第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載

1、第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)作用的可能荷載組合各種荷載的取舍以及它們同時(shí)作用的可能性性組合原則以橋梁在施工和運(yùn)營(yíng)時(shí)可能處于最不利的組合原則以橋梁在施工和運(yùn)營(yíng)時(shí)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(shí)作用；相組合，即主力與附加力同時(shí)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(shí)作用。合，即主力與特殊荷載同時(shí)作用。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載4其他可變荷載不同時(shí)組合表（公路）其他可變荷載不同時(shí)組合表（公路）編號(hào)編號(hào)荷載名稱荷載名稱不與該荷載同時(shí)參與組合的荷載號(hào)不與該荷載同時(shí)

3、參與組合的荷載號(hào)14風(fēng)力15汽車(chē)制動(dòng)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(jì)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(tái)本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ?。臺(tái)本身的重力、土壓力和水壓（浮）力等。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(jì)算涉及結(jié)構(gòu)型式、填

4、料性質(zhì)、墩臺(tái)位移和地基變形，也土壓力計(jì)算涉及結(jié)構(gòu)型式、填料性質(zhì)、墩臺(tái)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(guò)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(guò)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(duì)位于碎石類土、砂類土、基礎(chǔ)底面的（由下而上的）水壓力；對(duì)位于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺(tái)，需在設(shè)計(jì)中考慮水浮力。粘砂土等透水性地基上的墩臺(tái)，需在設(shè)計(jì)中考慮水浮力。對(duì)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(duì)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(shí)，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(qiáng)度）時(shí)，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(qiáng)度）時(shí)，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(shí)，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(zhǎng)期存在并起作用的?；A(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也是長(zhǎng)期存在并起作用的?；A(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也是長(zhǎng)期的。長(zhǎng)期的。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(chē)輛活載（

6、一）車(chē)輛活載 車(chē)輛荷載指橋梁承受的機(jī)動(dòng)交通活載。對(duì)鐵路橋，指列車(chē)活載；對(duì)公路橋，指汽車(chē)、掛車(chē)、履帶車(chē)等。車(chē)輛荷載的種類繁多，因此，需要對(duì)車(chē)輛荷載進(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，確定出設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)活載。 對(duì)于不包括沖擊效應(yīng)（后述）的車(chē)輛活載，可稱之為靜活載。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載7中活載中活載我國(guó)鐵路活載標(biāo)準(zhǔn)的情況是：我國(guó)鐵路活載標(biāo)準(zhǔn)的情況是：20年代開(kāi)始自行制訂鐵年代開(kāi)始自行制訂鐵路建筑標(biāo)準(zhǔn)，路建筑標(biāo)準(zhǔn)，1938年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)，年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)，1951年制訂年制訂了中了中Z活載標(biāo)準(zhǔn)，活載標(biāo)準(zhǔn)，1975年對(duì)中年對(duì)中Z活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修

7、訂，形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載8國(guó)際鐵路聯(lián)盟國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）活載圖式活載圖式 考察我國(guó)目前實(shí)際運(yùn)行的列車(chē)及其發(fā)展趨勢(shì)，可以看出，1975年制訂的中活載標(biāo)準(zhǔn)已不太適用。例如，蒸汽機(jī)車(chē)已停止生產(chǎn)，內(nèi)燃和電力機(jī)車(chē)得到廣泛應(yīng)用；貨車(chē)的重載軸重時(shí)常高于機(jī)車(chē)的軸重。根據(jù)這些情況可以認(rèn)為，我國(guó)新的列車(chē)活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）制訂的活載標(biāo)準(zhǔn)較為一致。目前，荷載修訂工作仍在進(jìn)行之中。2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載9公路車(chē)輛活載公路車(chē)輛活載公路車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)化活載公路車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)化活載 4個(gè)等級(jí)：汽車(chē)個(gè)等級(jí)：汽車(chē) 10級(jí)、汽車(chē)級(jí)

8、、汽車(chē) 15級(jí)、級(jí)、 汽車(chē)汽車(chē) 20級(jí)和汽車(chē)級(jí)和汽車(chē) 超超20級(jí)級(jí) 重車(chē)與主車(chē)重車(chē)與主車(chē) 考慮沖擊力考慮沖擊力計(jì)算荷載把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車(chē)排列形成的車(chē)計(jì)算荷載把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車(chē)排列形成的車(chē)隊(duì)，對(duì)一般橋梁設(shè)計(jì)起控制作用隊(duì)，對(duì)一般橋梁設(shè)計(jì)起控制作用 驗(yàn)算荷載偶然地、個(gè)別出現(xiàn)的平板掛車(chē)或履帶車(chē)，驗(yàn)算荷載偶然地、個(gè)別出現(xiàn)的平板掛車(chē)或履帶車(chē)，只對(duì)較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用只對(duì)較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用 500kN履帶車(chē)（簡(jiǎn)稱履帶履帶車(chē)（簡(jiǎn)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(jì)算，按一輛計(jì)算 不計(jì)沖擊力不計(jì)沖擊力

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

10、的構(gòu)件則不考慮折減。對(duì)公路橋梁，在按兩行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載不予折對(duì)公路橋梁，在按兩行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載不予折減；按三行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載可在一定條件下折減；按三行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載可在一定條件下折減減20%；按四行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載可折減；按四行車(chē)隊(duì)布載時(shí)，汽車(chē)活載可折減30%，但折減后不得小于用兩行車(chē)隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。但折減后不得小于用兩行車(chē)隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。加載就是按最不利原則布置標(biāo)準(zhǔn)活載，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析加載就是按最不利原則布置標(biāo)準(zhǔn)活載，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力、應(yīng)力和變形等）的最不利計(jì)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(jì)荷載14標(biāo)準(zhǔn)活載的等級(jí)選定標(biāo)準(zhǔn)活載的等級(jí)選定根據(jù)橋梁所在線路的等級(jí)、使用任務(wù)、性質(zhì)和將來(lái)的發(fā)展等具體情況確定 公路公路等級(jí)等級(jí)汽車(chē)專用公路汽車(chē)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(jì)算計(jì)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(yàn)算驗(yàn)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(jì)荷載15車(chē)輛活載以一定的速度在橋上行駛時(shí)，會(huì)使橋梁發(fā)生車(chē)輛活載以一定的速度在橋上行駛時(shí)，會(huì)使橋梁發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力作用。這種動(dòng)力作用會(huì)使橋梁

12、的內(nèi)力振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力作用。這種動(dòng)力作用會(huì)使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時(shí)大。這種現(xiàn)象就稱之為沖擊作和變形較靜活載作用時(shí)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(lái)加以衡量。沖擊作用的大小采用沖擊力來(lái)加以衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車(chē)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(chē)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(dòng)載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出近似計(jì)算公式。在橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出近似計(jì)算公式。在設(shè)計(jì)中，引入在設(shè)計(jì)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(shí)，系指將靜

13、活載乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的一擊力時(shí)，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(jì)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，?。痪嚯x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(chē)荷載同時(shí)考慮，但；人群荷載應(yīng)與汽車(chē)荷載同時(shí)考慮，但不與驗(yàn)算荷載同時(shí)計(jì)算。不與驗(yàn)

14、算荷載同時(shí)計(jì)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(jìn)行檢算，人群作用于欄桿上的水（鐵）的集中荷載進(jìn)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(jì)荷載17 離心力是指車(chē)輛行駛在曲線線路上時(shí)，因速率方向變離心力是指車(chē)輛行駛在曲線線路上時(shí)，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(chē)輛活載化而引起的橫向水平力。離心力的大小等于車(chē)輛活載（不計(jì)沖擊力）乘以離心力系數(shù)（不計(jì)沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，C值按下式計(jì)算值

15、按下式計(jì)算 （3-4）式中式中 V設(shè)計(jì)行車(chē)速度（設(shè)計(jì)行車(chē)速度（km/h）；）； R曲線半徑（曲線半徑（m）。）。 離心力的著力點(diǎn)在橋面以上處（公路橋）或軌頂面上離心力的著力點(diǎn)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(jì)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(dòng)風(fēng)壓平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓 橫向風(fēng)壓按下式計(jì)算橫向風(fēng)壓按下式計(jì)算 W0基本風(fēng)壓值（基本風(fēng)壓值（Pa） K1設(shè)計(jì)風(fēng)速頻率換算系數(shù)設(shè)計(jì)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?xiàng)l件系數(shù)地形、地理?xiàng)l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(jì)荷載19（二）車(chē)輛制動(dòng)力或（列車(chē)）牽引力（二）車(chē)輛制動(dòng)力或（列車(chē)）牽引力車(chē)輛制動(dòng)力（或牽引力）是指車(chē)輛在剎車(chē)時(shí)（或啟車(chē)輛制動(dòng)力（或牽引力）是指車(chē)輛在剎車(chē)時(shí)（或啟動(dòng)時(shí)）為克服車(chē)輛的慣性力而在路面或軌道與車(chē)輪動(dòng)時(shí)）為克服車(chē)輛的慣性力而在路面或軌道與車(chē)輪之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力。之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力。制動(dòng)力或牽引力是墩臺(tái)設(shè)計(jì)的重要荷載，是作用在制動(dòng)力或牽引力是墩臺(tái)設(shè)計(jì)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(jiǎn)化辦法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)鐵路橋梁，規(guī)定列車(chē)制采用簡(jiǎn)化辦法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)鐵路橋梁，規(guī)定列車(chē)制動(dòng)力或牽引力按豎向靜活載的重力的動(dòng)力或牽引力按豎向靜活載的重力的10%計(jì)算，其計(jì)算，其作用點(diǎn)一般在軌頂以上作用點(diǎn)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(dòng)力。對(duì)一或二車(chē)道橋梁，規(guī)定制動(dòng)力為一行汽車(chē)動(dòng)力。對(duì)一或二車(chē)道橋梁，規(guī)定制動(dòng)力為一行汽車(chē)車(chē)隊(duì)總重力的車(chē)隊(duì)總重力的10%，但不得小于一輛重車(chē)的，但不得小于一輛重車(chē)的30%；對(duì)四車(chē)道橋梁，制動(dòng)力為上述規(guī)定值的兩倍。制動(dòng)對(duì)四車(chē)道橋梁，制動(dòng)力為上述規(guī)定值的兩倍。制動(dòng)力

18、作用點(diǎn)一般在橋面以上處。力作用點(diǎn)一般在橋面以上處。 2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(duì)靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響 溫差對(duì)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(shí)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(jì)規(guī)范采用。鋼：混凝土：2022-2-8第三章橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)荷載21（四）列車(chē)橫向搖擺力（四）列車(chē)橫向搖擺力由于軌道不平等原因，列車(chē)在行進(jìn)中會(huì)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(zhǔn)確計(jì)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(chē)荷載的橫向搖擺力。另外，橫向搖擺力應(yīng)與橫向風(fēng)力進(jìn)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(jì)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(huì)受到流水壓力的作用 位于冰凌河流或水庫(kù)的橋梁墩臺(tái)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇璧木唧w條件及墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，考慮冰荷載的