桥梁的设计作用荷载zqh

1、2021年5月4日1 第三章第三章 桥梁的设计作用（荷载）桥梁的设计作用（荷载） 第一节第一节 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值 第二节第二节 永久作用永久作用 第三节第三节 可变作用可变作用 第四节第四节 偶然作用偶然作用 本本 章章 主主 要要 内内 容容 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 2021年5月4日2 作用与荷载 作用作用 施加在结构上的施加在结构上的力力 引起结构外加变形、约束改引起结构外加变形、约束改 变的变的原因原因 直接作用直接作用 间接作用间接作用 又称为又称为“荷载荷载” 作用作用 效应效应 结构对所受结构对所受 作用的反应作用的反应 结构内力的反应结构

2、内力的反应 结构位移的反应结构位移的反应 轴力轴力 弯矩弯矩 剪力剪力 扭矩扭矩 引言引言 2021年5月4日3 第三章第三章 桥梁的设计作用（荷载）桥梁的设计作用（荷载） 第一节第一节 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值 第二节第二节 永久作用永久作用 第三节第三节 可变作用可变作用 第四节第四节 偶然作用偶然作用 本本 章章 主主 要要 内内 容容 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 本章主要内容本章主要内容 2021年5月4日4 第一节 作用分类和作用代表值 恒载活载 主力附加力特殊荷载 （铁路）桥梁荷载 一、作用的分类：一、作用的分类：PP.48-49 PP.48-49 表表

3、3-13-1和和3 32 2 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 作用（Action）施加在结构上的一组集中力或分布力 （直接作用，即荷载），或引起结构变形的原因（间接 作用） 永久作用（Permanent action） 可变作用（Variable action） 偶然作用（Accidental action） 2021年5月4日5 一、作用的分类 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 永久作永久作 用用 可变可变 作用作用 偶然作偶然作 用用 结构使用期内量值不结构使用期内量值不 变或变化很小的作用变或变化很小的作用 结构使用期内量值随结构使用期内量值随 时间变化，且

4、变化值时间变化，且变化值 与平均值比可忽略的与平均值比可忽略的 作用作用 结构使用期内发生概结构使用期内发生概 率很小，但出现后影率很小，但出现后影 响很大、持续时间又响很大、持续时间又 很短的作用很短的作用 地震作用地震作用 船、车撞击船、车撞击 作用作用 结构重力结构重力 预应力预应力 收缩徐变收缩徐变 基础变位基础变位 汽车荷载汽车荷载 汽车冲击力汽车冲击力 人群荷载人群荷载 风荷载风荷载 温度作用温度作用 土的重力及侧压力土的重力及侧压力 水的浮力水的浮力 汽车离心力汽车离心力 流水（冰）压力流水（冰）压力 汽车制动力汽车制动力 汽车产生的土压力汽车产生的土压力 结构附属部分的重力结构

5、附属部分的重力 2021年5月4日6 二、作用的代表值 作用代表值作用代表值 作用标准值作用标准值 作用频遇值作用频遇值 作用准永久值作用准永久值 仅针对可变作用仅针对可变作用 针对所有作用针对所有作用 不同设计目所采不同设计目所采 用的作用的规定用的作用的规定 值是有区别的值是有区别的 不同情况下不同情况下 的代表值的代表值 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 “频繁出现频繁出现” 95%95%概率分位概率分位 “经常出现经常出现” 50%50%概率分位概率分位 作用频遇值作用频遇值 作用准永久值作用准永久值 “低折扣低折扣” 按标准值的按标准值的7 7折折使用使用 “高折扣高折

6、扣” 按标准值的按标准值的4 4折折使用使用 2021年5月4日7 二、作用代表值 p作用代表值（Representative value of an action） 结构或构件设计时，针对不同设计目的所采用的各 种作用规定值，包括作用标准值、准永久值和频遇 值。 作用标准值（Characteristic value of an action）各种作 用的基本代表值，其值可根据作用在设计基准期内最大值 概率分布的某一分位值确定。 作用准永久值（Quasi-permanent value of an action） 一种可变作用代表值，作用概率分布的0.5分位值，用于 正常使用极限状态长期效应组

7、合设计（经常出现者） 足 够长的观测期内 作用频遇值（Frequent value of an action）一种可变作 用代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于正常使用极 限状态短期效应组合设计（频繁出现且量值较大者）足够 长的观测期内 p设计基准期（Design reference period）在进行结 构可靠性分析时，考虑持久设计状态下各项基本变 量与时间关系所采用的基准时间参数，通常取100年。 思考：计基准期与寿命的关系？ 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 2021年5月4日8 三、作用代表值的取用 永久作用标准值 可变作用根据不同的极限状态和组合方式分别采用标

8、准值、频遇值或准永久值作为其代表值。 承载能力极限状态标准值 按弹性阶段计算结构强度标准值 正常使用状态按短期效应组合设计频遇值 频遇值标准值频遇值系数1 正常使用状态按长期效应组合设计准永久值 准永久值标准值准永久值系数2 偶然作用标准值 铁路桥梁因基于容许应力设计，只取“标准值” 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 2021年5月4日9 三、作用代表值的取用 第一节第一节 作用分类和代表值作用分类和代表值 p作用效应（Effect of an action）结构对所受作 用的反应，如弯矩、位移等（通过结构分析得到） p作用效应设计值（Design value of an act

9、ion effect）作用标准值效应与分项系数的乘积。 p分项系数（Partial safety factor）为保证结构 具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数， 分为作用分项系数和抗力分项系数。 对公路桥 作用分项系数是显式的，在作用组合时采用； 抗力分项系数是隐式的，包含在材料强度取值中。 对铁路桥，无分项系数，各荷载效应直接组合，结构安 全度包含在材料强度取值和单一安全系数K中。 术语解释 2021年5月4日10 第三章第三章 桥梁的设计作用（荷载）桥梁的设计作用（荷载） 第一节第一节 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值 第二节第二节 永久作用永久作用 第三节第三节 可变作用

10、可变作用 第四节第四节 偶然作用偶然作用 本本 章章 主主 要要 内内 容容 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 本章主要内容本章主要内容 2021年5月4日11 第二节永久作用 作用于桥梁上部结构的恒载结构的重力和附属设备等外加 重力； 作用在桥梁下部结构的恒载由支座传递的上部结构的重力、 墩台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。 结构重力结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位 移和地基变形等，也与气象、水文和外加荷载等因素有关。 水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建 筑物基础底面的（由下而上的）水压力；对位于碎石类土、

11、 砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，需在设计中考虑水 浮力。 对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土 应力）时，预加应力当视为恒载；在检算结构的承载能力 （如抗弯强度）时，预加应力不作为恒载，但把预应力钢筋 视为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需 考虑其次效应。 在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响 力是长期存在并起作用的；基础变位一旦发生，其对结构的 影响也是长期的。 第二节第二节 永久作用永久作用 2021年5月4日12 第二节永久作用 第二节第二节 永久作用永久作用 受力结构（梁）自身的重量，一期恒载 附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期

12、恒载 土对下部结构的侧压力及重力 超静定结构中基础变位会产生内力 混凝土的收缩徐变会产生变形， 超静定结构中还会产生内力。 2021年5月4日13 第二节永久作用 第二节第二节 永久作用永久作用 结构重力结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标之一。 2021年5月4日14 第二节永久作用 第二节第二节 永久作用永久作用 位于水中的构造均会受到水的浮力作用 水的浮力水的浮力 2021年5月4日15 第二节永久作用 第二节第二节 永久作用永久作用 预应力预应力 2021年5月4日16 第三章第三章 桥梁的设计作用（荷载）桥梁的设计作用（荷载） 第一节

13、第一节 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值 第二节第二节 永久作用永久作用 第三节第三节 可变作用可变作用 第四节第四节 偶然作用偶然作用 本本 章章 主主 要要 内内 容容 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 本章主要内容本章主要内容 2021年5月4日17 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第

14、三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日18 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 铁路列车荷载：中活载 公路汽车荷载 p 车道荷载 p 车辆荷载 车辆荷载的横向折减 汽车荷载的纵向折减 车辆活载的加载 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日19 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 车辆活载指桥梁承受的机动交通活载： 对铁路桥，指列车活载 对公路桥，指汽车、挂车、履带车等 车辆荷载的种类繁多，因此，需要对车辆 荷载进行调查分析和综合概括，并按照安全、 适用和经济的原则，确定出设计所采用的标准 活载。 对于不包括冲击效应冲击效应的车辆活载，可称之 为静活载静活载。

15、第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日20 1、铁路列车活载：中活载 我国铁路活载标准的情况是：20年代开始自行制订 铁路建筑标准，1938年公布中华活载标准，1951 年制订了中Z活载标准，1975年对中Z活载标 准进行修订，形成目前所用的中活载标准。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日21 1、铁路列车活载：中活载 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日22 国际铁路联盟（UIC）活载图式 考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，可以看出，1975年制订的中 活载标准已不太适用。例如，蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得 到广泛应用；货车的重载轴重时

16、常高于机车的轴重。根据这些情况可以认 为，我国新的列车活载标准应与国际铁路联盟（UIC）制订的活载标准较为 一致。目前，荷载修订工作仍在进行之中。高速列车标准：0.8倍UIC 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日23 2、公路汽车荷载 汽车荷载等级公路I级、公路 II级 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者的作用 不得叠加（取加载不利者） 车道荷载：均布荷载集中荷载，用于桥梁结构的 整体计算 加载：均布荷载满布于同号影响线区域，集中荷载 只作用在相应影响线中的一个最大峰值处 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日24 （1）公路的车道荷载 第三节第三节 可变作用可变

17、作用 集中荷载，移动，布于影响 线峰值上 均布荷载， 同号影响线满布 2021年5月4日25 85年版规范中的汽车活载 第三节第三节 可变作用可变作用 车辆荷载 2021年5月4日26 （2）公路的车辆荷载 第三节第三节 可变作用可变作用 车辆荷载的平面布置车辆荷载的平面布置 车辆荷载的立面布置车辆荷载的立面布置 2021年5月4日27 （2）公路的车辆荷载 车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台等 公路I级和公路II级汽车荷载采用相同的车辆荷载 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图布置车辆荷 载进行计算 第三节第三节 可变作用可变作用 车辆荷载的横向布置车辆荷载的横向布置 2021年5

18、月4日28 （2）公路的车辆荷载 第三节第三节 可变作用可变作用 车辆荷载的横向布置示例车辆荷载的横向布置示例 2021年5月4日 29 （3）公路等级与汽车荷载等级的关系 公路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路 汽车荷载等级汽车荷载等级公路公路I级级公路公路I级级公路公路II级级公路公路II级级公路公路II级级 第三节第三节 可变作用可变作用 对双线（及以上）的铁路桥和双车道以上的公路桥，需要考虑车辆活载的多车 道横向折减。 横向折减的含义是：考虑在多车道（或多线）桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结 构产生某种最大作用效应时，不同车道上的车

19、辆活载同时处于最不利位置的可 能性的大小。显然，车道数越多，可能性（即同时出现最不利加载的几率）越 小。但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布 置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或其作用效应）进 行折减。 2021年5月4日30 （4）车辆荷载的横向及纵向折减 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日31 公路桥涵设计车道数及横向折减系数 车道荷载的加载倍数由设计车道数决定 行车道 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日32 铁路中活载的折减 对铁路桥梁铁路桥梁的主要构件： 单线活载不考虑折减 双线活载取双线标准活载之和的90%

20、 三线及三线以上者取各线标准活载之和的80% 对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日 33 公路桥梁上汽车荷载的纵向折减 计算跨径计算跨径L0（m）纵向折减系数纵向折减系数 150 L04000.97 400L06000.96 600L08000.95 800L010000.94 L010000.93 对多跨连续结构，按最大计算跨径（主跨）进行纵向折减 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日34 公路桥梁上汽车荷载的纵向折减 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日35 4、车辆活载的加载 加载就是按最不利原则布置标准活载

21、，通过结构分 析计算桥梁活载效应（内力、应力和位移、变形等） 的最不利值。 一般做法：先计算结构内力及位移影响线，然后布 载并加载。对均布荷载，加载为荷载集度与同号区 段影响线面积的乘积；对集中荷载，为荷载大小与 对应影响线纵坐标值的乘积。 对公路车道荷载，布载时，应将其中的均布荷载标 准值（任意长度，任意截取）满布于使结构产生最 不利效应的同号影响线区段上，而集中荷载标准值 只布置在相应影响线中的一个最大影响线峰值处。 对公路车辆荷载和铁路中活载，则使用轮系荷载 直接加载并通过试算的方法找出最不利值。对中 活载，当采用手工计算时，直接使用轮系荷载加载 较为繁琐，可采用等代荷载（或称换算均布荷

22、载） 取代。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日36 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日37 二、冲击力 车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使 桥梁发生振动，产生动力作用。这种动力作 用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。 这种现象就称之

23、为冲击作用冲击作用。 冲击作用的大小采用冲击力冲击力来加以衡量。 冲击力与结构的刚度有关（刚度越小，对动 荷载的缓冲作用越强），目前根据结构动力 学及桥梁动载试验结果提出的近似计算公式近似计算公式。 在设计中，引入冲击系数（冲击系数（1+1+ ）。当竖向 活载包括冲击力时，系指将汽车荷载标准值 乘以冲击系数（1+1+ ） （1+1+ ）的一般表达式： max j max d 1 Y Y 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日 38 二、冲击力 铁路桥 根据桥梁结构的刚度来确定冲击力。一般而言，桥梁跨 径越大、刚度越小，结构对动荷载的缓冲作用越强，即 冲击作用越弱。因此，可以近似认为

24、冲击力与计算跨径 成反比。此方法计算简便，但不尽合理。 公路桥 根据桥梁结构的动力特性来确定冲击力。桥梁结构的自 振频率（基频）可综合反映出结构尺寸、类型、材料等 动力特性内容，直接表达了冲击系数与桥梁结构之间的 关系。无论建桥材料和结构类型、尺寸、跨度是否差别， 只要结构的基频相同和荷载条件相同，冲击系数就基本 相同。 当f 1.5Hz时， 0.050.05 当1.5Hz f 14Hz时， 0.17670.1767f0.0157 当f 14Hz时， 0.450.45 f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算 Lb a 11 第三节第三节 可变作用可变作用 的的 表表 达达 式式 20

25、21年5月4日39 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日40 三、人群荷载 铁路桥梁明桥面4kN/m2。 铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心2.45米以内的人行 道，取10 kN/m2；距离梁中心2.45米以外的人行 道，取4 kN/m2。 公路桥梁的人群荷载集度：

26、3kN/m2（L0 50m）， 2.5kN/m 2（L 0150m），其间线性内插；城市 郊区行人密集地区取上述值的1.15倍；专用人行桥 取3.5kN/m2。 人行道板还应以4kN/m 2 （公）或1.5 kN（铁） 的荷载进行检算，人群作用于栏杆上的水平推力按 0.75kN/m考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按 1.0kN/m考虑。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日41 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作

27、用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日42 四、离心力 离心力是指车辆行驶在曲线线路上时，因速率方 向变化而引起的横向水平力。离心力的大小等于车 辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C，C值按下 式计算 （3-9） 式中 V设计行车速度（km/h）； R 曲线半径（m）。 离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或 轨顶面上2m处（铁路桥）。 C V R 2 127 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日43 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载

28、 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日44 五、风荷载 当风以一定速度运动并受到桥梁阻碍时，桥梁就承 受到风压。对大跨度的斜拉桥、悬索桥以及高耸的 桥塔和桥墩等，尤其如此。 顺风向风压顺风向风压和和横风向风压横风向风压 顺风向：平均风压平均风压和脉动风压脉动风压 公路桥横桥向风荷载横桥向风荷载按下式计

29、算 Fwh横桥向风荷载标准值（kN） Wd设计基准风压 （kN/m2） k0 设计风速重现期换算系数 k1 风载阻力系数 k3 地形、地理条件系数 铁路桥的风荷载计算按铁路桥涵设计基本规范 （TB10002.199）办理。 whdwh AWkkkF 310 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日45 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座

30、摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日46 六、车辆制动力或（列车）牵引力 车辆制动力（或牵引力）是指车辆在刹车时（或启 动时）为克服车辆的惯性力（或阻力）而在路面或 轨道与车轮之间发生的滑动摩擦力。 制动力或牵引力是墩台设计的重要荷载，是作用在 桥上的纵向水平力，但两者的作用方向恰好相反。 该项荷载采用简化办法进行计算。对铁路桥，规定 列车制动力或牵引力按竖向静活载的重力的10%计 算，其作用点一般在轨顶以上2m处。 公路桥梁中只考虑制动力： 一个设计车道上的制动力为车道荷载标准值在加载长度 上计算的总重力的10%； 同向行驶双车道：2.0

31、倍； 同向行驶三车道：2.34倍； 同向行驶四车道：2.68倍。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日47 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日48 七、温度作用 温度作用温度作用指因温度的变化而引起的结构变形和附加 力 温度的变化：（年平均）均

32、匀温度变化均匀温度变化和梯度温度梯度温度 （温差）温差）。 均匀温度变化对静定和超静定结构的影响 剃度温度对静定和超静定结构的影响 均匀温度变化的幅度：按桥梁所在地区的气温条件 （一般取当地最高和最低月平均气温）确定，气温 变化值，应自结构合龙时的温度算起。 公路桥采用的竖向梯度温度变化曲线，见P.59图3.7 各种材料的线膨胀系数线膨胀系数，可按设计规范采用。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日49 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力

33、和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日50 八、列车横向摇摆力 由于轨道不平等原因，列车在行进中会发生左右摇摆， 产生一种横桥向的水平力。这种横向摇摆力很难准确计 算，现规定其作用于轨顶面，数值为5.5kN/m。 因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再 检算空车荷载的横向摇摆力。另外，横向摇摆力应与横 向风力进行比较，取其大者参与荷载组合。 对于高速铁路桥梁，主要通过采用一个100kN的移动集 中力作用于轨顶的方式模拟列车横向

34、摇摆力。 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日51 第三节可变作用 一、车辆活载一、车辆活载 二、冲击力二、冲击力 三、人群荷载三、人群荷载 四、离心力四、离心力 五、风荷载五、风荷载 六、车辆制动力和（列车）牵引力六、车辆制动力和（列车）牵引力 七、温度作用七、温度作用 八、列车横向摇摆力八、列车横向摇摆力 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日 52 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 p位于河流中的桥墩会受到流水压力的作用 p位于冰凌河流或水库的桥梁墩台，应根据当地冰凌的具 体条件及墩台的结构形式，

35、考虑冰荷载的作用。（公路 桥） p支座上的摩阻力是因上部结构由温度等引起的变位而产 生的，其作用方向与上部结构的变位方向相反，作用点 在支座处，计算公式为： PKA V g 2 2 ikti btRmCF WF 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日53 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日54 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日55 九、流水压力、冰压力和支座摩阻力 第三节第三节 可变作用可变作用 2021年5月4日56 第四节 偶然荷载 偶然荷载偶然荷载地震荷载、船只或漂流物（如排

36、筏）的 撞击力以及施工荷载。 地震力地震力由于地震波在土中传播，使震区发生地面 运动；桥梁墩台首先受到外加的强迫运动，并导致 整个桥梁的振动。所谓地震力，主要指强烈的地面 运动引起的结构自身的惯性力（加速度与质量的乘 积）。它不仅地面运动的强烈程度有关，也与结构 的自身动力特性（频率和振型）有关，还与桥梁所 在处的地质情况有关。 船只或漂流物的撞击力船只或漂流物的撞击力 汽车的撞击作用汽车的撞击作用 第四节第四节 偶然作用偶然作用 一、偶然作用（荷载）的分类：一、偶然作用（荷载）的分类： 2021年5月4日 57 一、地震力的考虑 震级：里氏（Richter）震级，用以描述地震的强弱 烈度：麦

37、氏（Mercalli），用以描述地震对地面结 构的破坏程度，分为12级（基本烈度） 设计烈度：抗震设计中所采用的地震基本烈度（小于 7度不考虑），可以大于（或小于）建桥地区的基本 烈度 水平地震系数： 计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析 地震力的计算 gk ghmax Wk g W mF hgg max max WkF h 反应谱理论 静力法 第四节第四节 偶然作用偶然作用 2021年5月4日58 一、地震力的考虑 第四节第四节 偶然作用偶然作用 2021年5月4日59 一、地震力的考虑 第四节第四节 偶然作用偶然作用 2021年5月4日60 二、船舶撞击力的考虑 1.船舶撞击灾害性事

38、故的示例船舶撞击灾害性事故的示例 SOUTH PADRE ISLAND BRIDGE 2001.9.15, 8 died 第四节第四节 偶然作用偶然作用 广东九江大桥，2007-6- 15 2021年5月4日61 二、船舶撞击力的考虑 2. 船舶撞击力的计算及对策船舶撞击力的计算及对策 第四节第四节 偶然作用偶然作用 撞击力计算 内河：静力法（动能转化为静力功） 近海：综合确定 汽车：对跨线桥的桥墩、防撞护栏等 防撞措施（消能及阻尼作用） 2021年5月4日62 二、船舶撞击力的考虑 第四节第四节 偶然作用偶然作用 2021年5月4日63 二、船舶撞击力的考虑 1954年9月1971年第二座桥

39、开通 1987年4月新桥开通 1980年5月9号被一空货轮撞击，死 35人 防撞措施 第四节第四节 偶然作用偶然作用 SunshineSkywayBridge,FLUSA 3. 防撞措施（消能及阻尼作用）防撞措施（消能及阻尼作用） 2021年5月4日64 三、汽车撞击作用及施工荷载 第四节第四节 偶然作用偶然作用 汽车撞击作用 撞击力标准值在车辆行驶方向：1000kN 撞击力标准值在车辆行驶垂直方向：500kN 作用于行车道以上1.2m处 两个方向的撞击力不得同时考虑 施工荷载 视具体情况确定 2021年5月4日65 第五节 作用效应组合 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 结构上几种作用

40、分别产生的效应的叠加结构上几种作用分别产生的效应的叠加 一、作用效应组合一、作用效应组合 二、作用效应组合的原则二、作用效应组合的原则 以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为原则以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为原则 必需考虑各种作用效应的取舍以及它们同时作用的可能性必需考虑各种作用效应的取舍以及它们同时作用的可能性 参照相关设计规范要求进行组合参照相关设计规范要求进行组合依据依据 方法方法 原则原则 2021年5月4日66 三、铁路桥梁荷载效应组合 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 三、铁路桥荷载基本组合方式三、铁路桥荷载基本组合方式 （1 1）主力组合）主力组合

41、（2 2）附加力组合）附加力组合 （3 3）特殊荷载组合）特殊荷载组合 恒载活载恒载活载 恒载活载附加力恒载活载附加力 恒载活载特殊（偶然）荷载恒载活载特殊（偶然）荷载 注意： 组合中的恒载等并不是荷载表中所列的所有恒载项，而是其中需要参加组 合的一项或几项；对活载、附加力、特殊荷载，也是如此。 仅考虑主力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力组合。 铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加。 上述 、 也适用于公路桥。 2021年5月4日67 四、公路桥梁的作用效应组合 公路桥采用基于结构可靠性理论的极限状态设计方法。应考虑结构 可能同时出现的作用，分别按承载能力极限状态和正常使用极限状 态进

42、行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 四、公路桥梁作用效应组合四、公路桥梁作用效应组合1.1.组合中的相关术语解释组合中的相关术语解释 承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态 A.A.设计中结构的状态设计中结构的状态 2021年5月4日68 三种设计状况： 持久状况 指桥涵使用过程中长期承受结构重力、汽车荷载等作 用的状况。在该状况下，应进行承载能力和正常使用极限状态设 计。 短暂状况 指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。在该状况 下，仅要求进行承载能力极限状态设计，必要时才进行正常使用 极限状态设计。 偶然状况 指

43、桥涵使用过程中可能偶然遭受的地震等状况。在该 状况下，仅要求进行承载能力极限状态设计，不需要进行正常使 用极限状态设计。 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 1.相关术语 持久状况持久状况 短暂状况短暂状况 偶然状况偶然状况 运营阶段运营阶段 施工阶段施工阶段 偶然情况偶然情况 B.B.设计的状况设计的状况 2021年5月4日69 在按持久状况承载能力极限状态设计时，按照结构可能破坏的严重程 度，将公路桥涵划分为三个设计安全等级，根据不同等级，拟定相应 的结构重要性系数与作用效应组合值相乘。 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 1.相关术语 C.C.结构重要性系数结构重要性系数 202

44、1年5月4日70 1.相关术语 D.D.作用效应作用效应 作用标准值效应作用标准值效应 作用频遇值效应作用频遇值效应 作用准永久值效应作用准永久值效应 作用设计值效应作用设计值效应 作用设计值效应作用标准值效应作用设计值效应作用标准值效应作用效应分项系数作用效应分项系数 作用效应（Effect of an action）结构对所受作用的反应，如弯矩、位移 等（通过结构分析得到） 作用效应设计值（Design value of an action effect）作用标准值效应 与分项系数的乘积。 分项系数（Partial safety factor）为保证结构具有规定的可靠度而在设计 表达式中采

45、用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数。 对公路桥，作用分项系数是显式的，在作用组合时采用；抗力分项系数 是隐式的，包含在材料强度取值中。 对铁路桥，无分项系数，各荷载效应直接组合，结构安全度包含在材料 强度取值和单一安全系数K中。 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 2021年5月4日71 2.公路桥梁作用效应组合方法 作用效应基本组合（Fundamental combination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久 作用设计值效应与可变作用设计值效应的组合 作用效应偶然组合（Accidental combination for action effe

46、cts）承载能力极限状态设计时，永久作用 标准值效应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准 值效应的组合 作用短期效应组合（Combination for short-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用 标准值效应与可变作用频遇值效应的组合 作用长期效应组合（Combination for long-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用 标准值效应与可变作用准永久值效应的组合 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 2.作用效应组合的不同方法作用效应组合的不同方法 2021年5月4日72 2.公路桥梁作用效应组合方法 2

47、.作用效应组合的不同方法作用效应组合的不同方法 基本组合基本组合 偶然组合偶然组合 短期状态组合短期状态组合 长期状态组合长期状态组合 设计方法设计方法 承载能力极限承载能力极限 状态状态 正常使用极限正常使用极限 状态状态 永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用 组合内容和方法组合内容和方法 组合名称组合名称 应力计算组合应力计算组合 设计值效应设计值效应设计值效应设计值效应 标准值效应标准值效应标准值效应标准值效应某种代表值某种代表值 标准值效应标准值效应 标准值效应标准值效应 标准值效应标准值效应 频遇值效应频遇值效应 准永久值效应准永久值效应 标准值效应标准值效应 第五节第五

48、节 作用效应组合作用效应组合 2021年5月4日73 公路桥涵按承载能力极限状态设计 时的基本组合 m i n j QjkQjckQQGikGiud SSSS 12 1100 结构重要性系数：分别取1.1,1.0,0.9 Sud承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值 第i个永久作用效应的分项系数 SGik第i个永久作用效应的标准值 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数 SQ1k汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值 除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数 除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数 SQjk除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值

49、第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 A.承载力极限状态下，作用效应的基本组合承载力极限状态下，作用效应的基本组合 0 0 2021年5月4日74 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 公路桥涵按承载能力极限状态设计 时的基本组合 基本效应组合基本效应组合 设计值设计值 永久作用永久作用 标准值效应标准值效应 可变作用可变作用 汽车汽车 标准值效应标准值效应 举例举例 汽车荷载汽车荷载 （计冲击）（计冲击） 可变作用可变作用 汽车以外汽车以外 标准值效应标准值效应 作用分项系数作用分项系数 Q1=1.4 自重恒载效应自重恒载效应 作用分项系数作用分项系数 G1=1.2 永久作用永久作用 设

50、计值效应设计值效应 可变作用（汽车）可变作用（汽车） 设计值效应设计值效应 温度效应温度效应 组合系数组合系数 c=0.8,0.7,0.6,0.5 作用分项系数作用分项系数 Qj=1.4 2021年5月4日 75 公路桥涵按正常使用极限状态设计 时的短期组合 第一项：作用短期效应组合的设计值 第二项：m个永久作用的标准值效应（不乘系数）组合 第三项：n个可变作用效应的频遇值效应组合 第j个可变作用效应的频遇值系数 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 B.正常使用极限状态下，作用短期效应组合正常使用极限状态下，作用短期效应组合 短期效应组合短期效应组合 设计值设计值 永久作用永久作用/标准标

51、准 值效应值效应 可变作用可变作用/标准标准 值效应值效应 可变作用频遇可变作用频遇 值系数值系数 可变作用可变作用/频遇频遇 值效应值效应 举例举例自重恒载效应自重恒载效应 1=0.7 汽车荷载汽车荷载 （不计冲击）（不计冲击） 2021年5月4日76 公路桥涵按正常使用极限状态设计 时的长期组合 第一项：作用长期效应组合的设计值 第二项：m个永久作用的标准值效应（不乘系数）组合 第三项：n个可变作用的准永久值效应组合 第j个可变作用效应的准永久值系数 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 C.正常使用极限状态下，作用长期效应组合正常使用极限状态下，作用长期效应组合 长期效应组合长期效应组

52、合 设计值设计值 永久作用永久作用/标准标准 值效应值效应 可变作用可变作用/标准标准 值效应值效应 可变作用准永可变作用准永 久值系数久值系数 可变作用可变作用/准永准永 久值效应久值效应 举例举例 2=0.4 汽车荷载汽车荷载 （不计冲击）（不计冲击） 自重恒载效应自重恒载效应 2021年5月4日77 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 公路桥涵按正常使用极限状态设计 时的持久状况应力计算效应组合 效应组合设计值效应组合设计值 永久作用永久作用/标准标准 值效应值效应 可变作用可变作用/标准标准 值效应值效应 举例举例 自重恒载效应自重恒载效应 汽车荷载汽车荷载 （不计冲击）（不计冲击

53、） 第一项：作用效应组合的设计值 第二项：m个永久作用的标准值效应的组合（不乘系数） 第三项：n个可变作用的标准值效应的组合（不乘系数） 本组合用于正常使用极限状态设计中持久状况应力计算时的 作用效应组合 D.正常使用极限状态中持久状况应力计算效应组合正常使用极限状态中持久状况应力计算效应组合 2021年5月4日78 其他可变荷载不同时组合表（公路） 编号编号荷载名称荷载名称不与该荷载同时参与组合的荷载号不与该荷载同时参与组合的荷载号 15汽车制动力汽车制动力流水压力，冰压力，支座摩阻力流水压力，冰压力，支座摩阻力 16流水压力流水压力汽车制动力，冰压力汽车制动力，冰压力 17冰压力冰压力汽车

54、制动力，流水压力汽车制动力，流水压力 19支座摩阻力支座摩阻力汽车制动力汽车制动力 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 五、作用效应组合中的排它性五、作用效应组合中的排它性 2021年5月4日79 第五节第五节 作用效应组合作用效应组合 作用效应组合中容易混淆的术语 六、公路桥梁作用效应组合中几个与时间有关的名词六、公路桥梁作用效应组合中几个与时间有关的名词 持久状况持久状况 短暂状况短暂状况 偶然状况偶然状况 设计状设计状况况作用分类作用分类 永久作用永久作用 可变作用可变作用 偶然作用偶然作用 偶然组合偶然组合 短期状态组合短期状态组合 长期状态组合长期状态组合 组合分类组合分类 基本组合基本组合 设计极限状态设计极限状