橋梁的設(shè)計荷載上部結(jié)構(gòu)施工

任務(wù)三橋梁的設(shè)計荷載荷載的種類、型式、大小的確定是否得當(dāng)，既關(guān)系到橋梁建設(shè)的投資，也關(guān)系到橋梁的安全特點(diǎn)荷載標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的作用于橋梁結(jié)構(gòu)上的荷載（及其組合）可能會越來越復(fù)雜對結(jié)構(gòu)行為和材料行為的認(rèn)識在逐步加深本章內(nèi)容：介紹各類荷載的基本概念和計算方法，實(shí)際設(shè)計時荷載取值按《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱鐵橋規(guī)）和《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》計算3/14/20231第一節(jié)荷載分類與組合一、荷載分類：表3-1-13/14/20232二、荷載組合荷載組合－各種荷載的取舍以及它們同時作用的可能性組合原則－以橋梁在施工和運(yùn)營時可能處于最不利的受力狀態(tài)為原則

基本組合方式：

組合I：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；

組合II：組合I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作用；

組合III：組合I與偶然荷載（的一種或幾種）相組合，即主力與特殊荷載同時作用。3/14/20233其他可變荷載不同時組合表（公路）編號荷載名稱不與該荷載同時參與組合的荷載號14風(fēng)力－15汽車制動力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153/14/20234第二節(jié)

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、墩臺本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ取＝Y(jié)構(gòu)重力＝結(jié)構(gòu)體積與材料容重的乘積土壓力計算涉及結(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（由下而上的）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)計中考慮水浮力。對于預(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，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，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。在外部超靜定的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮、徐變影響力是長期存在并起作用的?；A(chǔ)變位一旦發(fā)生，其對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的。3/14/20235第三節(jié)

可變荷載一、基本可變活載（活載）（一）車輛活載車輛荷載指橋梁承受的機(jī)動交通活載。對鐵路橋，指列車活載；對公路橋，指汽車、掛車、履帶車等。車輛荷載的種類繁多，因此，需要對車輛荷載進(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)計采用的標(biāo)準(zhǔn)活載。對于不包括沖擊效應(yīng)（后述）的車輛活載，可稱之為靜活載。3/14/20236中－活載我國鐵路活載標(biāo)準(zhǔn)的情況是：20年代開始自行制訂鐵路建筑標(biāo)準(zhǔn)，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)。3/14/20237國際鐵路聯(lián)盟（UIC）活載圖式考察我國目前實(shí)際運(yùn)行的列車及其發(fā)展趨勢，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)車已停止生產(chǎn)，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。根據(jù)這些情況可以認(rèn)為，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。目前，荷載修訂工作仍在進(jìn)行之中。3/14/20238公路車輛活載公路車輛荷載－標(biāo)準(zhǔn)化活載4個等級：汽車10級、汽車15級、汽車20級和汽車超20級重車與主車考慮沖擊力計算荷載－把經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排列形成的車隊，對一般橋梁設(shè)計起控制作用驗(yàn)算荷載－偶然地、個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車，只對較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用500kN履帶車（簡稱履帶50），可多輛，間距>50m掛80、掛100和掛120，按一輛計算不計沖擊力

3/14/20239汽車車隊縱向排列3/14/202310汽車的平面尺尺寸和橫向布布置3/6/202311平板掛車和履履帶車荷載3/6/202312標(biāo)準(zhǔn)活載的加加載總的車道活載載的折減。對鐵路橋梁的主要構(gòu)件，，雙線活載取取雙線標(biāo)準(zhǔn)活活載之和的90%，三線及三線線以上者取各各線標(biāo)準(zhǔn)活載載之和的80%；對僅承受局局部活載的構(gòu)構(gòu)件則不考慮慮折減。對公路橋梁，在按兩行車車隊布載時，，汽車活載不不予折減；按按三行車隊布布載時，汽車車活載可在一一定條件下折折減20%；按四行車隊隊布載時，汽汽車活載可折折減30%，但折減后不不得小于用兩兩行車隊布載載的計算結(jié)果果。加載就是按最不利利原則布置標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)活載，通通過結(jié)構(gòu)分析析計算橋梁活活載效應(yīng)（內(nèi)內(nèi)力、應(yīng)力和和變形等）的的最不利值。。等代荷載（或稱換算均均布荷載）3/6/202313標(biāo)準(zhǔn)活載的等等級選定根據(jù)橋梁所在在線路的等級級、使用任務(wù)務(wù)、性質(zhì)和將將來的發(fā)展等等具體情況確確定公路等級汽車專用公路一般公路高速公路一二二三四計算荷載汽－超20汽－超20汽－20汽－20汽－20汽－20汽－10驗(yàn)算荷載掛－120掛－120掛－100掛－100掛－100掛－100履帶－503/6/202314（二）沖擊力車輛活載以一一定的速度在在橋上行駛時時，會使橋梁梁發(fā)生振動，，產(chǎn)生動力作作用。這種動動力作用會使使橋梁的內(nèi)力力和變形較靜靜活載作用時時大。這種現(xiàn)現(xiàn)象就稱之為為沖擊作用。沖擊作用的大大小采用沖擊力來加以衡量。。沖擊力受線路路狀態(tài)、車輛輛類型以及橋橋梁結(jié)構(gòu)的型型式和跨度等等因素的綜合合影響，目前前還難以精確確考慮，只能能在橋梁動載載試驗(yàn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上提出近似計算公式式。在設(shè)計中，引引入沖擊系數(shù)（1+）。當(dāng)豎向活載載包括沖擊力力時，系指將將靜活載乘以以沖擊系數(shù)。。沖擊系數(shù)的的一般形式是是：（3-1）3/6/202315（三）人群荷荷載鐵路橋梁明橋橋面4kN/m2。鐵路橋梁道碴碴橋面，距離離梁中心2.45米以內(nèi)的人行行道，取10kN/m2；距離梁中心2.45米以外的人行道，，取4kN/m2。公路橋梁的人群荷荷載一般取3kN/m2，城市郊區(qū)行人密集集地區(qū)一般取3.5kN/m2；人群荷載應(yīng)與汽車車荷載同時考慮，，但不與驗(yàn)算荷載載同時計算。人行道（鋼筋混凝凝土）板還應(yīng)以1.2kN（公）或1.5kN（鐵）的集中荷載進(jìn)進(jìn)行檢算，人群作作用于欄桿上的水水平推力按0.75kN/m考慮，作用于立柱柱和扶手的豎向力力按1.0kN考慮。3/6/202316（四）離心力離心力是指車輛行行駛在曲線線路上上時，因速率方向向變化而引起的橫橫向水平力。離心心力的大小等于車車輛活載（不計沖沖擊力）乘以離心心力系數(shù)C，C值按下式計算（（3-4）式中V——設(shè)計行車速度（km/h）；R——曲線半徑（m）。離心力的著力點(diǎn)點(diǎn)在橋面以上1.2m處（公路橋）或或軌頂面上2m處（鐵路橋）。。3/6/202317二、基本可變活活載（活載）（一）風(fēng)力平均風(fēng)壓和脈動風(fēng)壓橫向風(fēng)壓按下式計算W0——基本風(fēng)壓值（Pa）K1——設(shè)計風(fēng)速頻率換換算系數(shù)K2——風(fēng)載體型系數(shù)K3——風(fēng)壓高度變化系系數(shù)K4——地形、地理?xiàng)l件件系數(shù)橫向風(fēng)力＝橫向風(fēng)壓×迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積＝結(jié)構(gòu)的外輪廓廓線面積×折減系數(shù)3/6/202318（二））車輛輛制動動力或或（列列車））牽引引力車輛制制動力力（或或牽引引力））是指指車輛輛在剎剎車時時（或或啟動動時））為克克服車車輛的的慣性性力而而在路路面或或軌道道與車車輪之之間發(fā)發(fā)生的的滑動動摩擦擦力。。制動力力或牽牽引力力是墩墩臺設(shè)設(shè)計的的重要要荷載載，是是作用用在橋橋上的的縱向向水平平力，，但兩兩者的的作用用方向向恰好好相反反。采用簡簡化辦辦法進(jìn)進(jìn)行計計算。。對鐵鐵路橋橋梁，，規(guī)定定列車車制動動力或或牽引引力按按豎向向靜活活載的的重力力的10%計算，，其作作用點(diǎn)點(diǎn)一般般在軌軌頂以以上2m處。公公路橋橋梁中中只考考慮制制動力力。對對一或或二車車道橋橋梁，，規(guī)定定制動動力為為一行行汽車車車隊隊總重重力的的10%，但不不得小小于一一輛重重車的的30%；對四四車道道橋梁梁，制制動力力為上上述規(guī)規(guī)定值值的兩兩倍。。制動動力作作用點(diǎn)點(diǎn)一般般在橋橋面以以上1.2m處。3/6/202319（三）溫溫度影影響力力溫度影影響力力指因溫溫度的的變化化而引引起的的結(jié)構(gòu)構(gòu)變形形和附附加力力溫度的的變化化：（（年平平均））氣溫變變化和溫差。氣溫變變化對對靜定定和超超靜定定結(jié)構(gòu)構(gòu)的影影響溫差對對靜定定和超超靜定定結(jié)構(gòu)構(gòu)的影影響氣溫變變化的的幅度度，可可按橋橋梁所所在地地區(qū)的的氣溫溫條件件（一一般取取當(dāng)?shù)氐刈罡吒吆妥钭畹驮略缕骄鶜鉁販兀┐_確定；；氣溫溫變化化值，，應(yīng)自自結(jié)構(gòu)構(gòu)合龍龍時的的溫度度算起起。各種材料的的線膨脹系數(shù)數(shù)，可按設(shè)計計規(guī)范采用用。鋼：0.0000118混凝土：0.0000103/6/202320（四）列車橫向搖搖擺力由于軌道不平等等原因，列車在在行進(jìn)中會發(fā)生生左右搖擺，產(chǎn)產(chǎn)生一種橫橋向向的水平力。這這種橫向搖擺力力很難準(zhǔn)確計算算，現(xiàn)規(guī)定其作作用于軌頂面，，數(shù)值為5.5kN/m。因橫向搖擺力的的取值與豎向活活載有一比例，，故一般不再檢檢算空車荷載的的橫向搖擺力。。另外，橫向搖搖擺力應(yīng)與橫向向風(fēng)力進(jìn)行比較較，取其大者參參與荷載組合。。3/6/202321（五）流水壓力力、冰壓力和支支座摩阻力位于河流中的橋橋墩會受到流水水壓力的作用位于冰凌河流或或水庫的橋梁墩墩臺，應(yīng)根據(jù)當(dāng)當(dāng)?shù)乇璧木唧w體條件及墩臺的的結(jié)構(gòu)形式，考考慮冰荷載的作作用。支座上的摩阻力力是因上部結(jié)構(gòu)構(gòu)由溫度等引起起的變位而產(chǎn)生生的，其作用方方向與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的變位方向相相反，作用點(diǎn)在在支座處，計算算公式為：3/6/202322第四節(jié)

偶然荷荷載偶然荷載－地震荷載、船船只或漂流物（（如排筏）的撞撞擊力以及施工工荷載。地震力－由于地震波在在土中傳播，使使震區(qū)發(fā)生地面面運(yùn)動；橋梁墩墩臺首先受到外外加的強(qiáng)迫運(yùn)動動，并導(dǎo)致整個