第三章桥梁设计荷载

1、桥梁工程by rkang桥梁工程Bridge 梁工程by rkang 桥桥梁梁工工程程教学内容：教学内容：v 3.3 偶然荷载偶然荷载v 3.4 荷载组合荷载组合v 3.2 可变荷载可变荷载 第第3章章 桥梁设计荷载桥梁设计荷载v 3.1 永久荷载永久荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范主要修订内容主要修订内容1、极限状态：明确了公路桥涵结构应进行、极限状态：明确了公路桥涵结构应进行和和设计，并引入了结构设计的设计，并引入了结构设计的、和和三个设计状况。三个设计状况。2、组合方式：修改了公路桥涵结构

2、设计的作用效应的组、组合方式：修改了公路桥涵结构设计的作用效应的组合方式及其组合系数，引入了作用的合方式及其组合系数，引入了作用的和和，并提出了各种可变作用短期效应组合，并提出了各种可变作用短期效应组合时的时的和长期效应组合时的和长期效应组合时的。3、及其及其：引入了公路桥涵设计的安：引入了公路桥涵设计的安全等级及其重要性系数，以桥涵结构破坏可能产生的全等级及其重要性系数，以桥涵结构破坏可能产生的后果严重程度的不同采用不同的重要性系数，使结构后果严重程度的不同采用不同的重要性系数，使结构的设计更趋合理。的设计更趋合理。桥梁工程by rkang 桥桥梁梁的的设设计计与与规规划划 JTG D60-

3、2004修订的具体内容摘录修订的具体内容摘录1.0.1 为统一公路桥涵设计技术标准，贯彻国家有关法规和公为统一公路桥涵设计技术标准，贯彻国家有关法规和公路技术政策，使公路桥涵设计符合路技术政策，使公路桥涵设计符合的要求，制定本规范。的要求，制定本规范。1.0.5 还应按照还应按照的原则进行设计的原则进行设计。1.0.10 特殊大桥宜进行特殊大桥宜进行1.0.6 公路桥涵结构的设计基准期为公路桥涵结构的设计基准期为100年。年。设计基准期设计基准期：。使用寿命与结构使用状况、环境有关，综合评价较难。使用寿命与结构使用状况、环境有关，综合评价较难。建筑结构实行质量终生制，但判断体系未完全建立，如无

4、裂缝的建筑结构实行质量终生制，但判断体系未完全建立，如无裂缝的定量评价等。定量评价等。桥梁工程by rkang 桥桥梁梁的的设设计计与与规规划划 JTG D60-2004修订的具体内容摘录修订的具体内容摘录4.1.1 公路桥涵设计采用的作用分为公路桥涵设计采用的作用分为三类。三类。 引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为两类：一类是引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为两类：一类是施加于结构上的外力，如车辆、人群、结构自重等，它们是直接施加于结构上的外力，如车辆、人群、结构自重等，它们是直接施加于结构上的，可用施加于结构上的，可用“”概括。概括。 另一类不是一外力形式施加于结构，它们产生的

5、效应与结构另一类不是一外力形式施加于结构，它们产生的效应与结构本身的特性、结构所处的环境等有关，如地震、基础变位、混凝本身的特性、结构所处的环境等有关，如地震、基础变位、混凝土收缩徐变、温度变化等，它们是土收缩徐变、温度变化等，它们是于结构的。于结构的。 国际上普遍将所有引起结构反应的原因统称为国际上普遍将所有引起结构反应的原因统称为，而，而仅限于施加于结构上的直接作用。仅限于施加于结构上的直接作用。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 第第3章章 桥梁设计荷载桥梁设计荷载编号编号荷载分类荷载分类荷载名称荷载名称1永久荷载永久荷载（恒载）（恒载）结构重力结构重力2预加应

6、力预加应力3土的重力及土侧压力土的重力及土侧压力4混凝土收缩徐变影响力混凝土收缩徐变影响力5基础变位影响力基础变位影响力6水的浮力水的浮力7可变荷载可变荷载基本基本可变可变荷载荷载（活载）（活载）车道荷载车道荷载8汽车冲击力汽车冲击力9离心力离心力10汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力11人群人群12车辆荷载车辆荷载荷载分类表（公路、城市桥梁）荷载分类表（公路、城市桥梁）桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 第第3章章 桥梁设计荷载桥梁设计荷载编号编号荷载分类荷载分类荷载名称荷载名称13可变荷载可变荷载其他其他可变可变荷载荷载风力风力14汽车制动力汽车制动力15流水压

7、力流水压力16冰压力冰压力17温度影响力温度影响力18支座摩阻力支座摩阻力19偶然荷载偶然荷载地震力地震力20船只或漂流物撞击力船只或漂流物撞击力荷载分类表（公路、城市桥梁）荷载分类表（公路、城市桥梁）注：如构件主要为承受某种其他可变荷载而设置，则计算该构件时，所承荷载作为基本可变荷载。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 第第3章章 桥梁设计荷载桥梁设计荷载荷载分类表（铁路桥梁）荷载分类表（铁路桥梁）荷载分类荷载分类荷载名称荷载名称荷载分类荷载分类荷载名称荷载名称主主力力恒恒载载结构重力结构重力预加应力预加应力混凝土收缩徐变影响力混凝土收缩徐变影响力土压力土压力静水压

8、力及浮力静水压力及浮力基础变位影响力基础变位影响力附附加加力力制动力或牵引力制动力或牵引力风力风力流水压力流水压力冰压力冰压力温度变化的作用温度变化的作用冻胀力冻胀力活活载载列车竖向静活载列车竖向静活载公路活载（需要时考虑）公路活载（需要时考虑）长钢轨纵向水平力（伸缩长钢轨纵向水平力（伸缩力和挠曲力）力和挠曲力）离心力离心力横向摇摆力横向摇摆力活载土压力活载土压力人行道人行荷载人行道人行荷载特特殊殊荷荷载载列车脱轨荷载列车脱轨荷载船只或排筏的撞击力船只或排筏的撞击力汽车撞击力汽车撞击力施工临时荷载施工临时荷载地震力地震力长钢轨断轨力长钢轨断轨力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计

9、荷荷 载载 第第3章章 桥梁设计荷载桥梁设计荷载编号编号荷载分类荷载分类荷载名称荷载名称13附附加加力力制动力或牵引力制动力或牵引力14风力风力15列车横向摇摆力列车横向摇摆力16流水压力流水压力17冰压力冰压力18温度变化的影响温度变化的影响19冻胀力冻胀力20特殊荷载特殊荷载船只或排筏撞击力船只或排筏撞击力21地震力地震力20施工荷载施工荷载荷载分类表（铁路桥梁）荷载分类表（铁路桥梁）桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.1 永久荷载永久荷载是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向不随时间变是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向不随时间变化，或其变化值与平

10、均值相比可忽略不计的荷载，又称化，或其变化值与平均值相比可忽略不计的荷载，又称。 结构自重称为结构自重称为；桥面铺装、附属设施等名加重力称为；桥面铺装、附属设施等名加重力称为。永久荷载往往占全部设计荷载的很大部分。永久荷载往往占全部设计荷载的很大部分。 在结构正常使用极限状态设计时，应作为永久荷载计算其效在结构正常使用极限状态设计时，应作为永久荷载计算其效应，但应计入相应阶段的预应力损失；应，但应计入相应阶段的预应力损失；，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。 对于对于超静定结构超静定结构的混凝土结构及结合梁桥等，应考虑混凝土的的混凝土结构及结合梁桥等，应

11、考虑混凝土的的影响。的影响。 基础变位影响力（基础沉降）基础变位影响力（基础沉降）、土的重力及土侧压力土的重力及土侧压力、水的浮力水的浮力均为均为永久荷载。永久荷载。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向随时是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。 按其对桥涵结构的影响程度，又可分为按其对桥涵结构的影响程度，又可分为和和。基本可变荷载基本可变荷载又称又称“活载活载”，主要部分是车辆荷载及其影响力。，主要部分是

12、车辆荷载及其影响力。其他可变荷载其他可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力。包括自然和人为产生的各种变化力。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载(1) 汽车荷载分为汽车荷载分为和和两个等级。两个等级。各级公路桥涵的汽车荷载等级各级公路桥涵的汽车荷载等级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级级桥梁工程

13、by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载(1) 汽车荷载分为汽车荷载分为和和两个等级。两个等级。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。(2)汽车荷载由汽车荷载由和和组成。组成。车道荷载车道荷载由影响线进行布载由影响线进行布载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载 车辆荷载车辆荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥

14、梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载(1) 汽车荷载分为汽车荷载分为和和两个等级。两个等级。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。 桥梁结构的整体计算采用车道荷载。桥梁结构的整体计算采用车道荷载。(2) 汽车荷载由汽车荷载由和和组成。组成。 桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、

15、汽车荷载、汽车荷载(1) 汽车荷载分为汽车荷载分为和和两个等级。两个等级。(2) 汽车荷载由汽车荷载由和和组成。组成。(3) 汽车荷载折减。汽车荷载折减。 横向折减横向折减 原因：横向每一车队同时出现最大荷载的概率随车道数增加而减小。原因：横向每一车队同时出现最大荷载的概率随车道数增加而减小。 横向折减系数：表横向折减系数：表3.2.4。 纵向折减纵向折减 原因：桥跨越长，全桥达到高密度和重载的概率越小，当跨度原因：桥跨越长，全桥达到高密度和重载的概率越小，当跨度150m时进行纵向折时进行纵向折减。减。 纵向折减系数：表纵向折减系数：表3.2.5。 方法：多跨连续结构时，按最大计算跨径考虑。方

16、法：多跨连续结构时，按最大计算跨径考虑。桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载2、汽车冲击力、汽车冲击力* * 原因：桥面不平整原因：桥面不平整 车轮不圆车轮不圆 发动机抖动发动机抖动桥振动桥振动效应比静载时大效应比静载时大这种动力效应称为冲击力这种动力效应称为冲击力* * 冲击力冲击力=(1+)(汽车荷载汽车荷载) 冲击系数冲击系数* * 影响影响的主要因素：结构阻尼的主要因素：结构阻尼材料（重自材料（重自 ) )连接方式（刚度连接方式（刚度 ) )跨

17、径（跨径跨径（跨径 ) )* * 与桥梁基频与桥梁基频 f 有关有关桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载2、汽车冲击力、汽车冲击力* * 与桥梁基频与桥梁基频 f 有关有关的计算的计算宜采用有限元法（有限元软件）计算宜采用有限元法（有限元软件）计算桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载2、汽车冲击力、汽车冲击力3

18、、离心力、离心力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载2、汽车冲击力、汽车冲击力3、离心力、离心力4、人群荷载、人群荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.1 公路桥梁基本可变荷载（活载）公路桥梁基本可变荷载（活载）1、汽车荷载、汽车荷载2、汽车冲击力、汽车冲击力3、离心力、离心力4、人群荷载、人群荷载5、车辆荷载引起的土的侧压力、车辆荷载引起的土的侧压力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁

19、设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.2 公路桥梁其他可变荷载公路桥梁其他可变荷载1、制动力、制动力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.2 公路桥梁其他可变荷载公路桥梁其他可变荷载1、制动力、制动力2、风力、风力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.2 公路桥梁其他可变荷载公路桥梁其他可变荷载1、制动力、制动力2、风力、风力3、温度影响力、温度影响力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.2 可变荷载可变荷载3.2.1.2 公

20、路桥梁其他可变荷载公路桥梁其他可变荷载1、制动力、制动力2、风力、风力3、温度影响力、温度影响力4、支座摩阻力、支座摩阻力桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.3 偶然荷载偶然荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.3 偶然荷载偶然荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.3 偶然荷载偶然荷载桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.4 荷载组合荷载组合* * 作用不一定同时出现作用不一定同时出现 影响结构安全的组合影响结构安全的组合 作用效应组合作用效应组合 * * 公路桥梁设计方法

21、公路桥梁设计方法 以以概率理论概率理论为基础的为基础的极限状态法极限状态法，采用，采用分项系数分项系数的设计表达式。的设计表达式。 * * 极限状态极限状态 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 桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.4 荷载组合荷载组合* * 三种设计状况三种设计状况 必须进行必须进行承载能力承载能力极限状态和极限状态和正常使用正常使用极限状态的计算。极限状态的计算。 持久状况（使用阶段状况）持久状况（使用阶段状况）只进行只进行承载能力承载能力极限状态的计算（时间短），必要时才进行极限状态的计算（时间短），必要时才进行正

22、常使用极限状态的计算。正常使用极限状态的计算。 短暂状况（施工阶段状况）短暂状况（施工阶段状况）只进行只进行承载能力承载能力极限状态的计算（保证主要承重结构不丧失极限状态的计算（保证主要承重结构不丧失承载能力，或只发生局部破坏）。承载能力，或只发生局部破坏）。 偶然状况（偶然出现的状况）偶然状况（偶然出现的状况）桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.4 荷载组合荷载组合桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.4 荷载组合荷载组合u组合系数（示例）组合系数（示例）: :1.2恒荷载恒荷载+1.4汽车荷载汽车荷载1.2恒荷载恒荷载+1.4汽车荷载汽车荷载+0.8 （1.4 人群）人群）1.2恒荷载恒荷载+1.4汽车荷载汽车荷载+0.7 （1.4 人群人群+1.1 风荷载）风荷载）1.2恒荷载恒荷载+1.4汽车荷载汽车荷载+0.6 （1.4 人群人群+1.1 风荷载风荷载+1.4 土压力）土压力）1.2恒荷载恒荷载+1.4汽车荷载汽车荷载+0.5 （1.4 人群人群+1.1 风荷载风荷载+1.4 土压力土压力+1.4汽车制动力）汽车制动力）桥梁工程by rkang 桥桥 梁梁 设设 计计 荷荷 载载 3.4 荷载组合荷载组合 RC RC和和PCPC结构按极限状态法设计计算时，应按承载力和正常使用两结构按极限状态法设计计算时