第三部分(橋梁設計的作用)

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總論第三節(jié)橋梁設計的作用

作用

——施加于結構上的一組集中力或分布力，或引起結構外加變形或約束變形的原因。前者稱直接作用，也稱荷載，后者稱間接作用。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用偶然作用可變作用永久作用在結構使用期間，量值不隨時間而變化，或變化值與平均值比較可忽略不計的作用。結構使用期間出現的概率很小，一旦出現，其值很大且持續(xù)時間很短的作用。在結構使用期間，其量值隨時間變化，且其變化值與平均值比較不可忽略的作用。分類河北建筑工程學院土木工程學院編號作用分類作用名稱1永久作用

結構重力（包括結構附加重力）2

預加應力3

土的重力4

土側壓力5

混凝土收縮及徐變作用6

水的浮力7

基礎變位作用8可變作用

汽車荷載9

汽車沖擊力10

汽車離心力11

汽車引起的土側壓力12

人群荷載13

汽車制動力14

風荷載15

流水壓力16

冰壓力17溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用18

支座摩阻力19偶然作用

地震作用20

船只或漂流物撞擊作用21汽車撞擊作用分類河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用永久作用包括：結構重力、預加應力、土的重力、土側壓力、混凝土收縮及徐變作用、水的浮力和基礎變位作用等七種。結構物自身重力及橋面鋪裝、附屬設施等外加重力均屬于結構重力，它們可按照結構物的實際體積或設計擬定的體積乘以材料的容重計算。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用永久作用預加應力在結構正常使用極限狀態(tài)設計和使用階段構件應力計算時，應作為永久荷載來計算其主、次效應，并計入相應階段的預應力損失；在結構承載能力極限狀態(tài)設計時，預加應力不作為荷載，而將預應力鋼筋作為結構抗力的一部分。但在連續(xù)梁等超靜定結構中，仍需考慮預加力引起的次效應。對于超靜定的混凝土結構、鋼－混凝土組合結構等均應考慮混凝土的收縮和徐變作用的影響，預應力構件還涉及其預應力損失問題。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用可變作用1.汽車荷載

a、汽車荷載分為公路—Ⅰ級和公路—Ⅱ級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

b、汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用車道荷載

均布荷載標準值qk=10.5kN/m集中荷載標準值180kN～360kN注：

1.計算剪力效應時，集中荷載標準值PK應乘以1.2的系數。

2.公路-Ⅱ級車道荷載的標準值qk

和PK按公路-Ⅰ級車道荷載的0.75倍采用。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用車輛荷載

項目技術指標車輛重力標準值550前軸重力標準值30中軸重力標準值2×120后軸重力標準值2×140軸距3+1.4+7+1.4輪距1.8前輪著地寬度及長度0.3×0.2中、后輪著地寬度及長度0.6×0.2車輛外形尺寸(長×寬)15×2.5河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用橫向布置

橋面凈寬W(m)設計車道數n橫向折減系數單向行車雙向行車W<7.0—17.0≤W<10.56.0≤W<14.02110.5≤W<14.0—30.7814.0≤W<17.514.0≤W<21.040.6717.5≤W<21.0—50.6021.0≤W<24.521.0≤W<28.060.5524.5≤W<28.0—70.5228.0≤W<31.528.0≤W<35.080.50河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用大跨橋梁縱向折減

當橋梁計算跨徑大于150m時，應考慮計算荷載效應的縱向折減。

計算跨徑l（m）150≤l＜400400≤l＜600600≤l＜800800≤l＜1000l≥1000縱向折減系數0.970.960.950.940.93河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用可變作用2.汽車荷載的影響力a.汽車荷載沖擊力1.原因：汽車高速駛過橋梁、橋面不平整、發(fā)動機震動等會引起橋梁結構振動，從而造成內力增大，這種動力效應稱為沖擊作用。2.沖擊系數μ：汽車過橋時對橋梁結構產生的豎向動力效應的增大系數。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用a.汽車荷載沖擊力

3.計算方法：當f＜1.5Hz時，μ＝0.05

當1.5Hz＜f＜14Hz時，μ＝0.1767lnf–0.0157

當f＞14Hz時，μ＝0.45

當汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上時，μ＝0.3。

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總論第三節(jié)橋梁設計的作用b.離心力

位于曲線上的橋梁，當彎道橋的曲線半徑等于或小于250m時，應計算汽車荷載引起的離心力，汽車荷載的離心力標準值為車輛荷載標準值乘以離心力系數C計算。計算公式為：

計算多車道橋梁的汽車荷載離心力時，車輛荷載應按規(guī)定進行折減，離心力的著力點在橋面以上1.2m處。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用c.車輛荷載引起的土側壓力

車輛荷載作用在橋臺臺背或路堤擋土墻上，將引起臺背填土或擋土墻后填土的破壞棱體對橋臺或擋土墻的土側壓力。d.汽車制動力

原因：車輛減速或制動時為克服車輛的慣性力而在路面與車輛之間發(fā)生的滑動摩擦力。作用于橋跨結構的方向與行車方向一致。《橋規(guī)》規(guī)定：①一個設計車道時，按布置在加載長度上汽車重力的10%計算，但公路—I級汽車荷載制動力標準值不得小于165kN；公路—II級不得小于90kN。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用②多車道時要考慮橫向折減，同向行駛雙車道的汽車荷載制動力標準值為一個設計車道制動力標準值的兩倍；同向行駛三車道為一個設計車道的2.34倍；同向行駛四車道為一個設計車道的2.68倍。③制動力的作用點在設計車道橋面以上1.2m處，在計算墩臺時，可移至支座中心（鉸或滾軸中心），或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上；計算剛構橋、拱橋時，可移至橋面上，但不計因此而產生的豎向力和力矩。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用可變作用3.人群荷載取值：

城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋梁，人群荷載標準值取上述規(guī)定值的1.15倍。專用人行橋梁，人群荷載標準值為3.5kN/m2。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用3.人群荷載2.加載方式①在橫向應布置在人行道的凈寬度內，在縱向施加于使結構產生最不利荷載效應的區(qū)段內。②人行道板可以一塊板為單元，按標準值4.0kN/m2的均布荷載計算。③計算人行道欄桿時，作用在欄桿立柱頂上的水平推力標準值取0.75kN/m;作用在欄桿扶手上的豎向力標準值取1.0kN/m。

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總論第三節(jié)橋梁設計的作用4.其他可變作用(1)風荷載(2)流水壓力和流冰壓力(3)溫度作用(4)支座摩阻力河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用偶然作用1.地震作用

定義：指地震時強烈的地面運動引起的結構慣性力，它是隨機變化的動力荷載，其值的大小決定于地震強烈程度和結構的動力特性（頻率與阻尼等）以及結構或桿件的質量。

抗震設防要求以地震時地面最大水平加速度的統(tǒng)計值——即地震動峰值加速度確定。地震動峰值加速度系數＜0.05g0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g≥0.40g設計要求簡易設防抗震設計專門的抗震研究和設計河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用偶然作用2.船舶或漂流物的撞擊作用船只或漂流物撞擊力在有可能的條件下，應采用實測資料或模擬撞擊試驗進行計算，并籍此進行防撞設施的設計。

內河航道等級船舶噸級DWT（t）橫橋向撞擊作用（kN）順橋向撞擊作用（kN）一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七50150125河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用偶然作用3.汽車撞擊作用

撞擊力標準值在行駛方向取1000kN，與之垂直方向取為500kN，兩個方向不同時考慮；作用于行車道上1.2m處，直接分布于撞擊涉及的構件上。對于設有防撞設施的結構構件，可視設施的防撞能力予以折減，但折減后不應低于上述的1/6。

為防止或減少因撞擊產生的破壞，對易受到汽車撞擊的構件的相關部位應采取相應的構造措施，并增設鋼筋或鋼筋網。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用作用的組合組合原則：結構上可能同時出現的作用，才進行其效應的組合；當可變作用的出現對結構或結構桿件產生有利影響時，該作用不應參與組合；多個偶然作用不同時參與組合。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用作用的組合公路橋涵結構采用以可靠度理論為基礎的概率極限狀態(tài)設計法設計。兩種設計極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。持久狀態(tài)：橋涵建成后承受自重、汽車荷載等持續(xù)時間很長的狀況。該狀況下的橋涵應進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計。短暫狀態(tài)：橋涵施工過程中承受臨時性作用的狀況。該狀況下的橋涵僅作承載能力極限狀態(tài)設計，必要時才作正常使用極限狀態(tài)設計。偶然狀態(tài)：在橋涵使用過程中可能偶然出現的狀況。該狀況下的橋涵僅作承載能力極限狀態(tài)設計。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用作用的組合

承載能力極限狀態(tài)設計是以塑性理論為基礎，其設計原則即：荷載效應最不利組合的設計值與重要性系數的乘積，必須小于或等于結構抗力的設計值。

基本組合：永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應組合：河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用作用的組合偶然組合：永久作用的標準值效應與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值效應組合。偶然作用的效應分項系數取1.0；與偶然作用同時出現的可變作用，可根據觀測資料和工程經驗取用適當的代表值。地震作用標準值及其表達式按現行《公路工程抗震設計規(guī)范》規(guī)定采用。河北建筑工程學院土木工程學院

總論第三節(jié)橋梁設計的作用作用的組合

在公路橋梁結構中，對于需要進行正常使用極限狀態(tài)設計的結構，需要考慮可變作用的短期效應組合和長期效應組合，其可變作用代表值采用頻遇值和準永久值。眾所周知，正常使用極限狀態(tài)設計僅涉及結構構件的抗裂，裂縫寬度和撓度，其結構可靠度要比承載能力極限狀態(tài)低得多?？勺冏饔玫念l遇值是指結構上較頻繁出現的且量值較大的作用取值，但它比可變作用的標準值小，實際上由標準值乘以小于1.0的頻遇值系數φ1得到?？勺冏饔玫臏视谰弥凳侵冈诮Y構上經常出現的作用取值，但它比可變作用的頻遇值又要小一些，實際上是由標準值乘以小于φ1的準永久值系數φ2的得到。

《通用規(guī)范JTGD62》規(guī)定，公路橋涵結構按正常使用極限狀態(tài)設計