第二章設(shè)計(jì)荷載

1、第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第二章第二章一二三四五2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁結(jié)構(gòu)需安全承受人類活動及環(huán)境變化所施橋梁結(jié)構(gòu)需安全承受人類活動及環(huán)境變化所施加的影響，這樣的影響可統(tǒng)稱為加的影響，這樣的影響可統(tǒng)稱為“作用作用”作用的作用的類型、大小、方式類型、大小、方式的確定是否得當(dāng)，的確定是否得當(dāng)，既關(guān)系到橋梁安全，也關(guān)系到橋梁建設(shè)費(fèi)用既關(guān)系到橋梁安全，也關(guān)系到橋梁建設(shè)費(fèi)用為便于橋梁設(shè)計(jì)，需要制訂相關(guān)的作用或荷載為便于橋梁設(shè)計(jì)，需要制訂相關(guān)的作用或荷載標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)

2、并不是一成不變的，而這些標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的綜合介紹公路、鐵路橋各類作用及其組合的基綜合介紹公路、鐵路橋各類作用及其組合的基本本概念概念和計(jì)算原則，實(shí)際應(yīng)用時按和計(jì)算原則，實(shí)際應(yīng)用時按規(guī)范規(guī)范辦理辦理第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載施加在結(jié)構(gòu)上的施加在結(jié)構(gòu)上的力力引起結(jié)構(gòu)外加變形、引起結(jié)構(gòu)外加變形、約束改變的約束改變的原因原因直接作用（直接作用（荷載荷載）間接作用間接作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力的反應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的反應(yīng)結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變位的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變位的反應(yīng)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載永久作用永久作用可變作用可變作用恒載恒載活載活載+附加力附加力偶然作用偶然作用特殊

3、荷載特殊荷載永久作用偶然作用可變作用結(jié)構(gòu)使用期作用公路橋梁各作用隨時間變化的性質(zhì)（示意）鐵路橋梁公路橋梁公路、鐵路橋梁作用分類對比第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載永久作用永久作用結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）預(yù)加力預(yù)加力土的重力土的重力土側(cè)壓力土側(cè)壓力混凝土收縮及徐變作用混凝土收縮及徐變作用可變作用可變作用汽車荷載汽車荷載+汽車沖擊力汽車沖擊力汽車離心力汽車離心力汽車引起的土側(cè)壓力汽車引起的土側(cè)壓力人群荷載人群荷載汽車制動力汽車制動力偶然作用偶然作用地震作用地震作用船舶或漂流物的撞擊作用船舶或漂流物的撞擊作用汽車撞擊作用汽車撞擊作用列車牽引力水的浮力水的浮力基

4、礎(chǔ)變位作用基礎(chǔ)變位作用風(fēng)荷載風(fēng)荷載流水壓力流水壓力冰壓力冰壓力溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用支座摩阻力支座摩阻力鐵路橋無此項(xiàng)施工荷載列車脫軌荷載長鋼軌斷軌力列車橫向搖擺力長鋼軌縱向水平力凍脹力對公鐵兩用橋，如何選擇作用及其大??？2009.112009.11 長沙長沙作用分類作用名稱作用分類作用名稱永久作用結(jié)構(gòu)重力可變作用汽車荷載預(yù)加力汽車沖擊力土的重力汽車離心力土側(cè)壓力汽車引起的土壓力混凝土收縮和徐變作用人群荷載水浮力汽車制動力基礎(chǔ)變位影響風(fēng)荷載偶然作用地震作用流水壓力船只或漂流物撞擊作用冰壓力汽車撞擊作用溫度作用公路橋梁荷載公路橋梁荷載2009.112009.1

5、1 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載鐵路橋梁荷載鐵路橋梁荷載荷載分類恒載主力荷載分類附加力特殊荷載荷載名稱結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重預(yù)加力混凝土收縮和徐變影響土壓力靜水壓力及水浮力基礎(chǔ)變位影響列車豎向靜活載公路活載列車豎向動力作用長鋼軌縱向水平力離心力橫向搖擺力荷載名稱制動力或牽引力風(fēng)力流水壓力冰壓力溫度變化作用凍脹力列車脫軌荷載船只撞擊力汽車撞擊力施工臨時荷載地震力長鋼軌斷軌力活載土壓力人行道荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載用于所有作用用于所有作用僅用于可變作用僅用于可變作用作用標(biāo)準(zhǔn)值作用標(biāo)準(zhǔn)

6、值作用頻遇值作用頻遇值作用準(zhǔn)永久值作用準(zhǔn)永久值作用頻遇值作用頻遇值作用準(zhǔn)永久值作用準(zhǔn)永久值2009.112009.11 長沙長沙“頻繁出現(xiàn)頻繁出現(xiàn)”95%概率分位概率分位“經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)”50%概率分位概率分位頻率（概率密度）足夠長觀測期內(nèi)的數(shù)據(jù)擬合曲線作用準(zhǔn)永久值 頻遇值 標(biāo)準(zhǔn)值作用的統(tǒng)計(jì)曲線及代表值示意中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系推算的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率密度(部分可變和偶然作用)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載n 永久作用標(biāo)準(zhǔn)值n 可變作用根據(jù)不同的極限狀態(tài)和組合方式分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值 正常使用極限狀態(tài)(按短期效應(yīng)組合

7、設(shè)計(jì))頻遇值 頻遇值標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)1 正常使用極限狀態(tài)(按長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì))準(zhǔn)永久值 準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)2 按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值n 偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值n 鐵路橋梁各類荷載只有“標(biāo)準(zhǔn)值”第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載uuuuuuu橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載結(jié)構(gòu)自身重力和附屬設(shè)備等外加重力橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載由支座傳遞下來的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩臺自身重力、土壓力和水壓（浮）力等結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)體積材料容重（重力密度）土的重力及土側(cè)壓力計(jì)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)水浮力指由地表水或

8、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（自下而上的）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(jì)中考慮水浮力在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能時，預(yù)加力當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力時，預(yù)加力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮其次效應(yīng)在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮及徐變作用的影響是長期存在的?；A(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的土對下部結(jié)構(gòu)的土對下部結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力側(cè)壓力2009.112009.11 長沙長沙超靜定結(jié)構(gòu)中超靜定結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)變位基礎(chǔ)變位會產(chǎn)生附加內(nèi)力會產(chǎn)生附加內(nèi)力中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系

9、第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載附屬結(jié)構(gòu)（鋪裝、護(hù)欄等）的附屬結(jié)構(gòu)（鋪裝、護(hù)欄等）的附加重力附加重力，二期恒載，二期恒載受力結(jié)構(gòu)（梁）的受力結(jié)構(gòu)（梁）的自重自重，一期恒載，一期恒載墩臺自重墩臺自重混凝土的混凝土的收縮徐變收縮徐變會產(chǎn)生變形，會產(chǎn)生變形，超靜定結(jié)構(gòu)中還會產(chǎn)生內(nèi)力超靜定結(jié)構(gòu)中還會產(chǎn)生內(nèi)力預(yù)加力預(yù)加力，視為恒載或，視為恒載或結(jié)構(gòu)抗力的一部分結(jié)構(gòu)抗力的一部分第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載常用材料的重力密度第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載u車輛活載橋梁承受的機(jī)動交通活載鐵路橋列車活載；公路橋各類汽車活載；公鐵兩用

10、橋列車活載+汽車活載u標(biāo)準(zhǔn)活載設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用的車輛活載（車輛活載的種類繁多，故需對車輛活載進(jìn)行調(diào)查分析和綜合概括，并按照安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則加以規(guī)范確定）u 靜活載不包含沖擊力的車輛活載。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 發(fā)展情況：1938年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)，1951年制訂了中Z活載標(biāo)準(zhǔn)，1975年對中Z活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。 中活載（模擬荷載）由普通活載與特殊活載組成，適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距1435 mm的干線鐵路 地方窄軌（軌距762mm）的標(biāo)準(zhǔn)，與中活載圖式相同但數(shù)值大幅減少 專用鐵路的活載標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體情況確定2009.112009.11 長沙長沙局部構(gòu)件局部構(gòu)件

11、結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)整體中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 考察實(shí)際運(yùn)行的列車及其發(fā)展趨勢，中活載標(biāo)準(zhǔn)已不適用。（2000年前蒸汽機(jī)車已停運(yùn)，內(nèi)燃和電力機(jī)車得到廣泛應(yīng)用；貨車的重載軸重時常高于機(jī)車的軸重） 我國新的列車活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟（UIC）制訂的活載標(biāo)準(zhǔn)較為一致。 我國高速鐵路列車活載標(biāo)準(zhǔn)：ZK活載2009.112009.11 長沙長沙0.8*UIC中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系等級等級I級級II級級III級級IV級級V級級系統(tǒng)類型高運(yùn)量地鐵大運(yùn)量地鐵中運(yùn)量輕軌次中運(yùn)量輕軌低運(yùn)量輕軌適用車輛類型適用車輛類型A型車型車B型車型車C-、型車型車C

12、-型車型車現(xiàn)代有軌電車現(xiàn)代有軌電車最大客運(yùn)量（單向小時人次）4.5-7.5萬3.0-5.5萬1.0-3.0萬0.8-2.5萬0.6-1.0萬線路形態(tài)隧道為主隧道為主地面或高架地面為主地面路用情況專用專用專用隔離或少量混用混用為主車輛寬度（車輛寬度（m）3.02.82.62.62.6最大軸重（最大軸重（t）161411109最大時速（km/h） 801008080704560軌距（mm）14351435143514351435列車最多車輛編組686846242第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載城市軌道交通技術(shù)等級表（共V級）城市軌道交通技術(shù)規(guī)范（GB50490-2009）第第2 2章章 橋

13、梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載C型車型車B型車型車A型車型車第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載某中低速磁浮試驗(yàn)線（舉例）某中低速磁浮試驗(yàn)線（舉例）uuu參照高速磁浮交通設(shè)計(jì)規(guī)范、中低速磁浮交通設(shè)計(jì)規(guī)范(征求意見稿)根據(jù)車型確定活載圖式及大小注意三種不同的作用狀態(tài)公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路汽車荷載等級公路I級公路I級公路I級公路II級公路II級公路II級第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載荷載等級荷載等級分為公路I級、公路II級，其選用與公路等級有關(guān)汽車荷載汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成，兩者的作用不得疊加車道荷載車道荷載基于現(xiàn)場測定及作用效應(yīng)對比分析確定的虛擬荷載，用

14、于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算，公路I級和公路II級采用不同的車道荷載車輛荷載車輛荷載適用于結(jié)構(gòu)局部加載、涵洞、橋臺等情況的車輛模擬荷載，公路I級和公路II級采用相同的車輛荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載P PK K180180 kNkN，L LK K55 m mP PK K360360 kNkN，L LK K5050 m mP PK K值采用直線內(nèi)插法確定，值采用直線內(nèi)插法確定，5 5 m mL LK K5050 m m 時，時，計(jì)算剪力效應(yīng)時，計(jì)算剪力效應(yīng)時，P PK K應(yīng)乘以系數(shù)應(yīng)乘以系數(shù) 1.21.2q qK K10.510.5 kN/mkN/m公路公路IIII級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值級的

15、均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q qK K和集中荷和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值載標(biāo)準(zhǔn)值 P PK K均按公路均按公路級車道荷載的級車道荷載的0.750.75 倍考慮倍考慮中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系公路I級PK公路I級qK公路II級PK和qK行車道？車道荷載車道荷載一座橋梁一座橋梁的車道荷的車道荷載的加載載的加載倍數(shù)由設(shè)倍數(shù)由設(shè)計(jì)車道數(shù)計(jì)車道數(shù)決定決定2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載車輛荷載的立面布置車輛荷載的平面尺寸單位：kN，m第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載車輛荷載的橫向布置（單位：m）車輛荷載的橫向布置示例第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 規(guī)

16、定：對雙車道以上的公路橋，需要考慮車道荷載的多車道橫向折減。 橫向折減的理由：在橋梁設(shè)計(jì)中，為方便計(jì)，各個車道上的車輛活載都是按最不利加載位置布置的，而實(shí)際交通情況并非如此。 橫向折減的方式：總的車道荷載橫向折減系數(shù) 橫向折減系數(shù)的含義：在多車道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，不同車道上的車道荷載同時處于最不利位置的可能性大小。 橫向折減系數(shù)的大?。号c設(shè)計(jì)的車道數(shù)有關(guān)。設(shè)計(jì)車道數(shù)橫向折減系數(shù)21.0030.7840.6750.6060.5570.5280.50第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載對鐵路橋梁的主要構(gòu)件：uuu單線：不考慮折減雙線：取雙線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的90

17、%（0.9）三線及以上者：取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80%（0.8）對僅承受局部活載的構(gòu)件，不考慮折減對公鐵兩用橋，如何折減？計(jì)算跨徑L0（m）縱向折減系數(shù)150L04000.97400L06000.96600L08000.95800L010000.94L010000.93第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載折減理由折減理由：制定車道荷載標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)查統(tǒng)計(jì)重車居多并呈擁擠狀態(tài)，隨：制定車道荷載標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)查統(tǒng)計(jì)重車居多并呈擁擠狀態(tài)，隨著跨度的增加，實(shí)際情況會有所緩解著跨度的增加，實(shí)際情況會有所緩解跨徑取值跨徑取值：對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計(jì)算跨徑（主跨）進(jìn)行縱向折減：對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計(jì)算跨徑（主

18、跨）進(jìn)行縱向折減鐵路橋梁鐵路橋梁：無此規(guī)定。對超大跨度橋梁，由于列車長度的限制，鐵路活：無此規(guī)定。對超大跨度橋梁，由于列車長度的限制，鐵路活載效應(yīng)占總的荷載效應(yīng)的比重則會逐步減小載效應(yīng)占總的荷載效應(yīng)的比重則會逐步減小2009.112009.11 長沙長沙 系系 系 加載較為繁瑣，可采用等代荷載等代荷載（或稱換算均布荷載換算均布荷載）取代。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載加載加載就是按最不利原則最不利原則布置車輛活載，通過結(jié)構(gòu)分析計(jì)算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力和變位）的最不利值。均布荷載，可任意截取，同號影響線滿布一般做法一般做法先計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移影響線影響線，然后布載布載并加載加載。對均布荷

19、載，為荷載集度與對應(yīng)區(qū)段影響線面積的乘積；對集中荷載，為荷載大小與對應(yīng)影響線縱坐標(biāo)值的乘積。車道荷載加載車道荷載加載布載時，應(yīng)將其中的均布荷載qK（任意長度，任意截?。M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PK只布置在相應(yīng)影響線中的一個影響線最大峰值處。（例子）公路車輛荷載公路車輛荷載和鐵路中活載加載鐵路中活載加載使用輪系荷載輪系荷載直接加載并通過試算（窮舉法）的方法找出最不利值。當(dāng)采用手工計(jì)算時，直接使用輪 荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載現(xiàn)象結(jié)構(gòu)振動比靜活載原因線路車輛結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)動力結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析學(xué)分析簡化：簡化：沖擊力沖擊力沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)（ ）動力問題簡化為

20、靜力問題Yd maxYj max =的效應(yīng)大荷載試驗(yàn)沖擊作用沖擊作用分析手段確定確定 ab + L =鐵路橋梁結(jié)構(gòu)剛度公路橋梁結(jié)構(gòu)基頻當(dāng)當(dāng)f 1.5Hz時，時， 0.05當(dāng)當(dāng)1.5Hz f 14Hz時，時， 0.1767f0.0157當(dāng)當(dāng)f 14Hz時，時， 0.45EIcmc2l 2f =13 .6162l 2f1 =舉例簡支梁橋豎彎基頻EIc 連續(xù)梁橋豎彎基頻（對正彎矩及剪力）mc更趨合理沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為車輛活載標(biāo)準(zhǔn)值沖擊系數(shù)，車輛活載總效應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值（1+）第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載鐵路橋梁明橋面：4kN/m2。鐵路橋梁道砟橋面：距離梁中心2.45m以內(nèi)的人行道，取10 kN/

21、m2；距離梁中心2.45m以外的人行道，取4 kN/m2。公路橋梁人群荷載集度：3kN/m2（L0 50m）， 2.5kN/m2（L0150m），其間線性內(nèi)插；城市郊區(qū)行人密集地區(qū)取上述值的1.15倍。專用人行橋：3.5kN/m2。人行道板：以4kN/m2 （公）或1.5 kN（鐵）的荷載進(jìn)行檢算。欄桿：按0.75kN/m考慮水平推力。立柱和扶手：按1.0kN/m考慮豎向力。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載離心力離心力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。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。離心力的大小離心力的大小車輛活載（不計(jì)沖擊力）乘以車輛

22、活載（不計(jì)沖擊力）乘以離心力系數(shù)離心力系數(shù)C CC C值按下式計(jì)算：值按下式計(jì)算：C =式中式中V V設(shè)計(jì)行車速度（設(shè)計(jì)行車速度（km/hkm/h）；）；R R曲線半徑（曲線半徑（m m）。）。離心力的著力點(diǎn)離心力的著力點(diǎn)在橋面以上在橋面以上1.2m1.2m處（公路橋）或軌頂面上處（公路橋）或軌頂面上2m2m處（鐵路處（鐵路橋）。橋）。V 2127RF = k k k W AFwh橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）Wd設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓 （kN/m2）（由基本風(fēng)速和風(fēng)壓推算得出）第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載k1 風(fēng)載阻力系數(shù)（與結(jié)構(gòu)有關(guān)）k3 地形、地理?xiàng)l件系數(shù)（與環(huán)境有關(guān)）Awh 結(jié)構(gòu)橫向迎風(fēng)

23、面積（m2）（與構(gòu)造有關(guān)）Tay Bridge 1879空氣運(yùn)動形成風(fēng)，當(dāng)風(fēng)受到橋梁阻礙時，橋梁就承受到風(fēng)壓（荷載）。對大跨柔性斜拉橋、懸索橋以及高塔高墩等，尤其需要考慮風(fēng)荷載。順風(fēng)向風(fēng)壓和橫風(fēng)向風(fēng)壓順風(fēng)向風(fēng)壓：平均風(fēng)壓（靜力，簡化）和脈動風(fēng)壓（動力，仿真）公路橋橫橋向風(fēng)荷載按下式計(jì)算wh 0 1 3 d wh公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范k0 設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)（與橋梁重要性有關(guān)）鐵路橋風(fēng)荷載計(jì)算類同Volga River bridge 2010第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 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（或阻力）而在路面（或軌道）與車輪之間發(fā)生的

24、滑動摩擦力。 制動力或牽引力是墩臺設(shè)計(jì)的重要水平荷載，是作用在橋上的縱向水平力，但兩者的作用方向相反。 采用簡化辦法進(jìn)行計(jì)算。 對鐵路橋，規(guī)定列車制動力或牽引力按豎向靜活載的重力的10%計(jì)算，其作用點(diǎn)在軌頂以上2m處。 公路橋梁中只考慮制動力。一個設(shè)計(jì)車道上的制動力為車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%，同向行駛雙車道：兩倍；同向行駛?cè)嚨溃?.34倍；同向行駛四車道：2.68倍。對雙向車道的公路橋，取值是否合理？第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 溫度作用因氣溫的變化而引起的結(jié)構(gòu)變形及附加力。 溫度的變化： (年)均勻溫度和梯度溫度(溫差)。均勻溫度對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響梯

25、度溫度對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的影響 均勻溫度的變化幅度：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，變化幅度自結(jié)構(gòu)合龍時的溫度算起。 公路橋豎向梯度溫度的變化曲線，見圖。 鐵路橋的豎向、橫向梯度溫度曲線 各種材料的線膨脹系數(shù)，按規(guī)范取值。公路橋梁豎向梯度溫度（尺寸單位：mm） 計(jì)算公式：第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 現(xiàn)象位于河流中的橋墩（臺）會受到流水壓力的作用。 原因橋墩上游迎水一側(cè)會形成高壓區(qū)，下游一側(cè)會形成低壓區(qū)。這種前后壓力差便構(gòu)成水流對橋墩的壓力。 特點(diǎn)流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值與橋墩的截面形狀、表面粗糙率、水流流速 流水（洪水）會加劇基底沖刷，或誘發(fā)泥石流，導(dǎo)致橋梁

26、災(zāi)害。V 22g和形態(tài)等有關(guān)。P = KA德陽石亭江鐵路橋，2010中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系四川崇州市懷遠(yuǎn)大橋，20102009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載西安灞河鐵路橋 2002成都華陽通濟(jì)橋 2010中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系四川安縣先林大橋 2010河南欒川伊河橋 20102009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 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，考慮冰壓力的作用。 冰壓力分類： 河流流冰（因順流而下、撞擊橋墩而）產(chǎn)生的動壓力； 由于風(fēng)及水流作用于（

27、常在水庫內(nèi)形成的）大面積冰層產(chǎn)生的靜壓力； 冰覆蓋層受溫度影響膨脹（且受到約束）時產(chǎn)生的靜壓力； 冰堆整體推移產(chǎn)生的靜壓力； 冰層因水位升降產(chǎn)生的豎向作用力。 計(jì)算公式： 按橋規(guī)辦理，但應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行分析Fi = mCtbtRik第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 地震引起的橋梁振動由于地震波在土中傳播，使震區(qū)發(fā)生地面運(yùn)動；橋梁基礎(chǔ)首先受到外加的強(qiáng)迫運(yùn)動，并導(dǎo)致整個橋梁的振動。 地震力（作用）主要指強(qiáng)烈的地面運(yùn)動引起的結(jié)構(gòu)自身的慣性力（加速度與質(zhì)量的乘積），其大小與地面運(yùn)動程度、結(jié)構(gòu)動力特性、橋梁所在的地質(zhì)情況等有關(guān)。 震害是橋梁面臨

28、的主要自然災(zāi)害（涉及面廣，破壞嚴(yán)重）。汶川地震：百花大橋2009.112009.11 長沙長沙汶川地震：小漁洞大橋汶川地震汶川地震造成國省干線造成國省干線10余座橋梁徹底垮塌，余座橋梁徹底垮塌，670座橋梁嚴(yán)重受損。座橋梁嚴(yán)重受損。中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系gmax = khW第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 震級：里氏（Richter），地震的強(qiáng)弱（釋放能量的大?。畲?.5級（唐山7.8級，汶川8.0級，日本9.0級）烈度：麥?zhǔn)希∕ercalli），地震對地面結(jié)構(gòu)的破壞程度，分為12級（基本烈度，按地區(qū)劃分）設(shè)計(jì)烈度：抗震設(shè)計(jì)中所采用的地震基本烈度（小于7度不考慮），可

29、以大于（或小于）建橋地區(qū)的基本烈度。，2001年起，采用烈度的描述：水平地震系數(shù) kh = & gmax g地震動峰值加速度系數(shù)代替。地震力計(jì)算方法：靜力法、反應(yīng)譜法，動態(tài)時程法地震動峰值加速度系數(shù)（g）地震基本烈度0.050.050.100.150.200.300.40地震基本烈度與地震動峰值加速度系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系W &gF = m& gmax =&F = khW由結(jié)構(gòu)基本運(yùn)動方程沿時間歷程進(jìn)行積分求解結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的方法公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/TB02-01-2008） 城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ166-201

30、1）鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50111-2006 ）第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 船舶的撞擊作用碰撞過程十分復(fù)雜，簡化計(jì)算環(huán)境因素（風(fēng)浪、氣候、水流等）船舶特性（類型、尺寸、速度、裝載情況、船體強(qiáng)度和剛度等）結(jié)構(gòu)特性（尺寸、形狀、材料、質(zhì)量和抗力等） 船舶撞擊作用計(jì)算WC1 +C2 V sin內(nèi)河：靜力法（假定全部動能轉(zhuǎn)化為靜力功） F = v 鐵路橋：計(jì)算公式；公路橋：給定標(biāo)準(zhǔn)值近海（海灣海峽）：綜合確定標(biāo)準(zhǔn)值（公路橋）u漂流物的撞擊作用難以預(yù)測，計(jì)算困難主要針對非通航的河流注意漂流物的阻水作用河南欒川世德吊橋，2010第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)

31、計(jì)荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載美國陽光高架橋，1980年5月9號被一貨輪撞擊，死35人廣東九江大橋2007年6月15日撞毀一聯(lián)引橋，死9人1987年4月新橋開通？第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 橋梁護(hù)欄，跨線橋橋墩等，需考慮汽車的撞擊作用。 汽車撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值在車輛行駛方向取 1 000 kN，在車輛行駛垂直方向取 500 kN，兩個方向的撞擊力不得同時考慮，撞擊力作用于行車道以上 1.2 m 處。 對于設(shè)有防撞設(shè)施的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可視防撞設(shè)施的防撞能力，對汽車撞擊標(biāo)準(zhǔn)值予以折減。四川內(nèi)宜高速貨車撞垮天橋2011.082009.112009.11 長沙長沙水泥罐車撞傷京珠高

32、速（湖南）橋梁 2009.04中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五荷載名稱不與該荷載同時參與組合的荷載汽車制動力流水壓力，冰壓力，支座摩阻力流水壓力汽車制動力，冰壓力冰壓力汽車制動力，流水壓力支座摩阻力汽車制動力第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 作用效應(yīng)組合各種作用效應(yīng)的取舍以及作用效應(yīng)的線性疊加 組合原則 依據(jù)：按照相關(guān)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行組合 方法：必需考慮各種作用效應(yīng)的取舍以及它們同時作用的可能性 目的：找出橋梁在施工和運(yùn)營時的最不利受力狀態(tài)（1 1）主力組合）主力組合（2 2）主）主+ +附組合附組合（3 3）主）主+ +特殊荷

33、載組合特殊荷載組合恒載活載恒載活載恒載活載附加力恒載活載附加力恒載活載特殊荷載恒載活載特殊荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載鐵路橋的荷載組合方式鐵路橋的荷載組合方式說明說明 組合中的恒載等并不是荷載表中所列的所有恒載項(xiàng)，而是其中需要參與組合的一項(xiàng)或幾項(xiàng)；對活載、附加力、特殊荷載，也是如此。 僅考慮主力與一個方向（橫橋向或順橋向）的附加力組合。 鐵路橋設(shè)計(jì)基于容許應(yīng)力法，其荷載組合是各項(xiàng)荷載效應(yīng)的直接疊加（無分項(xiàng)系數(shù)）。 上述前兩點(diǎn)也適用于公路橋。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載公路橋采用基于結(jié)構(gòu)可靠性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，分別按承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限

34、狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合。根據(jù)不同種類的作用及其對橋涵的影響、橋涵所處的環(huán)境條件，考慮以下三種設(shè)計(jì)狀況三種設(shè)計(jì)狀況：極極限限狀狀態(tài)態(tài)1持久狀況持久狀況 指橋涵使用過程中長期承受結(jié)構(gòu)重力、汽車荷載等作用的狀況。在該狀況下，應(yīng)進(jìn)行承載能力和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。2短暫狀況短暫狀況 指橋涵施工過程中承受臨時性作用的狀況。在該狀況下，僅要求進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，必要時才進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。3偶然狀況偶然狀況 指橋涵使用過程中可能偶然遭受的地震等狀況。在該狀況下，僅要求進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)狀狀況況運(yùn)營階段施工階段偶然情況第第2 2章章

35、橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載在按持久狀況+承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，按照結(jié)構(gòu)可能破壞的嚴(yán)重程度，將公路橋涵劃分為三個設(shè)計(jì)安全等級，根據(jù)不同等級，擬定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)與作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值相乘公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)橋涵結(jié)構(gòu)分類特大橋，重要大橋大橋，中橋，重要小橋小橋，涵洞2009.112009.11 長沙長沙設(shè)計(jì)安全等級一級二級三級結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 01.11.00.9中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載作用效應(yīng)基本組合作用效應(yīng)基本組合承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，永久作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)的組合作用效應(yīng)

36、偶然組合作用效應(yīng)偶然組合承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合作用短期效應(yīng)組合作用短期效應(yīng)組合正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)的組合作用長期效應(yīng)組合作用長期效應(yīng)組合正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，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)的組合作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)作用頻遇值效應(yīng)作用頻遇值效應(yīng)作用分項(xiàng)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)作用分項(xiàng)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)頻遇值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)頻遇值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)準(zhǔn)永久值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)準(zhǔn)永久值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)不不同同的的作作用用效效應(yīng)應(yīng)組組合合方

37、方式式不不同同的的作作用用效效應(yīng)應(yīng)作用效應(yīng)作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值組合設(shè)計(jì)值組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)極限極限狀態(tài)狀態(tài)作用效應(yīng)作用效應(yīng)組合名稱組合名稱作用及作用效應(yīng)作用及作用效應(yīng)設(shè)計(jì)狀況設(shè)計(jì)狀況永久作用永久作用可變作用可變作用偶然作用偶然作用持久持久短暫短暫偶然偶然承載承載能力能力極限極限狀態(tài)狀態(tài)基本組合基本組合設(shè)計(jì)值效應(yīng)設(shè)計(jì)值效應(yīng)設(shè)計(jì)值效應(yīng)設(shè)計(jì)值效應(yīng)偶然組合偶然組合標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)某種代表值效某種代表值效應(yīng)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)應(yīng)正常正常使用使用極限極限狀態(tài)狀態(tài)短期效應(yīng)組短期效應(yīng)組合合標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)頻遇值效應(yīng)頻遇值效應(yīng)長期效應(yīng)組長期效應(yīng)組合合標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)準(zhǔn)永久值效應(yīng)準(zhǔn)永久值效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算組強(qiáng)度計(jì)算

38、組合合標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載作用效應(yīng)組合的不同方式及與設(shè)計(jì)狀況的關(guān)系作用效應(yīng)組合的不同方式及與設(shè)計(jì)狀況的關(guān)系只在基本組合中，考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、作用分項(xiàng)系數(shù)和組合分項(xiàng)系數(shù)（1）在偶然組合中，只考慮一種偶然作用第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載永久作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)可變作用（汽車）設(shè)計(jì)值效應(yīng)其他可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)作用組合系數(shù)作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)其他可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)汽車荷載效應(yīng)（計(jì)入沖擊力）作用分項(xiàng)系數(shù)Q1=1.4自重恒載效應(yīng)作用分項(xiàng)系數(shù)G1=1.2溫度作用效應(yīng)作用組合系數(shù)c=0.

39、8,0.7,0.6,0.5作用分項(xiàng)系數(shù)Qj=1.4舉例作用分項(xiàng)系數(shù)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載可變作用/頻遇值效應(yīng)永久作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)自重恒載效應(yīng)可變作用頻遇值系數(shù)1=0.7可變作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)汽車荷載（不計(jì)沖擊力）中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值舉例2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載可變作用/準(zhǔn)永久值效應(yīng)可變作用準(zhǔn)永久值系數(shù)2=0.4可變作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)汽車荷載（不計(jì)沖擊力）中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系永久作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)自重恒載效應(yīng)長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值舉例2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章

40、 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載正常使用極限狀態(tài)，持久狀況或短暫狀況正常使用極限狀態(tài)，持久狀況或短暫狀況作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值永久作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)可變作用/標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)舉例2009.112009.11 長沙長沙汽車荷載（計(jì)沖擊力）吊機(jī)荷載（乘以1.15系數(shù)）中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系自重恒載效應(yīng)自重恒載效應(yīng)持久狀況持久狀況短暫狀況短暫狀況第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載滑坡滑坡泥石流泥石流滾石滾石海洋環(huán)海洋環(huán)境作用境作用第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載本章小結(jié)本章小結(jié)1.1.公路、鐵路橋梁荷載分類公路、鐵路橋梁荷載分類2.2.鐵路主要活載和公路汽車荷載鐵路主要活載和公路汽車荷載3

41、.3.制動力和離心力制動力和離心力4.4.溫度作用溫度作用5.5.地震響應(yīng)的計(jì)算方法地震響應(yīng)的計(jì)算方法6.6.公路和鐵路荷載組合的異同公路和鐵路荷載組合的異同第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第二章第二章一二三四五2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁結(jié)構(gòu)需安全承受人類活動及環(huán)境變化所施橋梁結(jié)構(gòu)需安全承受人類活動及環(huán)境變化所施加的影響，這樣的影響可統(tǒng)稱為加的影響，這樣的影響可統(tǒng)稱為“作用作用”作用的作用的類型、大小、方式類型、大小、方式的確定是否得當(dāng)，的確定是否得當(dāng)，既關(guān)系到橋梁安全，

42、也關(guān)系到橋梁建設(shè)費(fèi)用既關(guān)系到橋梁安全，也關(guān)系到橋梁建設(shè)費(fèi)用為便于橋梁設(shè)計(jì)，需要制訂相關(guān)的作用或荷載為便于橋梁設(shè)計(jì)，需要制訂相關(guān)的作用或荷載標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的，而這些標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的綜合介紹公路、鐵路橋各類作用及其組合的基綜合介紹公路、鐵路橋各類作用及其組合的基本本概念概念和計(jì)算原則，實(shí)際應(yīng)用時按和計(jì)算原則，實(shí)際應(yīng)用時按規(guī)范規(guī)范辦理辦理第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載施加在結(jié)構(gòu)上的施加在結(jié)構(gòu)上的力力引起結(jié)構(gòu)外加變形、引起結(jié)構(gòu)外加變形、約束改變的約束改變的原因原因直接作用（直接作用（荷載荷載）間接作用間接作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力的反應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的反應(yīng)結(jié)構(gòu)對所受作用的反應(yīng)結(jié)構(gòu)對所受作

43、用的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變位的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變位的反應(yīng)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載永久作用永久作用可變作用可變作用恒載恒載活載活載+附加力附加力偶然作用偶然作用特殊荷載特殊荷載永久作用偶然作用可變作用結(jié)構(gòu)使用期作用公路橋梁各作用隨時間變化的性質(zhì)（示意）鐵路橋梁公路橋梁公路、鐵路橋梁作用分類對比第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載永久作用永久作用結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）預(yù)加力預(yù)加力土的重力土的重力土側(cè)壓力土側(cè)壓力混凝土收縮及徐變作用混凝土收縮及徐變作用可變作用可變作用汽車荷載汽車荷載+汽車沖擊力汽車沖擊力汽車離心力汽車離心力汽車引起的土側(cè)壓力汽車引起的土側(cè)壓力人群荷

44、載人群荷載汽車制動力汽車制動力偶然作用偶然作用地震作用地震作用船舶或漂流物的撞擊作用船舶或漂流物的撞擊作用汽車撞擊作用汽車撞擊作用列車牽引力水的浮力水的浮力基礎(chǔ)變位作用基礎(chǔ)變位作用風(fēng)荷載風(fēng)荷載流水壓力流水壓力冰壓力冰壓力溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用支座摩阻力支座摩阻力鐵路橋無此項(xiàng)施工荷載列車脫軌荷載長鋼軌斷軌力列車橫向搖擺力長鋼軌縱向水平力凍脹力對公鐵兩用橋，如何選擇作用及其大?。?009.112009.11 長沙長沙作用分類作用名稱作用分類作用名稱永久作用結(jié)構(gòu)重力可變作用汽車荷載預(yù)加力汽車沖擊力土的重力汽車離心力土側(cè)壓力汽車引起的土壓力混凝土收縮和徐變作用人群

45、荷載水浮力汽車制動力基礎(chǔ)變位影響風(fēng)荷載偶然作用地震作用流水壓力船只或漂流物撞擊作用冰壓力汽車撞擊作用溫度作用公路橋梁荷載公路橋梁荷載2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載鐵路橋梁荷載鐵路橋梁荷載荷載分類恒載主力荷載分類附加力特殊荷載荷載名稱結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重預(yù)加力混凝土收縮和徐變影響土壓力靜水壓力及水浮力基礎(chǔ)變位影響列車豎向靜活載公路活載列車豎向動力作用長鋼軌縱向水平力離心力橫向搖擺力荷載名稱制動力或牽引力風(fēng)力流水壓力冰壓力溫度變化作用凍脹力列車脫軌荷載船只撞擊力汽車撞擊力施

46、工臨時荷載地震力長鋼軌斷軌力活載土壓力人行道荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載用于所有作用用于所有作用僅用于可變作用僅用于可變作用作用標(biāo)準(zhǔn)值作用標(biāo)準(zhǔn)值作用頻遇值作用頻遇值作用準(zhǔn)永久值作用準(zhǔn)永久值作用頻遇值作用頻遇值作用準(zhǔn)永久值作用準(zhǔn)永久值2009.112009.11 長沙長沙“頻繁出現(xiàn)頻繁出現(xiàn)”95%概率分位概率分位“經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)”50%概率分位概率分位頻率（概率密度）足夠長觀測期內(nèi)的數(shù)據(jù)擬合曲線作用準(zhǔn)永久值 頻遇值 標(biāo)準(zhǔn)值作用的統(tǒng)計(jì)曲線及代表值示意中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系推算的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率密度(部分可變和偶然作用)第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載n

47、 永久作用標(biāo)準(zhǔn)值n 可變作用根據(jù)不同的極限狀態(tài)和組合方式分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值 正常使用極限狀態(tài)(按短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì))頻遇值 頻遇值標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)1 正常使用極限狀態(tài)(按長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì))準(zhǔn)永久值 準(zhǔn)永久值標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)2 按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值n 偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值n 鐵路橋梁各類荷載只有“標(biāo)準(zhǔn)值”第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載uuuuuuu橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載結(jié)構(gòu)自身重力和附屬設(shè)備等外加重力橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載由支座傳遞下來的上部結(jié)構(gòu)的重力、墩臺自身重力、土壓力和水壓（?。?/p>

48、力等結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)體積材料容重（重力密度）土的重力及土側(cè)壓力計(jì)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)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（自下而上的）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(jì)中考慮水浮力在檢算結(jié)構(gòu)的使用性能時，預(yù)加力當(dāng)視為恒載；在檢算結(jié)構(gòu)的承載能力時，預(yù)加力不作為恒載，但把預(yù)應(yīng)力鋼筋視為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮其次效應(yīng)在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮及徐變作用的影響是長期存在的?；A(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的土對下部結(jié)構(gòu)的土對下部結(jié)

49、構(gòu)的側(cè)壓力側(cè)壓力2009.112009.11 長沙長沙超靜定結(jié)構(gòu)中超靜定結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)變位基礎(chǔ)變位會產(chǎn)生附加內(nèi)力會產(chǎn)生附加內(nèi)力中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載附屬結(jié)構(gòu)（鋪裝、護(hù)欄等）的附屬結(jié)構(gòu)（鋪裝、護(hù)欄等）的附加重力附加重力，二期恒載，二期恒載受力結(jié)構(gòu)（梁）的受力結(jié)構(gòu)（梁）的自重自重，一期恒載，一期恒載墩臺自重墩臺自重混凝土的混凝土的收縮徐變收縮徐變會產(chǎn)生變形，會產(chǎn)生變形，超靜定結(jié)構(gòu)中還會產(chǎn)生內(nèi)力超靜定結(jié)構(gòu)中還會產(chǎn)生內(nèi)力預(yù)加力預(yù)加力，視為恒載或，視為恒載或結(jié)構(gòu)抗力的一部分結(jié)構(gòu)抗力的一部分第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載常用材料的重力密度第第2

50、2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載一二三四五第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載u車輛活載橋梁承受的機(jī)動交通活載鐵路橋列車活載；公路橋各類汽車活載；公鐵兩用橋列車活載+汽車活載u標(biāo)準(zhǔn)活載設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用的車輛活載（車輛活載的種類繁多，故需對車輛活載進(jìn)行調(diào)查分析和綜合概括，并按照安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則加以規(guī)范確定）u 靜活載不包含沖擊力的車輛活載。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 發(fā)展情況：1938年公布中華活載標(biāo)準(zhǔn)，1951年制訂了中Z活載標(biāo)準(zhǔn)，1975年對中Z活載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，形成目前所用的中活載標(biāo)準(zhǔn)。 中活載（模擬荷載）由普通活載與特殊活載組成，適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距1435 mm的干線鐵路

51、 地方窄軌（軌距762mm）的標(biāo)準(zhǔn)，與中活載圖式相同但數(shù)值大幅減少 專用鐵路的活載標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體情況確定2009.112009.11 長沙長沙局部構(gòu)件局部構(gòu)件結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)整體中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 考察實(shí)際運(yùn)行的列車及其發(fā)展趨勢，中活載標(biāo)準(zhǔn)已不適用。（2000年前蒸汽機(jī)車已停運(yùn)，內(nèi)燃和電力機(jī)車得到廣泛應(yīng)用；貨車的重載軸重時常高于機(jī)車的軸重） 我國新的列車活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟（UIC）制訂的活載標(biāo)準(zhǔn)較為一致。 我國高速鐵路列車活載標(biāo)準(zhǔn)：ZK活載2009.112009.11 長沙長沙0.8*UIC中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系等級等級

52、I級級II級級III級級IV級級V級級系統(tǒng)類型高運(yùn)量地鐵大運(yùn)量地鐵中運(yùn)量輕軌次中運(yùn)量輕軌低運(yùn)量輕軌適用車輛類型適用車輛類型A型車型車B型車型車C-、型車型車C-型車型車現(xiàn)代有軌電車現(xiàn)代有軌電車最大客運(yùn)量（單向小時人次）4.5-7.5萬3.0-5.5萬1.0-3.0萬0.8-2.5萬0.6-1.0萬線路形態(tài)隧道為主隧道為主地面或高架地面為主地面路用情況專用專用專用隔離或少量混用混用為主車輛寬度（車輛寬度（m）3.02.82.62.62.6最大軸重（最大軸重（t）161411109最大時速（km/h） 801008080704560軌距（mm）14351435143514351435列車最多車輛編

53、組686846242第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載城市軌道交通技術(shù)等級表（共V級）城市軌道交通技術(shù)規(guī)范（GB50490-2009）第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載C型車型車B型車型車A型車型車第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載某中低速磁浮試驗(yàn)線（舉例）某中低速磁浮試驗(yàn)線（舉例）uuu參照高速磁浮交通設(shè)計(jì)規(guī)范、中低速磁浮交通設(shè)計(jì)規(guī)范(征求意見稿)根據(jù)車型確定活載圖式及大小注意三種不同的作用狀態(tài)公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路汽車荷載等級公路I級公路I級公路I級公路II級公路II級公路II級第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載荷載等級荷載等級分為公路I級

54、、公路II級，其選用與公路等級有關(guān)汽車荷載汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成，兩者的作用不得疊加車道荷載車道荷載基于現(xiàn)場測定及作用效應(yīng)對比分析確定的虛擬荷載，用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算，公路I級和公路II級采用不同的車道荷載車輛荷載車輛荷載適用于結(jié)構(gòu)局部加載、涵洞、橋臺等情況的車輛模擬荷載，公路I級和公路II級采用相同的車輛荷載第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載P PK K180180 kNkN，L LK K55 m mP PK K360360 kNkN，L LK K5050 m mP PK K值采用直線內(nèi)插法確定，值采用直線內(nèi)插法確定，5 5 m mL LK K5050 m m 時，時，計(jì)算

55、剪力效應(yīng)時，計(jì)算剪力效應(yīng)時，P PK K應(yīng)乘以系數(shù)應(yīng)乘以系數(shù) 1.21.2q qK K10.510.5 kN/mkN/m公路公路IIII級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q qK K和集中荷和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值載標(biāo)準(zhǔn)值 P PK K均按公路均按公路級車道荷載的級車道荷載的0.750.75 倍考慮倍考慮中南大學(xué)橋梁工程系中南大學(xué)橋梁工程系公路I級PK公路I級qK公路II級PK和qK行車道？車道荷載車道荷載一座橋梁一座橋梁的車道荷的車道荷載的加載載的加載倍數(shù)由設(shè)倍數(shù)由設(shè)計(jì)車道數(shù)計(jì)車道數(shù)決定決定2009.112009.11 長沙長沙第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載車輛荷載的立面布置車輛荷載的

56、平面尺寸單位：kN，m第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載車輛荷載的橫向布置（單位：m）車輛荷載的橫向布置示例第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載 規(guī)定：對雙車道以上的公路橋，需要考慮車道荷載的多車道橫向折減。 橫向折減的理由：在橋梁設(shè)計(jì)中，為方便計(jì)，各個車道上的車輛活載都是按最不利加載位置布置的，而實(shí)際交通情況并非如此。 橫向折減的方式：總的車道荷載橫向折減系數(shù) 橫向折減系數(shù)的含義：在多車道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，不同車道上的車道荷載同時處于最不利位置的可能性大小。 橫向折減系數(shù)的大?。号c設(shè)計(jì)的車道數(shù)有關(guān)。設(shè)計(jì)車道數(shù)橫向折減系數(shù)21.0030.7840.

57、6750.6060.5570.5280.50第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載對鐵路橋梁的主要構(gòu)件：uuu單線：不考慮折減雙線：取雙線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的90%（0.9）三線及以上者：取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80%（0.8）對僅承受局部活載的構(gòu)件，不考慮折減對公鐵兩用橋，如何折減？計(jì)算跨徑L0（m）縱向折減系數(shù)150L04000.97400L06000.96600L08000.95800L010000.94L010000.93第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載折減理由折減理由：制定車道荷載標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)查統(tǒng)計(jì)重車居多并呈擁擠狀態(tài)，隨：制定車道荷載標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)查統(tǒng)計(jì)重車居多并呈擁擠狀態(tài)，隨著跨度的增

58、加，實(shí)際情況會有所緩解著跨度的增加，實(shí)際情況會有所緩解跨徑取值跨徑取值：對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計(jì)算跨徑（主跨）進(jìn)行縱向折減：對多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，按最大計(jì)算跨徑（主跨）進(jìn)行縱向折減鐵路橋梁鐵路橋梁：無此規(guī)定。對超大跨度橋梁，由于列車長度的限制，鐵路活：無此規(guī)定。對超大跨度橋梁，由于列車長度的限制，鐵路活載效應(yīng)占總的荷載效應(yīng)的比重則會逐步減小載效應(yīng)占總的荷載效應(yīng)的比重則會逐步減小2009.112009.11 長沙長沙 系系 系 加載較為繁瑣，可采用等代荷載等代荷載（或稱換算均布荷載換算均布荷載）取代。第第2 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載加載加載就是按最不利原則最不利原則布置車輛活載，通過結(jié)構(gòu)分析計(jì)

59、算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力和變位）的最不利值。均布荷載，可任意截取，同號影響線滿布一般做法一般做法先計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移影響線影響線，然后布載布載并加載加載。對均布荷載，為荷載集度與對應(yīng)區(qū)段影響線面積的乘積；對集中荷載，為荷載大小與對應(yīng)影響線縱坐標(biāo)值的乘積。車道荷載加載車道荷載加載布載時，應(yīng)將其中的均布荷載qK（任意長度，任意截?。M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PK只布置在相應(yīng)影響線中的一個影響線最大峰值處。（例子）公路車輛荷載公路車輛荷載和鐵路中活載加載鐵路中活載加載使用輪系荷載輪系荷載直接加載并通過試算（窮舉法）的方法找出最不利值。當(dāng)采用手工計(jì)算時，直接使用輪 荷載第第2

60、 2章章 橋梁設(shè)計(jì)荷載橋梁設(shè)計(jì)荷載現(xiàn)象結(jié)構(gòu)振動比靜活載原因線路車輛結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)動力結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析學(xué)分析簡化：簡化：沖擊力沖擊力沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)（ ）動力問題簡化為靜力問題Yd maxYj max =的效應(yīng)大荷載試驗(yàn)沖擊作用沖擊作用分析手段確定確定 ab + L =鐵路橋梁結(jié)構(gòu)剛度公路橋梁結(jié)構(gòu)基頻當(dāng)當(dāng)f 1.5Hz時，時， 0.05當(dāng)當(dāng)1.5Hz f 14Hz時，時， 0.1767f0.0157當(dāng)當(dāng)f 14Hz時，時， 0.45EIcmc2l 2f =13 .6162l 2f1 =舉例簡支梁橋豎彎基頻EIc 連續(xù)梁橋豎彎基頻（對正彎矩及剪力）mc更趨合理沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為車輛活載標(biāo)準(zhǔn)值沖擊系數(shù)，車輛活載總效應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值（1+）第第2