汽车及人群荷载

《基础工程》课程设计目录第1章原始设计材料 (2)1.1技术标准及设计标准规范 (2)1.1.1设计资料 (2)1.1.2 主要设计标准规范 (3)1.1.3 进程安排 (3)第2章桥台及基础构造和拟定的尺寸 (4)2.1桥台及基础构造设计图 (4)第3章荷载计算 (5)3.1上部结构恒载反力及桥台台身、基础上土重计算 (5)3.1.1 计算值表 (6)3.2土压力计算 (6)3.2.1 计算条件 (6)3.2.2 台后填土表面无活载时土压力计算 (6)3.2.3 台后填土表面有汽车荷载时土压力计算 (7)3.2.4 台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力计算 (8)3.3支座活载反力计算 (9)3.3.1 桥上有汽车及人群荷载，台后无活载 (9)3.3.2 桥上、台后均有汽车荷载 (11)3.4支座摩阻力计算 (11)第4章工况分析 (12)第5章地基承载力验算 (12)5.1台前、台后填土对基底产生的附加压力计算 (12)5.2基底压应力计算 (13)5.2.1 建成后使用时 (13)5.2.2 施工时 (14)5.3基底承载力验算 (14)5.3.1 持力层承载力验算 (14)5.3.2 下卧层承载力验算 (15)第6章基底偏心距验算 (15)6.1仅受永久作用标准值效应组合时，应满足e0≤0.75ρ (15)6.2承受作用标准值效应组合时，应满足e0≤ρ (16)第7章基础稳定性验算 (16)7.1倾覆稳定性验算 (16)7.1.1 使用阶段 (16)7.1.2 施工阶段作用的标准值组合效应 (17)7.2滑动稳定性验算 (17)7.2.1 使用阶段 (17)7.2.2 施工阶段作用的标准值组合效应 (17)第8章沉降计算 (18)8.1确定地基变形的计算深度 (18)8.2确定分层厚度 (18)8.3确定各层土的压缩模量 (18)8.4求基础底面处附加压应力 (18)8.5计算地基沉降 (19)8.6确定沉降计算经验系数 (19)8.7计算地基的最终沉降量 (19)第1章原始设计材料1.1技术标准及设计标准规范1.1.1设计资料某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T形梁。

荷载标准值计算荷载标准值是指在正常使用情况下，结构或构件所能承受的最大荷载值。

它是进行结构设计和评估的重要依据，需要根据相关规范和实际使用情况进行计算。

下面将对荷载标准值的计算方法进行详细介绍。

一、恒载标准值计算恒载是指长期作用在结构或构件上的不变荷载，如结构自重、土压力、水压力等。

恒载标准值的计算方法如下：1.自重标准值计算自重标准值是指结构或构件自身的重量所产生的荷载标准值。

其计算方法可根据材料的重度（单位体积的质量）和构件的体积进行计算。

例如，对于混凝土构件，自重标准值可按下式计算：GK = γc * Vc式中：GK——自重标准值（N）；γc——混凝土的重度（N/m³）；Vc——混凝土构件的体积（m³）。

2.土压力标准值计算土压力标准值是指由于土壤自重和侧压力作用在结构或构件上的荷载标准值。

其计算方法可根据土壤的重度和侧压力系数进行计算。

例如，对于地下连续墙，土压力标准值可按下式计算：EK = γs * Ka * H式中：EK——土压力标准值（N/m²）；γs——土壤的重度（N/m³）；Ka——侧压力系数；H——地下连续墙的深度（m）。

二、活载标准值计算活载是指作用在结构或构件上的可变荷载，如人群荷载、车辆荷载、风荷载等。

活载标准值的计算方法如下：1.人群荷载标准值计算人群荷载标准值是指每平方米面积上所能承受的最大人群重量所产生的荷载标准值。

其计算方法可根据《建筑结构荷载规范》中的规定进行计算。

例如，对于商场、医院等公共场所，人群荷载标准值可取为3.5 kN/m²。

2.车辆荷载标准值计算车辆荷载标准值是指每平方米面积上所能承受的最大车辆重量所产生的荷载标准值。

其计算方法可根据《公路桥涵设计通用规范》中的规定进行计算。

例如，对于高速公路和一级公路，汽车荷载标准值可取为100 kN/m²。

3.风荷载标准值计算风荷载标准值是指每平方米面积上所能承受的最大风力所产生的荷载标准值。

6 汽车及人群荷载6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120；汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。

同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。

《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路桥梁及其它构造物所规定的计算荷载。

为了保证桥梁的安全储备和使用寿命，对桥上实际行驶的车辆轴重和总重必须予以严格限制，一般情况下，不允许采用设计的极限值。

因此，设计轴荷载多大，桥上实际行驶车辆的轴荷载也允许多大，这是不对的，车辆设计荷载与车辆轴载、总载限制是两个不同的概念，不可混为一谈。

世界上有一些国家制定了车辆轴载限值标准。

他们在制定设计车辆荷载标准及车辆轴重限值时，除了考虑本国的国民经济发展水平外，同时考虑了采用重型汽车提高轴重限值而获得的运输经济效益与相应增加的公路基本建设投资及原有公路网的补强改造费用之间的合理平衡。

由于提高轴重对公路投资的影响十分惊人，长期以来，各国政府都采用了极其慎重的态度。

表6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了一些国家和地区的轴载限值。

现行公路桥涵结构设计用车辆荷载标准模式是根据我国建国以后公路上交通荷载的实际情况，经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。

经过几十年的修订、完善，其分级逐步完善、科学、合理，基本适应了我国公路桥涵结构发展的需求。

1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方面向用车单位作调查，另一方面对按标准设计的桥梁通过一些重型卡车的能力作了计算比较。

调查及计算分析的结果是：公路上最常行驶的车辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。

实用文档标准文案横向分布系数的示例计算一座五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥的主梁和横隔梁截面如图，计算跨径L=19.5m ，主梁翼缘板刚性连接。

求各主梁对于车辆荷载和人群荷载的分布系数？杠杆原理法：解：1绘制1、2、3号梁的荷载横向影响线如图所示2再根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。

如图所示： 对于1号梁： 车辆荷载：484.0967.02121=⨯==∑ηcq m 人群荷载：417.1==r cr m η 对于2号梁： 车辆荷载：5.012121=⨯==∑ηcq m 人群荷载：417.0==r cr m η 对于3号梁： 车辆荷载：5.012121=⨯==∑ηcq m 人群荷载：0==r cr m η4、5号梁与2、1号梁对称，故荷载的横向分布系数相同。

偏心压力法（一）假设：荷载位于1号梁 1长宽比为26.25.155.19>=⨯=b l ，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数c m 。

本桥的各根主梁的横截面积均相等，梁数为5，梁的间距为1.5m ，则：5.220)5.11(2)5.12(2222524232221512=+⨯+⨯=++++=∑=a a a a a ai i2所以1号5号梁的影响线竖标值为：6.0122111=+=∑i a a n η 2.0122115-=-=∑i a a n η由11η和15η绘制荷载作用在1号梁上的影响线如上图所示，图中根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。

进而由11η和15η绘制的影响线计算0点得位置，设0点距离1号梁的距离为x ，则：4502.015046.0=⇒-⨯=x xx 0点已知，可求各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值3计算荷载的横向分布系数 车辆荷载：()533.0060.0180.0353.0593.02121=-++⨯==∑ηcq m 人群荷载：683.0==r cr m η （二）当荷载位于2号梁时 与荷载作用在1号梁的区别以下：4.0122112=+=∑i a a a n η实用文档标准文案0122552=-=∑ia a a n η 其他步骤同荷载作用在1号梁时的计算修正偏心压力法（一）假设：荷载位于1号梁 1计算I 和T I ：2.3813018)2814(150)18150()2814(1301821)(2122221=⨯++⨯-+++⨯⨯=+-++⨯=ch bd c b d ch y8.912.3813012=-=-=y y y[][]43333313132106543)112.38)(18150(2.381508.911831))((31cm d y c b by cy I ⨯=---⨯+⨯⨯=---+⨯=对于翼板1.0073.01501111<==b t ，对于梁肋151.01191822==b t 查下表得所以：311=c ，301.02=c 433331027518119301.01115031cm t b c I i i i T ⨯=⨯⨯+⨯⨯==∑2计算抗扭修正系数β 与主梁根数有关的系数ε则n=5，ε=1.042 G=0.425E875.055.15.1910654310275425.0042.111)(112332=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯+=+=E E B l EI GI T εβ 3计算荷载横向影响线竖标值11η和15η55.0122111=+=∑i a a n βη 15.0122115-=-=∑ia a n βη 由11η和15η绘制荷载作用在1号梁上的影响线如上图所示，图中根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。

6 汽车及人群荷载6.0.1 汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级。

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。

车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。

桥梁结构整体计算应采用车道荷载；桥梁局部加载及涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算应采用车辆荷载。

车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。

6.0.2 汽车荷载等级应符合表6.0.2规定。

表6.0.2 汽 车 荷 载 等 级公路等级高速公路一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 汽车荷载等级 公路—Ⅰ级公路—Ⅰ级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级汽车荷载等级的选用应根据公路等级和远景发展需求确定。

一条公路上的桥涵宜采用同一汽车荷载等级。

6.0.3 公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载的计算图式如图6.0.3。

图6.0.3 车道荷载1 均布荷载标准值为5.10=K q kN/m 。

2 集中荷载标准值K P 按以下规定选取：桥梁计算跨径j L ≤5m 时，=K P 180kN ；桥梁计算跨径≥j L 50m 时，=K P 360kN ；桥梁计算跨径5＜j L ＜50时，K P 值采用直线内插求得。

计算剪力效应时，上述均布荷载和集中荷载的标准值应乘以1.2的系数。

3 桥梁设计时，应根据本标准第6.0.4条确定的设计车道数布置车道荷载。

每条设计车道上均应布置车道荷载：纵向：均布荷载标准值K q 沿桥梁纵向可任意截取，并满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上；集中荷载标准值K P 则作用于相应影响线中一个影响线峰值处。

横向：均布荷载和集中荷载都均匀分布在设计车道3.5m 宽度内。

6.0.4 公路—Ⅰ级汽车荷载的车辆荷载以一辆标准车表示，其主要技术指标应符合表6.0.4-1规定。

表6.0.4-1 车辆荷载主要技术指标项 目 单 位 技 术 指 标车辆重力标准值 kN 550 前轴重力标准值 kN 30 中轴重力标准值 kN 2×120 后轴重力标准值 kN 2×140 轴 距 m 3+1.4+7+1.4轮 距 m 1.8 前轮着地宽度及长度 m 0.3×0.2 中、后轮着地宽度及长度 m 0.6×0.2 车辆外形尺寸（长×宽）m15×2.5车辆荷载在每条设计车道上布置一辆单车。

单梁试验计算步骤计算基本过程：1、确定荷载，包括汽车、人群、二期等；2、在迈达斯中输入要计算的单梁截面尺寸；3、在桥梁博士中计算横向影响线坐标，然后按照坐标绘制横向影响线；4、查找规范，选择车道数目，在横向影响线上布载，人群按照线荷载布置在人行道的中心，求出移动荷载和人群荷载的横向分布系数；5、在迈达斯中建立单梁模型（若为连续梁，则建立单梁连续模型）；6、求出移动荷载下单个车道的最大弯矩值（此处要考虑冲击系数）和单侧人群荷载作用下的弯矩值；7、求出二期荷载的总和，按照线荷载平均分配到每一片梁；8、将每一片梁分配的弯矩之和求出，不同截面尺寸的单梁各选一个最大弯矩值作为求加载效率的分母；9、迈达斯建立最大弯矩所在单梁的简支模型，在跨中进行加载试算，直到求出满足加载效率的加载值；9、查找控制截面的挠度和应变测点的应力值。

下面介绍某桥单梁试验的具体计算过程：一、确定荷载，包括汽车、人群、二期等；1)设计荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载：3.0KN/m2；2)二期：60KN/m（图纸上如果没有二期的荷载，则需根据图纸材料表计算）3)桥梁宽度：净9m+2×4m（人行道+防护栏）；二、在迈达斯中输入要计算的单梁截面尺寸；若截面为不对称截面，则应该在CAD中按照图纸绘出该截面，然后在迈达斯中使用截面特性值计算器，具体操作步骤可观看迈达斯教学视频中关于截面特性值计算器的内容，应该注意的是单位必须一致，CAD中使用的是什么单位，在截面特性值计算器中也必须选择该单位。

三、绘制横向影响线；在绘制横向影响线之前，首先查看桥梁图纸中单梁间的连接方式，一般有铰接（常用于空心板）、湿接缝（用于小箱梁、T梁）。

打开桥梁博士软件，选择新建，选择横向分布文件，如下图点确定之后进入下一窗口，选择刚接板梁法：然后按下结构描述按钮，如下图首先将填主梁跨度、G/E，然后输入主梁宽度，注意如果主梁间是湿接缝连接，主梁的宽度还应包括湿接缝。

6 汽车及人群荷载6.0.1 汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级。

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。

车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。

桥梁结构整体计算应采用车道荷载；桥梁局部加载及涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算应采用车辆荷载。

车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。

6.0.2 汽车荷载等级应符合表6.0.2规定。

表6.0.2 汽 车 荷 载 等 级公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级 公路—Ⅰ级 公路—Ⅰ级 公路—Ⅱ级 公路—Ⅱ级 公路—Ⅱ级汽车荷载等级的选用应根据公路等级和远景发展需求确定。

一条公路上的桥涵宜采用同一汽车荷载等级。

6.0.3 公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载的计算图式如图6.0.3。

图6.0.3 车道荷载1 均布荷载标准值为5.10=K q kN/m 。

2 集中荷载标准值K P 按以下规定选取：桥梁计算跨径j L ≤5m 时，=K P 180kN ；桥梁计算跨径≥j L 50m 时，=K P 360kN ；桥梁计算跨径5＜j L ＜50时，K P 值采用直线内插求得。

计算剪力效应时，上述均布荷载和集中荷载的标准值应乘以1.2的系数。

3 桥梁设计时，应根据本标准第6.0.4条确定的设计车道数布置车道荷载。

每条设计车道上均应布置车道荷载：纵向：均布荷载标准值K q 沿桥梁纵向可任意截取，并满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上；集中荷载标准值K P 则作用于相应影响线中一个影响线峰值处。

横向：均布荷载和集中荷载都均匀分布在设计车道3.5m 宽度内。

6.0.4 公路—Ⅰ级汽车荷载的车辆荷载以一辆标准车表示，其主要技术指标应符合表6.0.4-1规定。

表6.0.4-1 车辆荷载主要技术指标项 目 单 位 技 术 指 标车辆重力标准值 kN 550 前轴重力标准值 kN 30 中轴重力标准值 kN 2×120 后轴重力标准值 kN 2×140 轴 距 m 3+1.4+7+1.4轮 距 m 1.8 前轮着地宽度及长度 m 0.3×0.2 中、后轮着地宽度及长度 m 0.6×0.2 车辆外形尺寸（长×宽）m15×2.5车辆荷载在每条设计车道上布置一辆单车。

《公路工程技术标准》目次5 桥涵5．0．1一般规定1桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计.2特大、大桥桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段，不宜选择在断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质地带。

3桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则,并考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素。

4桥涵的设置应结合农田基本建设考虑排灌的需要.5特殊大桥宜进行景观设计;上跨高速公路、一级公路的桥梁，应与自然环境和景观相协调。

6桥梁结构应考虑桥面铺装进行综合设计。

桥面铺装应有完善的桥面防水、排水系统.7采用标准化跨径的桥涵宜采用装配式结构，机械化和工厂化施工。

5．0．2桥涵分类规定如表5。

0.2。

注:①单孔跨径系指标准跨径，②梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离，其他形式桥梁为桥面系车道长度；③管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞；④标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准;拱式桥和涵洞以净跨径为准。

5．0．3桥梁全长：有桥台的桥梁应为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离;无桥台的桥梁应为桥面系长度.桥涵的跨径小于或等于50m时，宜采用标准化跨径。

桥涵标准化跨径规定如下：0。

75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3。

0m、4.0m、5。

0m、6。

0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m。

5．0．4 桥涵设计洪水频率应符合表5。

0。

4规定。

表5．0．4桥涵设计洪水频率l二级公路的特大桥以及三级、四级公路的大桥，在水势猛急、河床易于冲刷的情况下,可提高一级设计洪水频率验算基础冲刷深度。

2 沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频率应符合本标准第4。

0。

2条路基设计洪水频率的规定。