第3章橋梁設(shè)計荷載

橋梁工程東南大學(xué)土木工程學(xué)院BridgeEngineeringSchoolofCivilEngineeringSEU強士中主編王景全/劉釗主講第3章設(shè)計荷載3.1永久荷載3.2可變荷載3.3偶然荷載3.4荷載組合

3.1永久荷載永久荷載：亦稱恒載，在設(shè)計使用期內(nèi)其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比忽略不計。永久荷載包括：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。豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成==1年后月被動收入5W以上，全套解決方案售價僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208

對于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時：預(yù)加應(yīng)力屬永久荷載；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。《規(guī)范》未作明確說明。各種永久荷載的取值與計算，詳見《規(guī)范》條文。

公路橋涵設(shè)計采用的作用分為永久作用、可變作用和偶然作用三類.

公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計：①只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。②當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。③施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。組合式橋梁，當(dāng)把底梁作為施工支撐時，作用效應(yīng)宜分兩個階段組合，底梁受荷為第一個階段，組合梁受荷為第二個階段。④多個偶然作用不同時參與組合。3.2可變荷載可變荷載:設(shè)計使用期內(nèi)其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。(1)基本可變荷載列車活載汽車由列車活載和汽車活載引起的沖擊力曲線上的離心力由活載引起的土側(cè)壓力公路橋中的人群荷載鐵路橋梁的列車橫向搖擺力等。

1）列車活載列車由機車和車輛組成，機車和車輛類型很多，軸重、軸距各異。為規(guī)范設(shè)計，我國根據(jù)機車車輛軸重、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“ZK—活載”分標(biāo)準(zhǔn)活載和特種活載《高速暫行規(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?？哲嚮钶d按10kN/m計算。“ZK—活載”分標(biāo)準(zhǔn)活載和特種活載《橋規(guī)》規(guī)定：加載時，標(biāo)準(zhǔn)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“中—活載”分普通活載和特種活載（A）舊公路標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計荷載大量、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—502）汽車荷載每一車隊有一重車，主車數(shù)量不限。三、四行車隊時可折減20%和30%，但不小于兩行車隊計算的結(jié)果。

履帶車縱向可考慮多輛行駛，但兩車凈距不小于50m平板掛車全橋均以通過一輛計算平板掛車和履帶車荷載應(yīng)靠中以慢速行駛驗算時，不考慮沖擊力、人群荷載和其它非經(jīng)常作用在橋上的各種外力。新橋規(guī)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）汽車荷載分為公路Ⅰ級和公路Ⅱ級兩個等級。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。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載；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。車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。（B）現(xiàn)行公路標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)范車道荷載的計算圖式Kq

P

K

多車道橋梁的汽車荷載應(yīng)考慮折減。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)該按表6.0.6-2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)。3）沖擊力

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

構(gòu)成橋梁動力影響的因素主要有：列車以一定速度過橋時引起橋跨振動；輪對過鋼軌接頭時有沖擊作用；蒸汽機車動輪上的平衡重在隨動輪高速旋轉(zhuǎn)中由于離心力引起的錘擊作用；橋上軌道豎向和橫向不平順引起橋梁扭轉(zhuǎn)振動；橋頭線路（路面）不平整，車輪不圓等。

橋梁設(shè)計時中以活載靜重乘上動力系數(shù)來反映這種影響。鐵路橋動力系數(shù)1+μ

公路橋沖擊系數(shù)μ

動力系數(shù)（或沖擊系數(shù)）公式中考慮了不同類型橋跨、跨度和加載長度的影響。鐵路橋動力系數(shù)1+μ混凝土梁鋼板梁及鋼桁梁實腹鋼筋混凝土拱和石砌拱橋空腹鋼筋混凝土無鉸拱橋和系桿拱橋空腹有鉸拱橋現(xiàn)行鐵路規(guī)范－鐵路橋動力系數(shù)1+μ簡支或連續(xù)鋼橋跨結(jié)構(gòu)和鋼墩臺

鋼與鋼筋混凝土板構(gòu)成的結(jié)合梁

現(xiàn)行鐵路規(guī)范－鐵路橋動力系數(shù)1+μ鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋，其頂上填土厚度≥1.0m（從軌底算起）時不計沖擊力。當(dāng)小于1.0m時

空腹式鋼筋混凝土拱橋的拱圈和拱肋85規(guī)范公路橋沖擊系數(shù)μ結(jié)構(gòu)種類沖擊系數(shù)μ混凝土梁、剛構(gòu)、拱上構(gòu)造、柱式墩石混凝土拱橋的主拱鋼主桁、聯(lián)合梁、橋面系、鋼墩臺等吊橋的主桁、主索或主鏈、塔架

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

1鋼橋、鋼筋混凝土及預(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)μ5沖擊系數(shù)μ可按下式計算：當(dāng)

Hz時， μ=0.05

當(dāng)1.5Hz14Hz時，μ=0.1767lnf－0.0157

當(dāng)

Hz時， μ=0.45

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0.3。

橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(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)。4）離心力

車輛在曲線上運行產(chǎn)生離心力。公路橋上離心力較小，當(dāng)曲線半徑等于或小于250m時，才考慮離心力的作用。離心力等于車輛荷載（不計動力效應(yīng)）乘以離心力率離心力率對鐵路荷載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1.2m5）人群荷載公路橋人群荷載一般規(guī)定為3kN/m2，城市、郊區(qū)行人密集處可為3.5kN/m2。（2）其他可變荷載

包括：制動力或牽引力、風(fēng)力、溫度力、流水壓力、水壓力和施工荷載等。對鐵路橋梁，人行道荷載歸為其他可變荷載。1）制動力

制動力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。公路《橋規(guī)》規(guī)定：鑒于車輛不可能全部同時剎車1或2車道橋，制動力按一行汽車車隊總重量的10%，但不得小于一輛重車重量的30%。

4車道橋為上述數(shù)值的兩倍。

制動力按計算長度內(nèi)列車豎向靜活載標(biāo)準(zhǔn)值的15%計算，牽引力按加載長度等于或小于30m內(nèi)列車靜活載標(biāo)準(zhǔn)值的30%計算，按控制者設(shè)計。當(dāng)設(shè)計橋墩臺時，上述制動力和牽引力按10%和15%計算，按控制者設(shè)計。當(dāng)制動力與離心力同時計算時，制動力或牽引力按列車豎向靜活載標(biāo)準(zhǔn)值的5%計算。雙線按一線計，多線按兩線計。鐵路《橋規(guī)》規(guī)定：2）風(fēng)力基本風(fēng)壓值《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)壓強度。鐵路橫向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)強度計算公式：

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。《橋規(guī)》規(guī)定：結(jié)構(gòu)溫度變形受外約束影響引起的溫度力按結(jié)構(gòu)平均溫度計算。由于這種溫度變化持續(xù)時間較長，對于混凝土結(jié)構(gòu)在溫度變化產(chǎn)生內(nèi)力同時，混凝土徐變作用使溫度影響力減小?？捎谜蹨p彈性模量考慮，去受壓彈性模量的0.6倍（公路0.7倍）。3）溫度力4）鐵路橋上人行道荷載

鐵路人行道橋只考慮巡道和維修人員通行，維修時放置鋼軌、枕木、道碴等。道碴橋面：離梁中心線2.45m內(nèi)按10kPa計；

2.45m以外按4kPa?；钶d分項系數(shù)取1.4。明橋面：按4kPa計，活載分項系數(shù)取1.1。人行道板還應(yīng)按豎向集中活載1.5kN檢算。設(shè)計主梁時人行道活載不與列車活載同時計算。5）施工荷載

施工荷載是指結(jié)構(gòu)在施工過程中承受的荷載。包括：自重、人群、架橋機、風(fēng)載、溫度力、吊機或其他機具的荷載及在構(gòu)件制造、運送、吊裝時作用于構(gòu)件上的臨時荷載。3.3偶然荷載

偶然荷載指船只或漂流物（排筏等）撞擊力和地震荷載。3.3.1地震力

地震作用分豎直方向和水平方向，經(jīng)驗表明地震的水平運動是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。結(jié)構(gòu)抗震驗算時一般只考慮水平地震作用。地震力大小的決定因素有：地面運動的強烈程度、結(jié)構(gòu)的動力特性、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量等?；玖叶龋悍从车卣鸨旧淼膭×页潭取ＴO(shè)計烈度：是由設(shè)計者選用的。地震力的計算方法分靜力法和動態(tài)法

靜力法是用一個水平方向作用的等效靜止荷載表示地震對結(jié)構(gòu)的作用。其計算公式如下：靜力法主要使用于剛度較大結(jié)構(gòu)。規(guī)范規(guī)定：擋土墻、橋臺用靜力法計算地震力。3.3.2靜力法

動態(tài)法主要有反應(yīng)譜理論和時程分析法

反應(yīng)譜理論是一種簡化的動態(tài)分析法，又稱動靜法?！稑蛄嚎拐鹨?guī)范》主要采用這種方法計算地震力。

對于高墩或特大跨度的橋梁，應(yīng)同時采用時程分析法，取最不利結(jié)果。3.3.3反應(yīng)譜理論（1）單質(zhì)點地震力（2）多質(zhì)點系統(tǒng)地震力

多質(zhì)點系統(tǒng)由于地震引起的復(fù)雜振動可以看作自振振型的迭加。

3.3.4撞擊力船只或漂流物撞沖力：撞擊力按靜力法計算，假定船筏作用于墩的有效動能轉(zhuǎn)化為撞擊力F所做的功。其計算公式為：3.4荷載組合3.4.1荷載組合

總原則：凡存在的永久荷載任一項，均應(yīng)進(jìn)行組合；凡可能出現(xiàn)的基本可變荷載項，除個別情況外應(yīng)進(jìn)行組合；縱向力與橫向力不同時組合；對其他可變荷載的組合，根據(jù)同時作用的可能性，規(guī)范具體規(guī)定了某種荷載組合時，哪些荷載不同時參與組合。組合Ⅰ：一種或幾種永久荷載＋基本可變荷載；（主要設(shè)計組合）組合Ⅱ：一種或幾種永久荷載＋基本可變荷載＋一種或幾種其他可變荷載；（附加設(shè)計組合）組合Ⅲ：一種或幾種永久荷載＋施工荷載＋一種或幾種其他可變荷載相組合；（施工驗算組合）組合Ⅳ：一種或幾種永久荷載＋基本可變荷載＋船撞力（偶然組合）組合Ⅴ：一種或幾種（結(jié)構(gòu)重力＋預(yù)應(yīng)力＋土壓力）＋地震力（偶然組合）最不利荷載組合－控制設(shè)計的最不利的工況。

根據(jù)《橋規(guī)》，對承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，可以歸納出以下四類荷載效應(yīng)組合：3.4.2極限狀態(tài)設(shè)計法

將要采用的鐵路《橋規(guī)》是以結(jié)構(gòu)可靠性理論為基礎(chǔ)，采用分項系數(shù)表達(dá)的概率極限狀態(tài)設(shè)計法。對于有兩種或兩種以上的可變荷載參與組合情況，引入荷載效應(yīng)組合系數(shù)對荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減。荷載效應(yīng)設(shè)計值一般計算式和歸納為：（1）一般組合算式（2）橋跨結(jié)構(gòu)荷載分項系數(shù)或組合安全系數(shù)

可在相應(yīng)的表格中查出。

公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計：

①只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。②當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用,考慮其作用效應(yīng)的組合。③施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。組合式橋梁，當(dāng)把底梁作為施工支撐時，作用效應(yīng)宜分兩個階段組合，底梁受荷為第一個階段，組合梁受荷為第二個階段。④多個偶然作用不同時參與組合。1）按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的組合

公路橋涵結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，按照可能出現(xiàn)的作用，將其分為兩種作用效應(yīng)組合，即基本組合和偶然組合。

基本組合：永久作用設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)的組合，這種組合用于結(jié)構(gòu)的常規(guī)設(shè)計，是所有公路橋涵結(jié)構(gòu)都應(yīng)該考慮的。作用設(shè)計值為作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項系數(shù)。偶然組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值、可變作用代表值和一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)組合，視具體情況，也可不考慮可變作用效應(yīng)參與組合。作用效應(yīng)偶然組合用于結(jié)構(gòu)在特殊情況下的設(shè)計，所以不是所有公路橋涵結(jié)構(gòu)都要采用的，一些結(jié)構(gòu)也可采取構(gòu)造或其他預(yù)防措施來解決。

《通用規(guī)范JTGD60》規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：

1基本組合

永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

2偶然組合

永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項系數(shù)取1.0；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取用適當(dāng)?shù)拇碇?。地震作用?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定采用。公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級

注：本表所列特大、大、中橋等系按《通用規(guī)范JTGD60》表1.0.11中的單孔跨徑確定，對多跨不等跨橋梁，以其中最大跨徑為準(zhǔn)；本表冠以“重要”的大橋和小橋，系指高速公路和一級公路上、國防公路上及城市附近交通繁忙公路上的橋梁。2）按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時的效應(yīng)組合

在公路橋梁結(jié)構(gòu)中，對于需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，需要考慮可變作用的短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合，其可變作用代表值采用頻遇值和準(zhǔn)永久值。眾所周知，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計僅涉及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂，裂縫寬度和撓度，其結(jié)構(gòu)可靠度要比承載能力極限狀態(tài)低得多。可變作用的頻遇值是指結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的作用取值，但它比可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值小，實際上由標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于1.0的頻遇值系數(shù)φ1得到?？勺冏饔玫臏?zhǔn)永久值是指在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的作用取值，但它比可變作用的頻遇值又要小一些，實際上是由標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于φ1的準(zhǔn)永久值系數(shù)φ2的得到。

《通用規(guī)范JTGD62》規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合；

1作用短期效應(yīng)組合

永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

2作用長期效應(yīng)組合

永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

第4章橋梁材料4.1鋼材4.2混凝土4.1鋼材4.1.1結(jié)構(gòu)鋼材4.1.2鋼筋H型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用鋼材其他型鋼工字鋼、槽鋼、圓鋼、角鋼等鋼材的分類4.1.1鋼材按化學(xué)成分分類鋼材是以鐵為主要元素，含碳量為0.02%-2.06%，并含有其他元素的合金材料。1.碳素鋼低碳鋼：C＜0.25%中碳鋼：C=0.25%~0.6%高碳鋼：C＞0.6%2.合金鋼低合金鋼：合金元素＜5%中合金鋼：合金元素5%~10%高合金鋼：合金元素＞10%2.1.2按品質(zhì)（雜質(zhì)含量）分類普通鋼：S≤0.050%；P≤0.045%優(yōu)質(zhì)鋼：S≤0.035%；P≤0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼：S≤0.025%；P≤0.025%特級優(yōu)質(zhì)鋼：S≤0.015%；P≤0.025%2.1.3按冶煉時脫氧程度分類沸騰鋼；鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；特殊鎮(zhèn)靜鋼。建筑鋼材的主要技術(shù)性能鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。2.2.1抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的性能。鋼材受拉時，在產(chǎn)生應(yīng)變的同時，相應(yīng)地產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系反映出鋼材的主要力學(xué)特征。低碳鋼從受拉到拉斷，經(jīng)歷了四個階段：彈性階段（OA）、屈服階段（AB）、強化階段（BC）和頸縮階段（CD）。彈性模量：在彈性階段，應(yīng)力和應(yīng)變的比值為常數(shù)稱為彈性模量。E=σ/ε。A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限（σp）。屈服強度：在屈服階段，外力不增大，而變形繼續(xù)增加，這時相應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限或屈服強度（σs）?？估瓘姸龋涸趹?yīng)力-應(yīng)變圖上，對應(yīng)于最高點C的應(yīng)力稱為抗拉強度（σb）。伸長率、斷面收縮率2.2.2沖擊韌性鋼材的沖擊韌性越大，抵抗沖擊荷載的能力越強。αK值與試驗溫度有關(guān)。有些材料常溫時沖擊韌性不低，破壞時卻呈現(xiàn)脆性破壞。2.2.3耐疲勞性受交變荷載反復(fù)作用時，鋼材在應(yīng)力低于屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性破壞的現(xiàn)象，稱為疲勞破壞。鋼材疲勞破壞的應(yīng)力值隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而降低。實際測量長以2×106次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)。2.2.4工藝性能1.冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗時的彎曲角度α和彎心直徑d為指標(biāo)表示。鋼材冷彎時的彎曲角度α越大，d/α越小，表示冷彎性能越好。2.焊接性能鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強度不低于原有鋼材的強度。2.4.2時效處理冷加工處理后的鋼筋，在常溫下存放15-20d，或加熱至100-200℃后保持一定時間（2-3h），其屈服強度進(jìn)一步提高，且抗拉強度也提高，同時塑性和韌性進(jìn)一步降低，彈性模量則基本恢復(fù)，這個過程稱為時效處理。時效處理有兩種方法：（1）自然時效：在常溫下存放15-20d。適宜于低強度鋼筋。（2）人工時效：加熱至100-200℃后保持一定時間（2-3h）。適宜于高強度鋼筋。2.4.3熱處理（略）2.5土木工程常用金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用2.5.1建筑常用鋼種1.碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）牌號及表示方法

Q195Q215Q235Q255Q275

例“Q235-A.F”（2）碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)性能與應(yīng)用表2-3化學(xué)成分表2-4力學(xué)性能表2-5工藝性能Q195-強度不高，塑性、韌性、加工性能與焊接性能較好，主要用于扎制薄板和盤條。Q215-基本與Q195相同，強度稍高，大量用作管坯、螺栓。Q235-強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也較好，大量用于制作鋼筋、型鋼和鋼板。Q255-強度高、塑性和韌性稍差，不易冷彎加工，可焊性差，主要用作鉚接或拴接結(jié)構(gòu)，以及鋼筋混凝土的配筋。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼大部分為鎮(zhèn)靜鋼，對有害雜質(zhì)含量控制嚴(yán)格，質(zhì)量穩(wěn)定，綜合性能好，但成本較高。31個牌號，如“10F”“45Mn”“30”。性能主要取決于含碳量。含碳量越高，強度高，但塑性和韌性降低。30~45主要用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓等，45用作預(yù)應(yīng)力混凝土錨具。65~80用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（1）牌號

Q295Q345Q390Q420Q460

例“Q345B”（2）技術(shù)性能與應(yīng)用表2-6化學(xué)成分表2-7力學(xué)性能低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，具有較高的強度，綜合性能好?？晒?jié)約用鋼20%~30%，對減輕結(jié)構(gòu)自重有利。主要用于扎制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中，特別適用于各種重要結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)及橋梁工程等。2.5.2鋼結(jié)構(gòu)用鋼1.熱扎型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用型鋼：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼。型鋼規(guī)格標(biāo)記，如“H340*250*9*14”“T248*199*9*14”“L40*5”2.冷彎薄壁型鋼（1）結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼（方型F、矩形J）（2）通用冷彎開口型鋼（角鋼、槽鋼等）3.棒材、鋼管和板材2.5.3混凝土結(jié)構(gòu)用鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，主