橋梁的設(shè)計(jì)荷載上部結(jié)構(gòu)施工

任務(wù)三橋梁的設(shè)計(jì)荷載荷載的種類(lèi)、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(huì)越來(lái)越復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)行為和材料行為的認(rèn)識(shí)在逐步加深本章內(nèi)容：介紹各類(lèi)荷載的基本概念和計(jì)算方法，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)荷載取值按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鐵橋規(guī)）和《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》計(jì)算5/26/20231第一節(jié)荷載分類(lèi)與組合一、荷載分類(lèi)：表3-1-15/26/20232二、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(shí)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(shí)作用。5/26/20233其他可變荷載不同時(shí)組合表（公路）編號(hào)荷載名稱(chēng)不與該荷載同時(shí)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155/26/20234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(tái)本身的重力、土壓力和水壓（?。┝Φ?。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)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(lèi)土、砂類(lèi)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。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)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(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。5/26/20235第三節(jié)

可變荷載一、基本可變活載（活載）（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(lèi)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(chēng)之為靜活載。5/26/20236中－活載我國(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(duì)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)。5/26/20237國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）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。5/26/20238公路車(chē)輛活載公路車(chē)輛荷載－標(biāo)準(zhǔn)化活載4個(gè)等級(jí)：汽車(chē)10級(jí)、汽車(chē)15級(jí)、汽車(chē)20級(jí)和汽車(chē)超20級(jí)重車(chē)與主車(chē)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)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)，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(chēng)履帶50），可多輛，間距>50m掛80、掛100和掛120，按一輛計(jì)算不計(jì)沖擊力

5/26/20239汽車(chē)車(chē)隊(duì)縱向排列5/26/202310汽車(chē)的平面尺寸和橫向布置5/26/202311平板掛車(chē)和履帶車(chē)荷載5/26/202312標(biāo)準(zhǔn)活載的加載總的車(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)活載之和的90%，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)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20%；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。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）的最不利值。等代荷載（或稱(chēng)換算均布荷載）5/26/202313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等級(jí)汽車(chē)專(zhuān)用公路一般公路高速公路一二二三四計(jì)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－505/26/202314（二）沖擊力車(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)使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時(shí)大。這種現(xiàn)象就稱(chēng)之為沖擊作用。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(lèi)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，引入沖擊系數(shù)（1+）。當(dāng)豎向活載包括沖擊力時(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：（3-1）5/26/202315（三）人群荷載鐵路橋梁明橋面4kN/m2。鐵路橋梁道碴橋面，距離梁中心2.45米以?xún)?nèi)的人行道，取10kN/m2；距離梁中心2.45米以外的人行道，取4kN/m2。公路橋梁的人群荷載一般取3kN/m2，城市郊區(qū)行人密集地區(qū)一般取3.5kN/m2；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。人行道（鋼筋混凝土）板還應(yīng)以1.2kN（公）或1.5kN（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0.75kN/m考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN考慮。5/26/202316（四）離心力

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（不計(jì)沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，C值按下式計(jì)算 （3-4）式中V——設(shè)計(jì)行車(chē)速度（km/h）；

R——曲線半徑（m）。離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處（公路橋）或軌頂面上2m處（鐵路橋）。5/26/202317二、基本可變活載（活載）（一）風(fēng)力平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓

橫向風(fēng)壓按下式計(jì)算

W0——基本風(fēng)壓值（Pa）

K1——設(shè)計(jì)風(fēng)速頻率換算系數(shù)K2——風(fēng)載體型系數(shù)K3——風(fēng)壓高度變化系數(shù)K4——地形、地理?xiàng)l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)的外輪廓線面積×折減系數(shù)5/26/202318（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。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)制動(dòng)力或牽引力按豎向靜活載的重力的10%計(jì)算，其作用點(diǎn)一般在軌頂以上2m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)車(chē)隊(duì)總重力的10%，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)力作用點(diǎn)一般在橋面以上1.2m處。

5/26/202319（三）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）氣溫變化和溫差。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)，可按設(shè)計(jì)規(guī)范采用。鋼：0.0000118混凝土：0.0000105/26/202320（四）列抹車(chē)橫向遺搖擺力由于軌行道不平禾等原因可，列車(chē)覺(jué)在行進(jìn)展中會(huì)發(fā)予生左右君搖擺，忍產(chǎn)生一穿種橫橋節(jié)向的水致平力。攜這種橫悉向搖擺承力很難彼準(zhǔn)確計(jì)淘算，現(xiàn)方規(guī)定其置作用于憑軌頂面傲，數(shù)值井為5.六5k動(dòng)N/攜m。因橫樣向搖燈擺力刺的取明值與我豎向自活載推有一封比例絡(luò)，故孤一般盟不再藝檢算鞭空車(chē)欲荷載論的橫公向搖葛擺力沾。另接外，魄橫向華搖擺傾力應(yīng)角與橫盈向風(fēng)匪力進(jìn)帝行比宰較，睬取其困大者惑參與旺荷載餐組合馳。5/看5/悟20夠2321（五懸）流磨水壓辨力、障冰壓際力和筒支座秩摩阻節(jié)力位于牧河流言中的趕橋墩貢會(huì)受皂到流程水壓乞力的眨作用位于脾冰凌瘦河流恨或水爪庫(kù)的搏橋梁真墩臺(tái)紐奉，應(yīng)鍛根據(jù)憤當(dāng)?shù)刭嵄璧A(chǔ)的具克體條呈件及章墩臺(tái)傾的結(jié)描構(gòu)形曉式，研考慮滴冰荷嶄載的甜作用認(rèn)。支座艷上的扭摩阻超力是刺因上屆部結(jié)偽構(gòu)由鑒溫度對(duì)等引儀起的供變位展而產(chǎn)油生的戶(hù)，其梨作用裳方向頁(yè)與上鐵部結(jié)睬構(gòu)的嶺變位從方向面相反瓦，作紋用點(diǎn)碑在支淡座處屋，計(jì)詳算公臂式為油：5/沉5/綠20猾2322第四敲節(jié)占偶然急荷載偶然荷波載－地震溝荷載、溫船只或節(jié)漂流物鎮(zhèn)（如排蒼筏）的暴撞擊力眼以及施乎工荷載任。地震力－由險(xiǎn)于地命震波硬在土絹中傳低播，常使震限區(qū)發(fā)悲生地商面運(yùn)址動(dòng)；邊橋梁盲墩臺(tái)高首先哨受到傭外加耗的強(qiáng)幫迫運(yùn)甩動(dòng)，痰并導(dǎo)惕致整飼個(gè)橋噴梁的胖振動(dòng)亂。所王謂地質(zhì)震力忘，主版要指?jìng)z強(qiáng)烈李的地友面運(yùn)稠動(dòng)引耕起的已結(jié)構(gòu)仗自身鞠的慣龍性力譯（加副速度夸與質(zhì)木量的粱乘積冬）。善它不遭僅地宜面運(yùn)心動(dòng)的北強(qiáng)烈顧程度韻有關(guān)牛，也額與結(jié)舍構(gòu)的狡動(dòng)力歉特性謎（頻