第三部分(橋梁設(shè)計(jì)的作用)

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總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用

作用

——施加于結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用偶然作用可變作用永久作用在結(jié)構(gòu)使用期間，量值不隨時(shí)間而變化，或變化值與平均值比較可忽略不計(jì)的作用。結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)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(xué)院土木工程學(xué)院編號(hào)作用分類作用名稱1永久作用

結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）2

預(yù)加應(yīng)力3

土的重力4

土側(cè)壓力5

混凝土收縮及徐變作用6

水的浮力7

基礎(chǔ)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(cè)壓力12

人群荷載13

汽車制動(dòng)力14

風(fēng)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用永久作用包括：結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土的重力、土側(cè)壓力、混凝土收縮及徐變作用、水的浮力和基礎(chǔ)變位作用等七種。結(jié)構(gòu)物自身重力及橋面鋪裝、附屬設(shè)施等外加重力均屬于結(jié)構(gòu)重力，它們可按照結(jié)構(gòu)物的實(shí)際體積或設(shè)計(jì)擬定的體積乘以材料的容重計(jì)算。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用永久作用預(yù)加應(yīng)力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久荷載來計(jì)算其主、次效應(yīng)，并計(jì)入相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失；在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)加應(yīng)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力引起的次效應(yīng)。對(duì)于超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)、鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)等均應(yīng)考慮混凝土的收縮和徐變作用的影響，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件還涉及其預(yù)應(yīng)力損失問題。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用可變作用1.汽車荷載

a、汽車荷載分為公路—Ⅰ級(jí)和公路—Ⅱ級(jí)公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路汽車荷載等級(jí)公路—I級(jí)公路—I級(jí)公路—I級(jí)公路—Ⅱ級(jí)公路—Ⅱ級(jí)

b、汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用車道荷載

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10.5kN/m集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值180kN～360kN注：

1.計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。

2.公路-Ⅱ級(jí)車道荷載的標(biāo)準(zhǔn)值qk

和PK按公路-Ⅰ級(jí)車道荷載的0.75倍采用。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用車輛荷載

項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)車輛重力標(biāo)準(zhǔn)值550前軸重力標(biāo)準(zhǔn)值30中軸重力標(biāo)準(zhǔn)值2×120后軸重力標(biāo)準(zhǔn)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用橫向布置

橋面凈寬W(m)設(shè)計(jì)車道數(shù)n橫向折減系數(shù)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用大跨橋梁縱向折減

當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的縱向折減。

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

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)震動(dòng)等會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)，從而造成內(nèi)力增大，這種動(dòng)力效應(yīng)稱為沖擊作用。2.沖擊系數(shù)μ：汽車過橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用a.汽車荷載沖擊力

3.計(jì)算方法：當(dāng)f＜1.5Hz時(shí)，μ＝0.05

當(dāng)1.5Hz＜f＜14Hz時(shí)，μ＝0.1767lnf–0.0157

當(dāng)f＞14Hz時(shí)，μ＝0.45

當(dāng)汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上時(shí)，μ＝0.3。

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總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用b.離心力

位于曲線上的橋梁，當(dāng)彎道橋的曲線半徑等于或小于250m時(shí)，應(yīng)計(jì)算汽車荷載引起的離心力，汽車荷載的離心力標(biāo)準(zhǔn)值為車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以離心力系數(shù)C計(jì)算。計(jì)算公式為：

計(jì)算多車道橋梁的汽車荷載離心力時(shí)，車輛荷載應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行折減，離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用c.車輛荷載引起的土側(cè)壓力

車輛荷載作用在橋臺(tái)臺(tái)背或路堤擋土墻上，將引起臺(tái)背填土或擋土墻后填土的破壞棱體對(duì)橋臺(tái)或擋土墻的土側(cè)壓力。d.汽車制動(dòng)力

原因：車輛減速或制動(dòng)時(shí)為克服車輛的慣性力而在路面與車輛之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力。作用于橋跨結(jié)構(gòu)的方向與行車方向一致?！稑蛞?guī)》規(guī)定：①一個(gè)設(shè)計(jì)車道時(shí)，按布置在加載長度上汽車重力的10%計(jì)算，但公路—I級(jí)汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路—II級(jí)不得小于90kN。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用②多車道時(shí)要考慮橫向折減，同向行駛雙車道的汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的兩倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34倍；同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。③制動(dòng)力的作用點(diǎn)在設(shè)計(jì)車道橋面以上1.2m處，在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至支座中心（鉸或滾軸中心），或滑動(dòng)支座、橡膠支座、擺動(dòng)支座的底座面上；計(jì)算剛構(gòu)橋、拱橋時(shí)，可移至橋面上，但不計(jì)因此而產(chǎn)生的豎向力和力矩。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍。專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用3.人群荷載2.加載方式①在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。②人行道板可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0kN/m2的均布荷載計(jì)算。③計(jì)算人行道欄桿時(shí)，作用在欄桿立柱頂上的水平推力標(biāo)準(zhǔn)值取0.75kN/m;作用在欄桿扶手上的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值取1.0kN/m。

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總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用4.其他可變作用(1)風(fēng)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用偶然作用1.地震作用

定義：指地震時(shí)強(qiáng)烈的地面運(yùn)動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)慣性力，它是隨機(jī)變化的動(dòng)力荷載，其值的大小決定于地震強(qiáng)烈程度和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（頻率與阻尼等）以及結(jié)構(gòu)或桿件的質(zhì)量。

抗震設(shè)防要求以地震時(shí)地面最大水平加速度的統(tǒng)計(jì)值——即地震動(dòng)峰值加速度確定。地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)＜0.05g0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g≥0.40g設(shè)計(jì)要求簡易設(shè)防抗震設(shè)計(jì)專門的抗震研究和設(shè)計(jì)河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)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(yīng)采用實(shí)測資料或模擬撞擊試驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算，并籍此進(jìn)行防撞設(shè)施的設(shè)計(jì)。

內(nèi)河航道等級(jí)船舶噸級(jí)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(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用偶然作用3.汽車撞擊作用

撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值在行駛方向取1000kN，與之垂直方向取為500kN，兩個(gè)方向不同時(shí)考慮；作用于行車道上1.2m處，直接分布于撞擊涉及的構(gòu)件上。對(duì)于設(shè)有防撞設(shè)施的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可視設(shè)施的防撞能力予以折減，但折減后不應(yīng)低于上述的1/6。

為防止或減少因撞擊產(chǎn)生的破壞，對(duì)易受到汽車撞擊的構(gòu)件的相關(guān)部位應(yīng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，并增設(shè)鋼筋或鋼筋網(wǎng)。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用作用的組合組合原則：結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合；當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)桿件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不應(yīng)參與組合；多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用作用的組合公路橋涵結(jié)構(gòu)采用以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。兩種設(shè)計(jì)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(shí)間很長的狀況。該狀況下的橋涵應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。短暫狀態(tài)：橋涵施工過程中承受臨時(shí)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(shè)計(jì)，必要時(shí)才作正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。偶然狀態(tài)：在橋涵使用過程中可能偶然出現(xiàn)的狀況。該狀況下的橋涵僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用作用的組合

承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是以塑性理論為基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)原則即：荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值與重要性系數(shù)的乘積，必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值。

基本組合：永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)組合：河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用作用的組合偶然組合：永久作用的標(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)組合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗(yàn)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(jì)規(guī)范》規(guī)定采用。河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院

總論第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)的作用作用的組合

在公路橋梁結(jié)構(gòu)中，對(duì)于需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)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(jì)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?？勺冏饔玫念l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(shí)際上由標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于1.0的頻遇值系數(shù)φ1得到。可變作用的準(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(shí)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(jì)