的機(jī)動荷載。

對鐵路橋，指列車；

對公路橋，主要指汽車。

車輛活載的種類繁多，因此，需要對車輛活載進(jìn)行調(diào)查分析和綜合概括，并按照安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則，制訂出設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)值。

且其變化與平均值相比有不可忽略的作用，如汽車、列車、人群荷載(習(xí)慣上稱為活載，liveload)

第十九頁，共72頁。第三節(jié)可變作用(zuòyòng)可變作用(z1列車(lièchē)活載

?????列車由機(jī)車和車輛(chēliàng)組成，機(jī)車和車輛(chēliàng)類型很多，軸重、軸距各異。

為規(guī)范設(shè)計(shèjì)，我國根據(jù)機(jī)車車輛軸重、軸距對橋梁不同影響及考慮車輛的發(fā)展趨勢，制定了中華人民共和國鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載圖式。

（簡稱“中—活載”）

中—活載——160km/h、200km/hZK—活載——250km/h、300km/h以上高速

第二十頁，共72頁。1列車(lièchē)活載?????列車由機(jī)車和車輛(c《橋規(guī)》規(guī)定(guīdìng)：

?加載時，標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載計算圖式可任意截取

?雙線橋跨：兩線活載之和的90%?橫向(hénɡxiànɡ)穩(wěn)定檢算：空車+最大橫向風(fēng)力為最不利，空車活載標(biāo)準(zhǔn)值為10kN/m第二十一頁，共72頁?！稑蛞?guī)》規(guī)定(guīdìng)：?加載時，標(biāo)準(zhǔn)(biāoz“ZK—活載”分標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載和特種(tèzhǒng)活載

ZK標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載ZK特種活載第二十二頁，共72頁?！癦K—活載”分標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載和特種(tèzh“ZK—活載”分標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載和特種(tèzhǒng)活載

《高速(ɡāosù)暫行規(guī)定》：

????加載時，標(biāo)準(zhǔn)活載計算圖式可任意截取

單線或雙線橋跨：各線均應(yīng)計入ZK活載作用。

多于雙線橋跨：應(yīng)按下列最不利情況考慮：

1）按雙線在最不利位置承受ZK活載，其余線路不承受列車荷載；

2）所有線路在最不利位置承受75％的ZK活載。

空車活載按10kN/m計算。

第二十三頁，共72頁?！癦K—活載”分標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載和特種(tèzh第二十四頁，共72頁。第二十四頁，共72頁。橋梁標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載的等級或類型，應(yīng)根據(jù)橋梁所在線路的等級、使用任務(wù)(rènwu)、性質(zhì)和將來的發(fā)展等具體情況確定。

對標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)軌距(1435mm)的干線鐵路，采用中一活載(本書討論者)；

對地方窄軌(軌距762mm)鐵路，規(guī)定了與中一活載形狀類似但數(shù)值大幅減小的活載圖式；

對專用鐵路(如礦區(qū)鐵路橋梁)，其活載圖式需結(jié)合

具體情況確定。

對于不包括沖擊效應(yīng)(后述)的列車豎向活載，稱之為靜活載。

第二十五頁，共72頁。橋梁標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)活載的等級或類型，應(yīng)根據(jù)橋梁所在1汽車(qìchē)荷載

-舊公路(gōnglù)規(guī)范1989版

?

設(shè)計(shèjì)荷載

大量、經(jīng)常出現(xiàn)的汽車荷載，以車隊形式排列。

汽—10級、汽—15級、汽—20級、汽—超20級

?

驗算荷載

偶然、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車。

掛—80、掛—100、掛—120、履帶—50第二十六頁，共72頁。1汽車(qìchē)荷載-舊公路(gōnglù第二十七頁，共72頁。第二十七頁，共72頁。?原公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的車輛(chēliàng)荷載標(biāo)準(zhǔn)模式．是根據(jù)(gēnjù)20世紀(jì)(shìjì)60年代我國公路交通荷載的實際情況，經(jīng)過相當(dāng)長時期的分析、研究和修正確定的。從近40年的應(yīng)用情況看，《標(biāo)準(zhǔn)》（97）車輛荷載的模式及其分級基本上是合理的，能適應(yīng)我國公路建設(shè)發(fā)展的需要，但也存在一些不盡合理之處，如采用車隊荷載模式在橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計時計算非常繁瑣、車隊荷載在不同跨徑的結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的效應(yīng)的連貫性不夠合理、標(biāo)準(zhǔn)荷載的級差不盡合理等，同時，采用車隊荷載模式，容易造成設(shè)計采用的車輛荷載是實際運(yùn)營中允許如此載質(zhì)量的車輛在公路上行駛的錯誤觀念。

第二十八頁，共72頁。?原公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的車輛(chēliàng)荷載標(biāo)準(zhǔn)模1汽車(qìchē)荷載

-新公路(gōnglù)規(guī)范

《通用(tōngyòng)規(guī)范JTGD62》規(guī)定

1汽車荷載分為公路—I級和公路—II級兩個等級。

2汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。

車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。

3橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載；

4橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算采用車輛荷載，車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。

第二十九頁，共72頁。1汽車(qìchē)荷載-新公路(gōnglù第三十頁，共72頁。第三十頁，共72頁。新規(guī)范(guīfàn)

車道荷載的計算(jìsuàn)圖式

第三十一頁，共72頁。新規(guī)范(guīfàn)車道荷載的計算(jìsuàn)圖

①公路(gōnglù)—I級車道(chēdào)荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:qk=10.5kN/m；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定(guīdìng)選?。?/p>

橋梁計算跨徑小于或等于5m時，P=180kN；

kPk

橋梁計算跨徑等于或大于50m時，=360kN；

Pk值采用直線內(nèi)插

橋梁計算跨徑在5m~50m之間時，

求得。

計算剪力效應(yīng)時，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值

應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。

②公路—II級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值

和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值

按公路—I級車道荷載的0.75倍采用。

③車道荷載的均布標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處。

第三十二頁，共72頁。①公路(gōnglù)—I級車道(chēdào)荷公路(gōnglù)一I級和公路一Ⅱ級汽車(qìchē)荷載采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值

第三十三頁，共72頁。公路(gōnglù)一I級和公路一Ⅱ級汽車(qìchē)荷載第三十四頁，共72頁。第三十四頁，共72頁。3車輛(chēliàng)活載折減

多車道橋梁的汽車(qìchē)荷載應(yīng)考慮折減。

橫向折減的含義(hányì)是：在多車道(或多線)橋梁上行駛的車輛活載使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生某種最大作用效應(yīng)時，不同車道上的車輛活載同時處于最不利位置的可能性大小。顯然，車道數(shù)越多，可能性(即同時出現(xiàn)最不利加載的幾率)越小。

當(dāng)橋涵設(shè)計車道數(shù)≥2時，汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng)

應(yīng)該按規(guī)定的多車道橫向折減系數(shù)進(jìn)行折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩條設(shè)計車道的荷載效應(yīng)。

第三十五頁，共72頁。3車輛(chēliàng)活載折減多車道橋梁的汽車(q大跨徑公路橋梁上的車道(chēdào)荷載，還應(yīng)考慮縱向折減。

這是因為：在制訂車道荷載標(biāo)準(zhǔn)時，采用了自然堵塞的車間(chējiān)間距；在確定荷載大小時，采用了重車居多的調(diào)查資料。但對大跨徑橋梁(qiáoliáng)，隨著跨徑的增加，實際通行車輛出現(xiàn)上述情況就會逐步緩解。因此，需對汽車荷載(或其效應(yīng))按跨度進(jìn)行折減。規(guī)范規(guī)定：當(dāng)橋梁計算跨徑大于150m時，應(yīng)按表3.5進(jìn)行縱向折減。對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)(如連續(xù)梁橋)，按主跨進(jìn)行全橋折減。

第三十六頁，共72頁。大跨徑公路橋梁上的車道(chēdào)荷載，還應(yīng)考慮縱向折減對鐵路橋梁，僅考慮(kǎolǜ)橫向折減。

雙線橋的主要(zhǔyào)構(gòu)件，用于設(shè)計的雙線活載應(yīng)取兩線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的90％(相當(dāng)于橫向(hénɡxiànɡ)折減系數(shù)取0.9);

三線及三線以上者應(yīng)取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80％；

對僅承受局部活載的構(gòu)件則不考慮折減。

第三十七頁，共72頁。對鐵路橋梁，僅考慮(kǎolǜ)橫向折減。雙線橋的主要(4車輛(chēliàng)活載的加載

加載就是按最不利原則(yuánzé)布置標(biāo)準(zhǔn)活載，通過結(jié)構(gòu)分析計算(jìsuàn)橋梁活載效應(yīng)(內(nèi)力、應(yīng)力和位移、變形等)的最不利值。

對公路橋梁的車道荷載，布載時，應(yīng)將其中的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(任意長度，任意截取)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線區(qū)段上，而集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只布置在相應(yīng)影響線中的一個最大影響線峰值處。

對公路橋梁中的車輛荷載和鐵路橋梁中的中一活載，則使用輪系荷載直接加載并通過試算的方法找出最不利值。

第三十八頁，共72頁。4車輛(chēliàng)活載的加載加載就是按最不

對中一活載，當(dāng)采用(cǎiyòng)手工計算時，直接使用輪系荷載加載較為(jiàowéi)繁瑣，可采用(cǎiyòng)等代荷載(或稱換算均布荷載)取而代之。

等代荷載與標(biāo)準(zhǔn)活載的加載效應(yīng)相等，即指對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的某一單符號影向線，取標(biāo)準(zhǔn)活載按最不利加載求得的數(shù)值，等于該影響線的面積與對應(yīng)的等代荷載的乘積。

等代荷載的大小與荷載類型、影響線的形狀和加載長度有關(guān)。具體數(shù)值及加載規(guī)定可查閱有關(guān)規(guī)范和設(shè)計手冊。

第三十九頁，共72頁。對中一活載，當(dāng)采用(cǎiyòng)手工計算時，直接使二

沖擊力

車輛以一定速度過橋(ɡuòqiáo)時，由于動力影響，橋梁實際產(chǎn)生的活載應(yīng)力和變形(biànxíng)大于按活載靜重計算所得的結(jié)果，這種動力(dònglì)效應(yīng)常稱為沖擊作用。

為簡化設(shè)計，引入沖擊系數(shù)(大于1)來反映車輛活載的動力影響(即采用靜力學(xué)的方法，用沖擊系數(shù)乘以車輛重力)。

第四十頁，共72頁。二沖擊力車輛以一定速度過橋(ɡuòqiYdmax—在車輛過橋時測得的效應(yīng)時間歷程(lìchéng)曲線上，最大靜力效應(yīng)處

量取的最大靜力效應(yīng)(xiàoyìng)值；

Yjmax—在效應(yīng)(xiàoyìng)時間歷程曲線上最大靜力效應(yīng)(xiàoyìng)處量取的最大動力效應(yīng)(xiàoyìng)值。

第四十一頁，共72頁。Ydmax—在車輛過橋時測得的效應(yīng)時間歷程(lìchéng)

橋梁(qiáoliáng)結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)(jiégòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性(tèxìng)內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。

第四十二頁，共72頁。

沖擊力受線路(xiànlù)狀態(tài)(如道路(dàolù)不平順)、車輛(chēliàng)類型(如機(jī)車的偏心輪作用)以及橋梁結(jié)構(gòu)形式等因素的綜合影響，目前還難以在設(shè)計中精確考慮。通常的做法是，在橋梁動載試驗的基礎(chǔ)上提出近似計算公式，把動力問題簡化成靜力

問題來處理。

第四十三頁，共72頁。沖擊力受線路(xiànlù)狀態(tài)(如道路(dàolù

新的

〈通用(tōngyòng)規(guī)范JTGD60〉規(guī)定，汽車荷載(hèzài)沖擊力應(yīng)按下列規(guī)定計算：

1鋼橋、鋼筋(gāngjīn)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺，應(yīng)計算汽車的沖擊作用。

2填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺不計沖擊力。

3支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。

4汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)μ

5沖擊系數(shù)μ可按下式計算：

當(dāng)

f?1.5Hz時，

μ=0.05?f?

當(dāng)1.5Hz14Hz時，μ=0.1767lnf－0.0157f?14Hz時，

μ=0.45

當(dāng)

式中，

f為結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。

6汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù):

采用μ=0.3。

第四十四頁，共72頁。新的〈通用(tōngyòng)規(guī)范JTGD6第四十五頁，共72頁。第四十五頁，共72頁。計算(jìsuàn)沖擊力引起的連續(xù)梁正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用f1；

計算(jìsuàn)負(fù)彎矩效應(yīng)時，采用f2

。

第四十六頁，共72頁。計算(jìsuàn)沖擊力引起的連續(xù)梁正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)

也可根據(jù)(gēnjù)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度來確定沖擊力。一般而言，橋梁(qiáoliáng)跨徑越大、剛度越小，結(jié)構(gòu)對動荷載的緩沖作用越強(qiáng)，即沖擊(chōngjī)作用越弱。

因此，可以近似認(rèn)為沖擊力與計算跨徑成反比。此方法計算簡便，但不盡合理。

‘

第四十七頁，共72頁。也可根據(jù)(gēnjù)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度來確定沖擊?現(xiàn)行(xiànxíng)鐵路規(guī)范－鐵路橋動力系數(shù)

1+μ

①簡支或連續(xù)(liánxù)鋼橋跨結(jié)構(gòu)和鋼墩臺

281＋?＝1＋40?L②鋼與鋼筋混凝土板構(gòu)成(gòuchéng)的結(jié)合梁

221＋?＝1＋40?L第四十八頁，共72頁。?現(xiàn)行(xiànxíng)鐵路規(guī)范－鐵路橋動力系數(shù)1+μ?現(xiàn)行鐵路(tiělù)規(guī)范－鐵路(tiělù)橋動力系數(shù)

1+μ

③鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)(jiégòu)及涵洞、剛架橋，其頂上(dǐnɡshànɡ)填土厚度≥1.0m（從軌底算起）時不計沖擊力。當(dāng)小于1.0m時

61＋?＝1＋α30?L④α?4(1-h)?2空腹式鋼筋混凝土拱橋的拱圈和拱肋

15?0.4L?1＋?＝1＋?1??100???f?第四十九頁，共72頁。?現(xiàn)行鐵路(tiělù)規(guī)范－鐵路(tiělù)橋動力系數(shù)三

人群(rénqún)荷載

鐵路橋梁的人行道以通行巡道和維修人員(rényuán)為主，一般行人不多。對明橋面的人行道，考慮到有時(yǒushí)需在其上放置枕木、鋼軌和工具，取豎向靜活載為4kN/m2。對于道碴橋面，規(guī)定距離梁中心2.45m以內(nèi)的人行道，取10kN/m2；距離梁中心2.45m以外的人行道，取4kN／m2。

設(shè)計主梁時，人行道豎向靜活載不與列車活載同時計算，但對特殊情況

(如為城鎮(zhèn)居民通行而加寬了人行道)，兩者需同時考慮，此時人行道活載值可按實際情況確定。

第五十頁，共72頁。三人群(rénqún)荷載鐵路橋梁的人行道以

當(dāng)橋梁計算(jìsuàn)跨徑小于或等于50m時，公路橋梁(qiáoliáng)人群荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2z；

當(dāng)橋梁(qiáoliáng)計算跨徑等于或大于150m時，為3.5kN/m2；

當(dāng)橋梁計算跨徑在50-150m時，按線性內(nèi)插得到人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

對連續(xù)結(jié)構(gòu)，以主跨為準(zhǔn)。

對位于城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍。

對人行橋，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN／m2。

城市橋梁要按《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ77)

人行道(鋼筋混凝土)板還應(yīng)以4.0kN／m2(公路橋)或1.5kN(鐵路橋)的荷載進(jìn)行檢算，

人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN／m考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN考慮。

第五十一頁，共72頁。當(dāng)橋梁計算(jìsuàn)跨徑小于或等于四

離心力

車輛在曲線上運(yùn)行(yùnxíng)產(chǎn)生離心力。公路橋上離心力較小，當(dāng)曲線半徑(bànjìng)等于或小于250m時，才考慮(kǎolǜ)離心力的作用。

離心力等于車輛荷載（不計動力效應(yīng)）乘以離心力系數(shù)(率)離心力系數(shù)(率)C??2127r對鐵路荷載C不應(yīng)大于0.15。

離心力作用點：

鐵路軌頂以上2m，公路橋面以上1.2m第五十二頁，共72頁。四離心力車輛在曲線上運(yùn)行(yùnxíng五

風(fēng)荷載(hèzài)

當(dāng)風(fēng)以一定速度運(yùn)動并受到橋梁(qiáoliáng)阻礙時，橋梁(qiáoliáng)就承受到風(fēng)壓。因此，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮(kǎolǜ)風(fēng)荷載(windload)。對大跨度的斜拉橋、懸索橋以及高聳的橋塔和橋墩等，尤其如此。

風(fēng)壓分順風(fēng)向和橫風(fēng)向。

順風(fēng)向的風(fēng)壓可視為平均風(fēng)壓或脈動風(fēng)壓。

采用靜力學(xué)方法簡化計算平均風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)的影響，是橋梁設(shè)計的常規(guī)做法；對脈動風(fēng)壓，往往需按結(jié)構(gòu)(隨機(jī))振動理論進(jìn)行分析。

第五十三頁，共72頁。五風(fēng)荷載(hèzài)當(dāng)風(fēng)以一定速度運(yùn)動并受到橋五

風(fēng)荷載(hèzài)

橫橋向風(fēng)荷載(hèzài)的大小是風(fēng)壓與結(jié)構(gòu)(jiégòu)迎風(fēng)面積的乘積。

但風(fēng)壓與風(fēng)速及空氣重力密度有關(guān)，而風(fēng)速受到地理位置、地形條件、地面粗糙程度、高度等因素的影響。

公路規(guī)范規(guī)定：取平坦空曠地面、離地面10m高、重現(xiàn)期為100年的

10min平均最大風(fēng)速，為橋梁所在地區(qū)的設(shè)計基本風(fēng)速，記為V10(單位：

m/s)，該風(fēng)速可按規(guī)范取值并經(jīng)實地調(diào)查核實后采用。注意V10是根據(jù)離地

面10m高處的數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計得到的，在實用中，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算高度修正,高度Z處的設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速記為Vd(m/s)，

第五十四頁，共72頁。五風(fēng)荷載(hèzài)橫橋向風(fēng)荷載(hèzài)的設(shè)計(shèjì)基準(zhǔn)風(fēng)速

基本(jīběn)風(fēng)壓W0設(shè)計(shèjì)基準(zhǔn)風(fēng)壓Wd風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

k2考慮地面粗糙度類別和梯度風(fēng)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)；按地表狀況，地面粗糙度分為A、B、C、D四類(例如，B類對應(yīng)的地表狀況為田野、鄉(xiāng)村、叢林及低層建筑物稀少地區(qū)，對山間盆地、谷地或峽谷、山口等特殊地形，也按B類取值)，梯度風(fēng)則反映出風(fēng)速隨高度變化的特征；由于受地面摩擦的影響，氣流貼近地面運(yùn)動時的速度會降低，離地面越高，受影響越小，故k2隨離地面高度的增加而增大；

k5—陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)，對A、B類地表，其取值為1.38；對C、D類地表為1.7。

第五十五頁，共72頁。設(shè)計(shèjì)基準(zhǔn)風(fēng)速基本(jīběn)風(fēng)壓W0設(shè)計K0-設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)(zhònɡxiàn)期換算系數(shù)，因重現(xiàn)期長短與基本(jīběn)風(fēng)壓有關(guān)，故該系數(shù)體現(xiàn)出構(gòu)的重要性；對于單孔跨徑指標(biāo)(zhǐbiāo)為特大橋和大橋的橋梁(見表1.1)，取1.0；對其他橋梁，取0.90；對正在施工的橋梁，取0.75；當(dāng)橋梁位于臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)時，可根據(jù)實際情況適當(dāng)提高k0值；

K1-風(fēng)載阻力系數(shù)，該系數(shù)反映出風(fēng)壓與結(jié)構(gòu)本身的體型、尺寸比的關(guān)系；其值主要隨構(gòu)件(桁架、橋墩和橋塔)的截面類型和尺寸等而變；

K3-地形、地理條件系數(shù)；該系數(shù)反映出風(fēng)壓隨地形、地理條件的不同而變化的特征；對一般地區(qū)，取1.0；對山間盆地或谷地，取0.75—0.85；對峽谷口或山口，取1.20—1.4。

第五十六頁，共72頁。K0-設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)(zhònɡxiàn)期換算系數(shù)，因重現(xiàn)

對于(duìyú)順橋向的風(fēng)荷載，規(guī)定(guīdìng)如下：

對下承式桁架(héngjià)橋，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按其橫橋向風(fēng)壓的40％乘以桁架迎風(fēng)面積計算；

對橋墩，按其橫橋向風(fēng)壓的70％乘以橋墩迎風(fēng)面積計算；

對于斜拉橋、懸索橋的橋塔，按其橫橋向風(fēng)壓乘以橋塔迎風(fēng)面積計算。

第五十七頁，共72頁。對于(duìyú)順橋向的風(fēng)荷載，規(guī)定(guīdìn對比(duìbǐ)上述計算，鐵路橋梁的風(fēng)荷載計算大體相同，但相對(xiāngduì)簡單

基本(jīběn)風(fēng)壓值

?W0??2g?2《橋規(guī)》規(guī)定，取平坦空曠地區(qū)、離地面高10m、重現(xiàn)期為100年的10min的平均最大風(fēng)速計算基本風(fēng)壓強(qiáng)度。

?鐵路橫向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度計算公式：

Wt?K1K2K3W0K1—風(fēng)荷載阻力系數(shù)；K2—陣風(fēng)分布系數(shù)

?K3——地形、地理條件系數(shù)

?第五十八頁，共72頁。對比(duìbǐ)上述計算，鐵路橋梁的風(fēng)荷載計算大體相同，但六

車輛(chēliàng)制動力和(列車(lièchē))牽引力

制動力(dònglì)

是車輛減速或制動時的慣性力。

方向：

與行車方向一致。

?牽引力

是車輛起動或加速時車輛與路面

（或鋼軌）間作用的摩阻力。

方向：

與行車方向相反。

?作用點：鐵路軌頂以上2m，

公路橋面以上1.2m。

?但在計算墩臺時移至支座中心處，不計因此而產(chǎn)生的豎向力和力矩。

?第五十九頁，共72頁。六車輛(chēliàng)制動力和(列車(lièchē))對鐵路橋，規(guī)定列車制動力或牽引力按作用(zuòyòng)在橋跨范圍內(nèi)的列車(lièchē)豎向靜活載的10％計算(jìsuàn)，但當(dāng)其與離心力或沖擊力同時計算時，則按列車豎向靜活載的7％取值。

對雙線橋，只采用一線的制動力或牽引力；

對三線或三線以上的橋，只采用二線制動力或牽引力；

對多線橋，在計算制動力或牽引力不考慮列車活載的橫向折減。

第六十頁，共72頁。對鐵路橋，規(guī)定列車制動力或牽引力按作用(zuòyòng)在橋公路(gōnglù)只考慮制動力

汽車荷載(hèzài)制動力按同向行駛的汽車荷載(hèzài)(不計沖擊力)計算(jìsuàn)，并考慮縱向折減，以使橋梁墩臺產(chǎn)生最不利縱向力的方式進(jìn)行加載.

一個車道上的制動力標(biāo)準(zhǔn)值按加載長度范圍內(nèi)車道荷載總重力的10％計算，但公路一I級汽車荷載的制動力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路一Ⅱ級者不得小于90kN。

當(dāng)車道增多時，也需要采用類似于橫向折減的辦法，對制動力進(jìn)行折減。

對同向行駛雙車道橋(包括雙向4車道橋)，制動力標(biāo)準(zhǔn)值為按一個設(shè)計車道計算結(jié)果的兩倍；同向行駛?cè)嚨勒邽橐粋€設(shè)

計車道的2.34倍；同向行駛四車道者為一個設(shè)計車道的2.68倍。

第六十一頁，共72頁。公路(gōnglù)只考慮制動力汽車荷載(hèzài

關(guān)于制動力在支座或墩臺(dūntái)間的傳遞與分配，規(guī)范制訂出若干具體(jùtǐ)規(guī)定。

基本(jīběn)原則是：

※

對剛性墩臺，制動力全部由固定支座承擔(dān)；

※對設(shè)有板式橡膠支座的剛性墩臺，按跨徑兩端支座的抗推剛度進(jìn)行分配；

※對設(shè)有板式橡膠支座的柔性墩臺，按支座與墩臺剛度集成方法進(jìn)行傳遞和分配。

第六十二頁，共72頁。關(guān)于制動力在支座或墩臺(dūntái)間的傳

溫度(wēndù)作用

七?溫度作用指因溫度的變化(biànhuà)而引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力。

溫度(wēndù)的變化可分為:(年平均)均勻溫度變化和梯度溫度(溫差)兩種情況：

前者表示結(jié)構(gòu)整體在一年中的溫度變化；

后者表示結(jié)構(gòu)截面上的不同點或不同材料之間的溫度差異，即沿橫截面豎向、橫向的溫度梯度。

?

超靜定結(jié)構(gòu)存在多余約束，熱脹冷縮將產(chǎn)生內(nèi)力或支座反力。

?

靜定和超靜定結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)不同部位溫度不同，內(nèi)部將產(chǎn)生溫差力。

第六十三頁，共72頁。溫度(wēndù)作用七?溫度作用指因溫度的變化(b對靜定(jìnɡdìnɡ)結(jié)構(gòu):

均勻溫度作用通常只會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)(jiégòu)的伸長或縮短，不產(chǎn)生溫度(wēndù)附加力；

超靜定結(jié)構(gòu):

由于氣溫變化引起的變形受到約束，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生相應(yīng)的附加力。

由日照、驟冷等天氣情況引起的溫差，則對靜定或超靜定的橋梁結(jié)構(gòu)，均可能會產(chǎn)生附加力。例如，由于材料導(dǎo)熱性的差異，在由混凝土橋面板和鋼梁組成的簡支結(jié)合梁中，會因溫差在截面土產(chǎn)生附加應(yīng)力。

第六十四頁，共72頁。對靜定(jìnɡdìnɡ)結(jié)構(gòu):均勻溫度作用通常只均勻溫度的取值，可按橋梁(qiáoliáng)所在地區(qū)的氣溫條件(一般(yībān)取當(dāng)?shù)?dāngdì)最高和最低月平均氣溫)確定；

均勻溫度的變化值，應(yīng)自結(jié)構(gòu)合龍時的溫度算起。

例如，若橋位處最高和最低月平均氣溫分別為+40°C和0°C，而架梁或結(jié)構(gòu)合龍時的溫度為+20°C，則均勻溫度的變化幅度為40°C，而用于計算溫度作用效應(yīng)的均勻溫度值為+20°C。

第六十五頁，共72頁。均勻溫度的取值，可按橋梁(qiáoliáng)所在地區(qū)的氣溫

對公路橋，計算(jìsuàn)由溫度梯度引起的溫度作用效應(yīng)時:

豎向溫度梯度:可采用(cǎiyòng)圖3．7所示的曲線(qūxiàn);

不計及橫向溫度梯度作用:考慮到結(jié)構(gòu)兩側(cè)腹板外的懸臂板較長，腹板受太陽直接輻射較少，梁底始終不受日照。

第六十六頁，共