橋梁的設(shè)計荷載

橋梁的設(shè)計荷載第1頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)作用分類與組合一、作用的定義二、作用的分類三、作用的取值四、作用的代表值取用五、作用效應(yīng)組合返回返回目錄第2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月長期以來，我們一般習(xí)慣地稱所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因?yàn)椤昂奢d”，這種叫法實(shí)際并不科學(xué)和確切。引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因可以按其作用的性質(zhì)分為截然不同的兩類，一類是施加于結(jié)構(gòu)上的外力，如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等，它們是直接施于結(jié)構(gòu)上的，可用“荷載”這一術(shù)語來概括。另一類不是以外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的特性、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境等有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮和徐變、溫度變化等，它們是間接作用于結(jié)構(gòu)的，如果也稱“荷載”，容易引起人們的誤解。因此，目前國際上普遍地將所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因統(tǒng)稱為“作用”,而“荷載”僅限于表達(dá)施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用。一、作用的定義返回返回目錄第3頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月編號作用分類作用名稱1永久作用（恒載）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風(fēng)荷載14汽車制動力15流水壓力16冰壓力17溫度影響力18支座摩阻力（公路橋）19列車橫向搖擺力（鐵路橋）20凍脹力（鐵路橋）21

偶然作用船只或飄流物撞擊力22地震力23施工荷載（鐵路橋二、作用的分類返回返回目錄第4頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

公路橋涵設(shè)計時，對不同的作用應(yīng)采用不同的代表值。

1.永久作用應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。

2.可變作用應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)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)設(shè)計及按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值為可變作用的代表值。正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)（頻遇）組合設(shè)計時，應(yīng)采用頻遇值為可變作用的代表值；按長期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合設(shè)計時，應(yīng)采用準(zhǔn)永久值為可變作用的代表值。

3偶然作用取其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值。三、作用的取值返回返回目錄第5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

1永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值，對結(jié)構(gòu)自重（包括結(jié)構(gòu)附加重力），可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸與材料單位體積的自重（重力密度）計算確定。

2可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)章節(jié)中的規(guī)定采用?？勺冏饔妙l遇值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)?？勺冏饔脺?zhǔn)永久值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)。

3偶然作用應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定其標(biāo)準(zhǔn)值。4作用的設(shè)計值規(guī)定為作用的標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)。四、作用的代表值取用返回返回目錄第6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月五、作用效應(yīng)組合1.作用效應(yīng)組合的定義2.作用效應(yīng)組合的原則3.作用效應(yīng)組合的分類返回返回目錄第7頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.作用效應(yīng)組合的定義作用效應(yīng)組合——是指在確定出各種橋梁作用后，需要根據(jù)作用特性、橋梁結(jié)構(gòu)特性、施工方法以及橋位處的環(huán)境等因素來決定各種作用的取舍以及它們同時作用的可能性。返回返回目錄第8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

1）只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需作不同受力方向的驗(yàn)算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。2.作用效應(yīng)組合的原則

2）當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。

3）施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。

4）多個偶然作用不同時參與組合。5）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，可不考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應(yīng)參與組合；基礎(chǔ)變位作用是否參與組合視具體情況確定；拱橋仍應(yīng)考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應(yīng)和基礎(chǔ)變位作用的組合。返回返回目錄第9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3.作用效應(yīng)組合的分類1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時4）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式3）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式中各種系數(shù)的取值5）注意事項(xiàng)返回返回目錄第10頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1）公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時（1）基本組合（2）偶然組合返回返回目錄第11頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：（1）基本組合返回返回目錄第12頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月永久作用標(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)相組合。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《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》JTJ004規(guī)定采用。（2）偶然組合返回返回目錄第13頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2）公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時（1）作用短期效應(yīng)組合（2）作用長期效應(yīng)組合返回返回目錄第14頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：（1）作用短期效應(yīng)組合返回返回目錄第15頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：

（2）作用長期效應(yīng)組合返回返回目錄第16頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按規(guī)范表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級采用。對應(yīng)于設(shè)計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0和0.9；汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4。當(dāng)某個可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計時該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；

在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個可變作用效應(yīng)（含本規(guī)范第4.3.5條規(guī)定的人行道板等局部構(gòu)件和人行道欄桿上的可變作用效應(yīng)）的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.1；3）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式中各種系數(shù)的取值返回返回目錄第17頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+0.8*1.4*人群荷載1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+0.7*（1.4*人群荷載+1.1*風(fēng)荷載）1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載

+0.6*（1.4*人群荷載+1.1*風(fēng)荷載+1.4*土壓力）1.2*恒荷載+1.4*汽車荷載+0.5*（1.4*人群荷載

+1.1*風(fēng)荷載+1.4*土壓力+1.4*汽車制動力）4）公路橋涵結(jié)構(gòu)效應(yīng)組合表達(dá)式返回返回目錄第18頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月各種荷載中，有些是不會同時發(fā)生的，如，離心力，風(fēng)力與列車橫向搖擺力或流水壓力與冰壓力或支座摩阻力與汽車制動力等就不能同時參與組合。各類荷載及其組合發(fā)生的機(jī)率也是不同的，恒載和活載是經(jīng)常發(fā)生的，其它可變荷載發(fā)生的機(jī)率較小，偶然荷載發(fā)生的機(jī)率就更小。對于發(fā)生機(jī)率小的荷載，如僅在橋梁建造過程中出現(xiàn)的施工荷載，就不必給予過多的安全儲備，因此為使橋梁設(shè)計安全、經(jīng)濟(jì)對不同的荷載組合，結(jié)構(gòu)的安全儲備也應(yīng)不同。實(shí)際中處理的方法是：按不同的荷載組合，調(diào)整荷載安全系數(shù)或材料容許應(yīng)力值。對組合I，安全系數(shù)或容許應(yīng)力的調(diào)整有限：對組合II和組合III，調(diào)整量可放寬。5）注意事項(xiàng)返回返回目錄第19頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)永久作用（恒載）一、永久作用（恒載）的定義二、永久作用的類型三、永久作用的計算返回返回目錄第20頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月一、永久作用（恒載）的定義永久作用（恒載）——作用位置和大小、方向固定不變的荷載。返回返回目錄第21頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）橋梁下部結(jié)構(gòu)的恒載：由支座傳遞下來的結(jié)構(gòu)重力、墩臺本身的重力、土壓力及水浮力等。（一）橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載：結(jié)構(gòu)重力、附屬設(shè)備等外加力。二、永久作用的類型返回返回目錄第22頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.結(jié)構(gòu)重力2.土壓力3.水浮力4.預(yù)加力5.混凝土收縮徐變影響力三、永久作用的計算返回返回目錄第23頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)重力=結(jié)構(gòu)體積×

材料容重1.結(jié)構(gòu)重力注意：在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)分析時，通常需要預(yù)先估計恒載，當(dāng)估算的恒載與最終的設(shè)計恒載之間的差距不超過5%時，不必修正設(shè)計；否則，需重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。返回返回目錄第24頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.土壓力按其產(chǎn)生的條件，分為靜土壓力、主動土壓力和被動土壓力。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要用到靜土壓力、主動土壓力。土的側(cè)壓力計算涉及到結(jié)構(gòu)形式、填料性質(zhì)、墩臺位移和地基變形，還與水文和外加荷載等因素有關(guān)。目前按庫侖理論推導(dǎo)的公式計算土側(cè)壓力。返回返回目錄第25頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3.水浮力水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙傳遞給建筑物基礎(chǔ)底面的水壓力，其值等于建筑物所排開的同等體積的水重。位于巖石地基上的基礎(chǔ)一般被認(rèn)為是不透水的，可不計水浮力；對于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺，要計考慮水浮力。返回返回目錄第26頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計算時，應(yīng)作為永久作用計算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，計算時應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計由于偏心距增大所引起的附加效應(yīng)；在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時預(yù)加應(yīng)力不作為作用，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)加力的次效應(yīng)。4.預(yù)加力返回返回目錄第27頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月5.混凝土收縮徐變影響力在外部超靜定結(jié)構(gòu)的混凝土橋梁中，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，對結(jié)構(gòu)的影響也是長期的?；炷潦湛s徐變的計算可按結(jié)構(gòu)降溫考慮，混凝土徐變影響的計算可依據(jù)混凝土應(yīng)力預(yù)徐變變形呈直線關(guān)系的假定并確定適當(dāng)?shù)男熳兿禂?shù)來進(jìn)行，基礎(chǔ)變位的影響可按工程實(shí)際情況加以分析。返回返回目錄第28頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)可變作用一、可變作用（活載）的定義二、可變作用（活載）的類型返回返回目錄第29頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月一、可變作用（活載）的定義可變作用是指在設(shè)計使用年限內(nèi)其作用位置、大小和方向隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的作用。返回返回目錄第30頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.車輛荷載2.沖擊力3.人群荷載4.離心力5.風(fēng)荷載6.車輛制動力和（列車）牽引力7.溫度作用8.列車橫向搖擺力（鐵路）9.流水壓力10.冰壓力11.支座摩阻力二、可變作用（活載）的類型返回返回目錄第31頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1.車輛荷載（1）列車荷載（鐵路）（2）公路汽車荷載（3）標(biāo)準(zhǔn)荷載的折減（5）標(biāo)準(zhǔn)荷載的等級選定（4）標(biāo)準(zhǔn)荷載加載返回返回目錄第32頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）列車活載列車活載采用中華人民共和國鐵道部標(biāo)準(zhǔn)活載（簡稱中——活載）見圖3-1。中——活載象征性的模擬列車載重的情況，普通活載左面5個集中荷載相當(dāng)于一臺機(jī)車的重量，其右側(cè)一段30m長的均布荷載大致與兩臺煤水車及另一臺機(jī)車相當(dāng)；最右側(cè)的均布荷載表示列車的車輛載重，其長度不限。對跨度很短的橋，往往由3個軸重所組成的特種荷載控制設(shè)計。對專用線上的鐵路橋梁，如礦區(qū)鐵路橋梁，其活載標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況確定，并在設(shè)計中加以說明。由于蒸汽機(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。我國制定新的列車活載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國際鐵路聯(lián)盟（UIC）制定的活載標(biāo)準(zhǔn)一致。目前修訂工作正在進(jìn)行。見圖3-2返回返回目錄第33頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）公路車輛荷載

1）概述

2）公路車輛荷載的類型

3）新舊規(guī)范公路車輛荷載的類型

4）標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載模式

5）車隊(duì)荷載標(biāo)準(zhǔn)模式的主要不足之處返回返回目錄第34頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車車隊(duì)分為汽車-10級、汽車-15級、汽車-20級汽車-超20級4個等級。汽車車隊(duì)重由一輛是重車，其余為主車（數(shù)量不限）。驗(yàn)算荷載分為500kN履帶車（簡稱履帶-50），800kN、1000kN和1200kN平板掛車（簡稱掛-80、簡稱掛-100、簡稱掛-120）等4種。履帶車載順橋向可考慮多輛行駛，但車輛凈距不得小于50m；平板掛車則全橋只按一輛車計算。驗(yàn)算荷載不計沖擊力。公路車輛荷載是按實(shí)際情況（車輛輪軸數(shù)目、前后軸間距和軸重，荷載發(fā)展趨勢等）進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的活載。將經(jīng)常地、大量出現(xiàn)的汽車排成車隊(duì)，作為計算荷載（見圖3-3和圖3-4）；把偶然的個別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車作為驗(yàn)算荷載。類似于鐵路特種荷載，公路驗(yàn)算荷載也只對較小跨徑的橋梁或局部構(gòu)件起控制作用。1）概述返回返回目錄第35頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）公路車輛荷載的類型a)

公路—Ⅰ級車道荷載b)公路—Ⅱ級車道荷載c)城市橋梁荷載返回返回目錄第36頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車荷載等級（97標(biāo)準(zhǔn)）新標(biāo)準(zhǔn)汽車—超20級、掛車—120公路—Ⅰ級汽車—20級、掛車—100公路—Ⅱ級

汽車—15級、掛車—80汽車—10級、履帶—50

3）新舊規(guī)范公路車輛荷載的類型返回返回目錄圖3-1圖3-2第37頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

97標(biāo)準(zhǔn)車隊(duì)荷載（計算荷載+驗(yàn)算荷載）

新標(biāo)準(zhǔn)車道荷載(均布荷載+集中荷載）圖3-3

+車輛荷載圖3-3.1

（橋涵結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載，局部加載、橫向橋面板、涵洞、橋臺臺后汽車引起的土壓力和擋土墻上汽車引起的土壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。）

4）標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載模式返回返回目錄第38頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1）容易使人誤認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)荷載模式所采用的車輛重力即是實(shí)際橋梁上可以通行的車輛，造成公路交通管理上的不便；2）原標(biāo)準(zhǔn)的級差不合理，兩級標(biāo)準(zhǔn)之間的荷載水平的級差時大時??；3）計算不便；4）標(biāo)準(zhǔn)荷載在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的效應(yīng)不連續(xù)；5）與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)不接軌。

（5）標(biāo)準(zhǔn)荷載的等級選定返回返回目錄第39頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：10.5kN/m集中荷載：計算跨徑小于等于5m時，180kN

計算跨徑大于等于50m時，360kN

計算跨徑在5至50m之間時，直線內(nèi)插。剪力效應(yīng)應(yīng)再乘以1.2的系數(shù)。

圖3-4a)

公路—Ⅰ級車道荷載返回返回目錄第40頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄第41頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取公路—Ⅰ級汽車荷載的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值的0.75倍b)公路—Ⅱ級車道荷載返回返回目錄第42頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載公路—Ⅰ級和公路—Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載采用原汽車—超20級標(biāo)準(zhǔn)荷載中總重為550千牛的加重車。返回返回目錄第43頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月表4.3.1-3橋涵設(shè)計車道數(shù)行車道寬度W（m）橋涵設(shè)計車道數(shù)車輛單向行駛時車輛雙向行駛時W＜6.06.0≤W＜10.510.5≤W＜14.014.0≤W＜17.517.5≤W＜21.021.0≤W＜24.524.5≤W＜28.028.0≤W＜31.56.0≤W＜14.014.0≤W＜21.021.0≤W＜28.028.0≤W＜35.012345678返回返回目錄第44頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月計算跨徑L（m）縱向折減系數(shù)計算跨徑L（m）縱向折減系數(shù)150≤L＜400400≤L＜600600≤L＜8000.970.960.95800≤L＜1000L≥10000.940.93表4.3.1-5縱向折減系數(shù)施加于長跨橋梁上的汽車荷載應(yīng)考慮縱向折減。當(dāng)橋梁計算跨徑L≥150m時，應(yīng)按表4.3.1-5規(guī)定的縱向折減系數(shù)進(jìn)行折減。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時，整個結(jié)構(gòu)均應(yīng)按最大的計算跨徑考慮汽車荷載效應(yīng)的縱向折減返回返回目錄第45頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄第46頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄第47頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄第48頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)荷載的線數(shù)或車道數(shù)與橋梁的線路數(shù)或車道數(shù)一致，但由于每車道上的車隊(duì)活載同時出現(xiàn)最不利加載的機(jī)率很小，故需要對總的車道活載進(jìn)行折減。a)鐵路橋梁（3）標(biāo)準(zhǔn)荷載的折減b)公路橋梁返回返回目錄第49頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①雙線鐵路橋梁的主要構(gòu)件，用于設(shè)計的雙線活載應(yīng)取兩線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的90%；②三線及三線以上者應(yīng)取各線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80%鐵路橋梁的主要構(gòu)件，用于設(shè)計的雙線活載應(yīng)取兩線標(biāo)準(zhǔn)活載之和的80%；③對僅承受局部活載的構(gòu)件則不考慮折減；a)鐵路橋梁返回返回目錄第50頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①在按兩行車隊(duì)布載時，汽車活載不考慮折減；②按三車隊(duì)布載時汽車活載可在一定條件下折減20%；③在按四車隊(duì)車隊(duì)布載時，汽車活載可折減30%；但折減后不得小于用兩行車隊(duì)布載的計算結(jié)果。b)公路橋梁返回返回目錄第51頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月加載就是按最不利原則布置標(biāo)準(zhǔn)活載，通過結(jié)構(gòu)分析計算橋梁活載效應(yīng)（內(nèi)力應(yīng)力位移變位等）的最不利值。一般的做法是：先計算結(jié)構(gòu)影響線，然后使用輪系荷載直接加載。對連續(xù)的列車活載，不能忽略位于影響線異號區(qū)段內(nèi)的輪軸的作用；對公路標(biāo)準(zhǔn)活載，則可任意截取和布置，但要注意規(guī)定的荷載排列次序和進(jìn)行的方向。當(dāng)用手工加載時，直接使用輪系荷載不便，可采用等帶荷載（或稱為換算荷載）來取代各種標(biāo)準(zhǔn)活載。等帶荷載與標(biāo)準(zhǔn)活載的加載作用相等，即對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的某一單符號影響線，取標(biāo)準(zhǔn)活載按最不利加載求得的數(shù)值，等于該影響線的面積與對應(yīng)的等帶荷載的乘積。等帶荷載的大小與荷載類型、影響線的形狀和加載長度有關(guān)。具體數(shù)值可查閱有關(guān)規(guī)范和手冊。

4）標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載模式返回返回目錄第52頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）標(biāo)準(zhǔn)荷載的等級選定橋梁標(biāo)準(zhǔn)活載的等級或類型，應(yīng)根據(jù)橋梁所在線路的等級、使用任務(wù)、性質(zhì)和將來的發(fā)展等具體情況確定。公路橋梁一般參照表3-2。對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)矩（1435mm）的干線鐵路，采用中——活載；對地方窄軌（軌距762mm）鐵路，規(guī)定了與中——活載形狀類似單數(shù)值大幅度減小的活載圖式；對專用鐵路，其活載圖式需要結(jié)合具體情況確定。返回返回目錄第53頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月公路等級汽車專用公路一級公路公路等級高速公路一二二三四計算荷載汽車—超20級汽車—超20級汽車—20級汽車—20級汽車—20級汽車—20級汽車—10級驗(yàn)算荷載掛車-120掛車-120掛車-100掛車-120掛車-120掛車-120履帶車-50表3-2各等級公路車輛荷載選用表返回返回目錄第54頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.沖擊力（1）沖擊力的產(chǎn)生（2）沖擊力的影響因素（3）沖擊力的計算返回返回目錄第55頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）沖擊力的產(chǎn)生車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發(fā)生振動，產(chǎn)生動力作用。這種動力作用會使橋梁的內(nèi)力和變形較靜活載作用時大。這種現(xiàn)象就統(tǒng)稱為沖擊作用。返回返回目錄第56頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月沖擊作用的大小采用沖擊力來衡量。沖擊力受線路狀態(tài)、車輛類型（機(jī)車的偏心輪作用）以及橋梁結(jié)構(gòu)的形式和跨度等因素的綜合影響。目前還難以精確考慮。（2）沖擊力的影響因素返回返回目錄第57頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)豎向活載包括沖擊力時，將靜活載乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的一般形式是：1+μ=1+式中：L——橋跨長度或（局部）構(gòu)件的影響線加載長度；a,b——常數(shù)，隨結(jié)構(gòu)體系或構(gòu)件的不同而不同。通常的做法是：在橋梁動載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出近似計算公式，把動力問題簡化為靜力問題來處理。引入沖擊系數(shù)（1+μ）。（3）沖擊力的計算返回返回目錄第58頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月沖擊系數(shù)μ可按下式計算：

當(dāng)時，μ=0.05

當(dāng)時，

當(dāng)時，

μ=0.45返回返回目錄第59頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1+μ=對鐵路簡支梁橋或連續(xù)的鋼橋跨結(jié)構(gòu)和鋼橋橋墩沖擊系數(shù)的一般形式是：返回返回目錄第60頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月對鐵路鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋其頂上填土厚度h≥1m（從軌底算起）時不計沖擊力，h＜1m時沖擊系數(shù)的一般形式是：1+μ=式中：α=4（1-h)≤2返回返回目錄第61頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）公路橋梁的人群荷載3.人群荷載（1）鐵路橋梁的人群荷載返回返回目錄（3）公路橋梁的人群荷載的取值第62頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①對明橋面的人行道，考慮到有時需要在其上放置枕木鋼軌和工具，取豎向靜活載為4kN/m2：②對橋面《鐵路橋規(guī)》規(guī)定距離梁中心2.45m以內(nèi)的人行道取10kN/m2；距離梁中心2.45m以外的人行道取4kN/m2。③設(shè)計主梁時，人行道豎向靜活載不與列車活載同時計算；但在特殊情況下兩者同時考慮，此時人行道活載可按實(shí)際情況取值。（1）鐵路橋梁的人群荷載返回返回目錄第63頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①當(dāng)橋梁的計算跨徑小于或等于50m時，取3.0千牛/平方米，當(dāng)橋梁的計算跨徑大于150m時，取2.5千牛/平方米，當(dāng)橋梁的計算跨徑在50m-150m之間時，線性內(nèi)插計算。對跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計算跨為準(zhǔn)城市郊區(qū)行人密集區(qū)一般取上述值得1.15倍。專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5千牛/平方米②人行道板（鋼筋混凝土）可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0千牛/平方米。③計算欄桿時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/m來考慮。（2）公路橋梁的人群荷載返回返回目錄第64頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)值

97標(biāo)準(zhǔn)：3.5千牛/平方米新標(biāo)準(zhǔn)：3.0千牛/平方米縱向折減

L=50米：

3.0千牛/平方米

L=150米：

2.5千牛/平方米

L=50-150米：線性內(nèi)插

人群荷載返回返回目錄第65頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4.離心力（1）離心力的產(chǎn)生（2）離心力的計算返回返回目錄第66頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月離心力的大小指車輛行使在曲線線路上時。因方向變化而引起的徑向水平力。（1）離心力的產(chǎn)生返回返回目錄第67頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月式中：V——設(shè)計行車速度(km/h);R——曲線半徑（m);離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處（公路橋）或軌頂面2m處（鐵路橋）；多車道時應(yīng)考慮折減。當(dāng)彎道橋的曲線半徑等于或小于250m時，應(yīng)計算汽車荷載引起的離心力。離心力的大小等于車輛活載（不計沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，C值按下式計算：（2）離心力的計算返回返回目錄第68頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月5.風(fēng)力返回返回目錄(1)概述(2)風(fēng)力的計算第69頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

分析橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、和穩(wěn)定性時，應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。對大跨度的斜拉橋和懸索橋以及高聳的橋塔和橋墩，風(fēng)力的影響更大。當(dāng)風(fēng)以一定速度運(yùn)動并受到橋梁的阻礙時，橋梁就承受風(fēng)壓。風(fēng)壓分為順風(fēng)向和橫風(fēng)向；順風(fēng)向的風(fēng)壓可視為平均風(fēng)壓或脈動風(fēng)壓。采用靜力計算方法處理平均風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)的影響；對脈動風(fēng)壓，要按隨機(jī)振動理論進(jìn)行分析。(1)概述返回返回目錄第70頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月對公路橋梁橫向風(fēng)力可按以下方法計算：橫橋向風(fēng)力是風(fēng)壓與迎風(fēng)面積的乘積。風(fēng)壓按下式計算：橫橋向風(fēng)力的迎風(fēng)面積按結(jié)構(gòu)的外輪廓線面積乘以一定的折減系數(shù)來計算。如對實(shí)腹式橋跨結(jié)構(gòu)，折減系數(shù)為1.0，對鋼桁架或鋼拱架，折減系數(shù)為0.4。返回下頁(2)風(fēng)力的計算目錄第71頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)荷載返回返回目錄第72頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月W0——基本風(fēng)壓值（kN/m2)。一般情況參照《全國基本風(fēng)壓分布圖》取值；Wd——設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)壓值（kN/m2)。Awh—橫向迎風(fēng)面積m2，按橋垮結(jié)構(gòu)各部分的實(shí)際尺寸計算；V10——橋梁所在地區(qū)的設(shè)計基本風(fēng)速(m/s)。Vd——高度為Z處的設(shè)計基本風(fēng)速(m/s)。Z——距離地面或水面的高度(m)。γ——空氣重力密度(kN/m3)。返回下頁目錄第73頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月K2——考慮地面粗糙度類別和梯度風(fēng)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)。該系數(shù)反映出風(fēng)壓隨地形、地理?xiàng)l件（一般地區(qū)、谷地、山口、沿海海面等）的不同變化而變化的特征；取值視實(shí)際情況而定。K5——陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)?？紤]地表情況的修正系數(shù)。具體見《橋規(guī)》。K3——地形地理?xiàng)l件系數(shù)。K0——設(shè)計風(fēng)速的換算系數(shù)。因頻率與基本風(fēng)壓有關(guān)，故該系數(shù)體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的重要性。對特大橋及在高速公路、一、二級公路上的大中橋梁采用1.0；其它橋梁采用0.85。K1——風(fēng)載阻力系數(shù)。返回下頁目錄第74頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月6.車輛制動力和（列車）牽引力返回返回目錄(1)概述(2)風(fēng)力的計算第75頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月車輛制動力或（列車牽引力）是指車輛在剎車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)生的滑動摩擦力。制動力或牽引力時墩臺設(shè)計計算的重要荷載，是作用在橋上的縱向水平力，但兩者的方向相反。(1)概述返回返回目錄第76頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月制動力或（列車牽引力）的傳遞與分布規(guī)律，尚代研究。目前仍采用簡化的辦法進(jìn)行計算。對鐵路橋梁：規(guī)定列車制動力或牽引力按作用在橋跨結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的豎向靜活載的10%計算，其作用點(diǎn)一般在軌頂以上2m處。對公路橋梁：只考慮制動力，對單車道或雙車道橋梁，規(guī)定制動力為一行車隊(duì)總重的10%，但不小于一輛車的30%；對四車道橋梁，制動力為上述規(guī)定值的兩倍；制動力作用點(diǎn)一般在橋面以上1.2m處。返回返回目錄(2)風(fēng)力的計算第77頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月7.溫度影響力返回返回目錄（1）概述（2）溫度影響力的計算第78頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）概述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。溫度的變化可分為（年平均）氣溫變化和溫差兩種情況，前者可說明結(jié)構(gòu)在一年中的溫度變化，后者則可解釋為結(jié)構(gòu)截面上的不同點(diǎn)或不同構(gòu)件之間的溫差。對靜定結(jié)構(gòu)，氣溫的變化通常只會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的伸長或縮短；在超靜定結(jié)構(gòu)中，由于氣溫的變化引起的變形受到約束，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的附加力。由于日照、驟冷等天氣情況引起的溫差對靜定結(jié)構(gòu)或超靜定結(jié)構(gòu)均可能產(chǎn)生附加力。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)合龍時的溫度算起。返回返回目錄第79頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月計算橋梁結(jié)構(gòu)由于梯度溫度引起的效應(yīng)時，可采用圖3.10所示的豎向溫度梯度曲線，其橋面板表面的最高溫度T1規(guī)定于表2-3。對混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)梁高H小于400mm時，圖中A=H-100（mm）；梁高H不小于400mm時，A=300mm。對帶混凝土橋面板的鋼結(jié)構(gòu)，A=300mm，圖中的t為混凝土橋面板的厚度（mm）?；炷辽喜拷Y(jié)構(gòu)和帶混凝土橋面板的鋼結(jié)構(gòu)的豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5。返回返回下頁（2）溫度影響力的計算目錄第80頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月表4.3.10-2公路橋梁結(jié)構(gòu)的有效溫度標(biāo)準(zhǔn)值（℃）氣溫分區(qū)鋼橋面板鋼橋混凝土橋面板鋼橋混凝土、石橋最高最低最高最低最高最低嚴(yán)寒地區(qū)46-4339-3234-23寒冷地區(qū)46-2139-1534-10溫?zé)岬貐^(qū)46-9(-3)39-6(-1)34-3（0）返回返回目錄第81頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月T1（℃）T2（℃）混凝土鋪裝256.750mm瀝青混凝土鋪裝層206.7100mm瀝青混凝土鋪裝層145.5返回返回目錄第82頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄第83頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月8.列車橫向搖擺力由于軌道不平等原因，列車在進(jìn)行中會發(fā)生左右搖擺，產(chǎn)生橫向的水平力。這種橫向搖擺力較難準(zhǔn)確計算，規(guī)定其作用在軌頂面，數(shù)值為5.5kN/m.因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般不再檢算空車荷載的橫向搖擺力。另外橫向搖擺力應(yīng)與橫向風(fēng)力進(jìn)行比較，取其大者參與荷載組合。返回返回目錄第84頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月位于河流中的橋墩會受到流水壓力的作用。通常橋墩上游迎水一側(cè)會形成高壓區(qū)，下游一側(cè)會形成低壓區(qū)。前后的壓力差便構(gòu)成水流對橋墩的壓力。流水壓力與橋墩的截面形狀、圬工粗糙率、水流流速和形態(tài)等有關(guān)γ——水的容重（kN/m3)ν——水的設(shè)計流速（m/s)A——橋墩阻水面積（m2)，一般計算至一般沖刷線處；g——重力加速度9.81m/s