桥梁设计荷载.ppt

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永久作用主要有以下内容：
• 一、结构重力 • 二、预加力 • 三、混凝土收缩及徐变作用 • 四、其它永久作用 • 作用于墩台上的土的重力、土侧压力以
及水浮力对水中结构部分的作用；基础 变位影响力等。
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第三节 可变作用
• 可变作用是在结构使用期间，其量值随时间 变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的 作用。
混凝土预制块砌体 石砌体
0.000012 0.000010 0.000009 0.000008
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2）计算桥梁结构因均匀温差作用引起外加变形或约束变形时，应从 结构受到约束时的平均温度开始，考虑最高温度和最低温度的作用 效应。如缺乏实际调查资料，公路混凝土结构和钢结构的最高和最 低有效温度标准值可按表1-3-8取用。
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现行《桥规》将“作用”定义为施 加在结构上的一组集中力或分布力， 或引起结构外加变形或约束变形的原 因。前者称为直接作用，亦称荷载，后 者称为间接作用。
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第一节 作用的分类和代表值
• 结构作用的分类方法有多种：
• 1、按时间的变异性和出现的可能性，作用 可以分为三类：
• 永久作用、可变作用和偶然作用。这种分类 是结构上作用的基本分类。
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水的浮力
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基础变位作用
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汽车荷载
9
汽车冲击力
10
汽车离心力
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汽车引起的土侧压力
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人群荷载
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可变作用
汽车制动力
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风荷载
15
流水压力
16
冰压力
17
温度（均匀温度和梯度温度）作用
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支座摩阻力
19
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偶然作用
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地震作用
船舶或漂流物的撞击作用
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汽车撞击作用
《桥规》对桥梁设计作用的相关术语描述如下：
• 均匀温度作用：温度变化导致梁体纵向均匀地位 移，当结构的位移受到约束时会引起温度次内力。 计算均匀温度作用引起外加变形时，应从结 构受到约束（架梁或结构合龙）时的结构温度作 为起点，计算结构最高和最低有效温度的作用效 应。
• 梯度温度作用 ：太阳辐照作用下，使梁体沿高度 方向形成非线性的温度梯度，导致结构产生次应 力
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六、人群荷载
• 计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为 3 kN m 2
• 计算跨径大于50m，人群荷载标准值为 2.5 kN m2 • 计算跨径在50m～150m之间时，可由线性内插 • 城市郊区行人密集地区一般为上述规定值的
1.15倍 • 专用人行桥梁，人群荷载标准值为 3.5 kN m2
0.6m
0.6m
城－Ｂ级车辆荷载： 标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN
车轴编号 轴重（KN） 轮重（KN） 总重（300KN）
1 60 30
2 120
60
3
120 60
3.6m 4.8m
1.2m
0.25m 0.25m 0.6m
0.6m 1.8m 0.6m
0.25m
城－Ａ、B级车道荷载
公路桥梁结构的有效温度标准值（℃）
气候分区
钢桥面板钢桥 混凝土桥面板钢桥 最高 最低 最高 最低
表1-3-8
混凝土、石桥 最高 最低
严寒地区 46 -53
39
-39
35
-29
寒冷地区 48 -30
41
-22
38
-15
温热地区 48 -23
42
-17
38
-11

注：气候分区按下列规定：严寒地区，最冷月平均温度低于-10℃；寒冷地区，
图1-4-7 城—B级车道荷载
• 跨径２０m-150m 城－Ａ级 计算弯矩，qM=10.0kN/m 计算剪力，qQ=15.0kN/m 集中荷载P=300kN 车道数等于或大于4条时，计算弯矩不乘
增长系数。计算剪力乘增长系数1.25。
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城－B级 计算弯矩，qM=9.5kN/m 计算剪力，qQ=11.0kN/m 集中荷载P=160kN 车道数等于或大于4条时，计算弯矩不乘增长
公路汽车荷载
• 公路汽车荷载等级 公路－Ⅰ级汽车荷载 公路－Ⅱ级汽车荷载
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公路－Ⅰ级、Ⅱ级车辆荷载：
标准载重汽车采用五轴式货车加载，总重550kN
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公路－Ⅰ级、Ⅱ级车道荷载：
• 车道荷载应按均布P荷载加一个集中荷载 计算。
K
qK
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公路－Ⅰ级
均布荷载标准值qk=10.5kN/m • 跨径<5m 集中荷载Pk=180kN； • 跨径>50m 集中荷载Pk=360kN 5~50之间内插
作用代表值：结构或结构构件设计时，针对不同设计目的
所采用的各种作用规定值，它包括作用标准值、准永久值和频遇
值等。
作用标准值：作用的标准值是结构或结构构件设计时，采
用的各种作用的基本代表值，它是结构设计的主要参数。反映了
作用在设计基准期内（公路桥涵结构的设计基准期为100年）随时
间的变异，并按其在设计基准期内的最大概率分布的某一分位值
第三章 桥梁设计作用
1
• 桥毁录像 • 测试实验
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国际上普遍地将所有引起结构反应的原 因统称为“作用”
• 引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为 截然不同的两类：
• 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，可 用“荷载”这一术语来概括。
• 另一类不是以外力形式施加于结构，它们产 生的效应与结构本身的特性、结构所处环境等 有关，如地震、基础变位、混凝土收缩和徐变、 温度变化等，它们是间接作用于结构的
最冷月平均温度低于0℃～10℃；温热地区，最冷月平均温度高于0℃。气候分区中温
热地区包括温和地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。
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• 3、按照结构的反应，可以分为两类
• 1）静态作用：在结构上不产生加速度或产生的加 速度可以忽略不计的作用，如结构自重等。
• 2）动态作用：在结构上产生不可忽略的加速度的 作用，如汽车荷载、地震作用等。
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作用分类
1
结构重力（包括结构附加重力）
2
预加力
3
土的重力
4
永久作用
土侧压力
5
混凝土收缩及徐变作用
向折减：按《城市桥梁设计荷载标准》 （CJJ 77－98）的有关规定执行。
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• 二、汽车冲击力 冲击作用：车辆以较高速度驶过桥梁时，
由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖 动等原因， 使桥梁结构引起振动。
冲击系数：1+µ
f 1.5Hz 0.05
1.5Hz f 14Hz 0.1767ln f 0.0157
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七、风荷载
• 风对结构作用的计算有三个不同的方面： 对于顺风向的平均风压，采用静力计算 方法；
• 对于顺风向(或横风向)的脉动风，则应按 随机振动理论计算；
• 对于横风向的周期性风力，产生横风向 振动，偏心时还产生扭转振动，通常作 为确定荷载对结构进行动力计算。
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八、温度（均匀温度和梯度温度） 作用
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1）在进行结构承载能力极限状态和正常使用极限状 态设计时，应根据当地具体情况、结构物使用的材料
和 施工条件等因素考虑由温度作用而引起的结构效应。
各 种结构构的线膨胀系数规定于表1-3-7 。
表1-3-7
线膨胀系数
结构种类
线膨胀系数（以摄氏度计）
钢结构 混凝土和钢筋混凝土及预应力混凝土结构
f 14Hz
0.45
f—结构(自振频率 )基频（Hz）
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三、汽车离心力
• 离心力是一种伴随着车辆在弯道行驶时 所产生的惯性力，其以水平力的形式作 用于桥梁结构，是弯桥横向受力与抗扭 设计计算所考虑的主要因素。
• 弯道桥的曲线半径等于或小于250m时， 应计算汽车荷载引起的离心力。
• 离心力标准值为车辆荷载标准值乘以离 心力系数C计算。
作用效应：结构对所受作用的反应，如由作用产生的结构或
构件的轴力、弯矩、扭矩、位移、应力、裂缝等。
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第二节 永久作用
• 永久作用是在结构使用期间，其量值不 随时间而变化，或其变化值与平均值比 较可忽略不计的作用。
• 永久作用采用标准值作为代表值。永久 作用的标准值，对结构重力（包括结构 附加重力），可按结构构件的设计尺寸 与材料的重力密度计算确定。
可变作用 种类
• 一、汽车荷载
车辆荷载
车道荷载
=140KN
M =22.5KN/m Q =37.5KN/m
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• 横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的 计算应采用车辆荷载。
• 主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。 • 进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷
载的作用叠加。
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•公路荷载 •城市道路荷载
公路－Ⅱ级
按公路公路－Ⅰ级的0.75倍
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• 车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数
19
• 车辆荷载的折减
横向布置 车队数
横向折减 系数
横向折减系数 345678
0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
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城市道路汽车荷载
• 城市汽车荷载等级 城－Ａ级汽车荷载 城－Ｂ级汽车荷载 • 汽车荷载： 车辆荷载 车道荷载
一个车道上的制动力标准值按规定的车道荷载标准 值在加载长度上计算的总重力的10％计算，但公路 －Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN； 公路－Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。
多车道的长桥要按跨度和车道数 折减。 制动力的着力点在桥面以上1. 2m处，计算墩台时，