桥梁的设计荷载计算培训

截面尺寸 解答
矩形截面抗弯惯性矩 bh 3 1.5 × 23 I= = = 1m4 12 12
故梁底应力 M M h 1500×103 2 σ = y= ∗ = ∗ = 1.5 ×106 Pa = 1.5MPa I I 2 1 2
四、桥梁静载试验分析评定
题目
某预应力混凝土简支梁桥，计算跨径 某预应力混凝土简支梁桥，计算跨径20m，设计跨中弯矩为 ， M=5000kN*m。为检验梁体施工质量、承载能力和使用性能，对该预制 。为检验梁体施工质量、承载能力和使用性能， 构件及进行静载试验。静载试验采用砂袋均布加载， 构件及进行静载试验。静载试验采用砂袋均布加载，加载后梁跨中最大 弯矩为4900kN*m。最大试验荷载下实测跨中变形 弯矩为 。最大试验荷载下实测跨中变形40.00mm，两端支座 ， 变形分别为4.08mm和5.22mm；卸载后实测跨中残余变形为 变形分别为 和 ；卸载后实测跨中残余变形为6.60mm， ， 两端支座变形分别为1.06mm和1.28mm。（理论计算最大挠度为 。（理论计算最大挠度为 两端支座变形分别为 和 。（ 33.0mm） ） 问题：（ ）该静载试验荷载效验系数能否满足试验要求？ 问题：（1）该静载试验荷载效验系数能否满足试验要求？ ：（ （2）结构刚度能否满足使用要求？ ）结构刚度能否满足使用要求？
四、桥梁静载试验分析评定
解答
4900 = 0.98 5000 故满足试验要求。 故满足试验要求。
（1） η = ）
在0.8~1.0之间 之间
（2）修正支座沉降后跨中最大变形： 40.00 − (4.08 + 5.22) / 2 = 35.35mm ）修正支座沉降后跨中最大变形： 修正支座沉降后跨中残余变形： 修正支座沉降后跨中残余变形： 6.60 − (1.06 + 1.28) / 2 = 5.43mm 跨中弹性变形： 跨中弹性变形： 35.35 − 5.43 = 29.92mm 挠度校验系数： 挠度校验系数：

桥梁的设计荷载及荷载组合（1）如图:一、桥梁的设计荷载选定荷载和进行荷载分析是比结构分析更为重要的问题。

因为它关系到桥梁结构在它的设计使用期限内的安全和桥梁建设费用的合理投资。

近年来，由于交通量的不断增加，大型超重车辆的不断出现，风载、地震荷载的重要性愈显突出等，导致实际与可能作用在桥梁结构上的荷载越来越复杂，这就为桥梁荷载的选定和分析造成了困难，常因初始设计荷载选定的滞后，而造成桥梁早期破坏或加固。

我国现行的公路桥涵设计通用规范（JTJ021-85）中，将作用在桥梁上的荷载分为三大类：1．永久荷载（恒载）在设计使用期内，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。

它包括结构重力、预加应力、土的重力及侧压力、混凝土收缩及徐变影响力，基础变位影响力和水的浮力。

2．可变荷载（活载）在设计使用期内，其值随时间变化，且其变化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，又分为基本可变荷载和其他可变荷载。

基本可变荷载包括汽车荷载及其引起的冲击力，平板挂车（或履带车）荷载，人群荷载，离心力，以及所有车辆所引起的土侧压力。

其他可变荷载包括汽车制动力，风力，流水压力，冰压力，温度影响力和支座摩阻力。

3．偶然荷载在设计使用期内，不一定出现，但一旦出现其值很大且持续时间较短的荷载，它包括船只或漂浮物撞击力，地震作用。

下面具体讲述各种荷载的意义：（一）永久荷载结构物的重力及桥面铺装、附属设备等外加重力均属结构重力，可按照结构的实际体积或设计时所假定的体积与材料密度计算。

作用在墩台上的土重力，土侧压力可参照《公路桥涵通用规范》（JTJ021-85）附录一、二和《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）附录二中规定计算。

对于预应力混凝土结构，预加应力在结构使用阶段设计时，应作为永久荷载计算其效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失；在结构承载能力极限状态设计时，预应力不作为荷载，而将预应力筋作为普通钢筋计入结构抗力。

偏心压力法
跨中mc
铰接板梁法 刚接板梁法 G-M法
杠杆法（特殊情况，如双主梁 和双拱肋）
② 支点附近，荷载仅向作用的主梁 上传递，其他主梁基本不参与
m0求法——杠杠法
B、 实用中m分布规律的简化
计算弯矩 计算所有截面的弯矩，采用沿跨内不变的m，m的取值与跨中截面
的mc一致。
注意：对于中梁，m0与mc差值较大，且横梁少于三个时，m采用变化的分布
求得 :
汽车： 挂车： 人群：
B、 修正的偏心压力法（ 修正刚性横梁法）
基本假定
把横隔梁看作刚度无穷大的刚性梁，在 外荷载作用下始终保持直线形状。
考虑主梁抗扭刚度。 基于横隔梁无限刚性的假定，此法也称“刚性
横梁法”。
适用场合
有可靠的横向联结，横梁多；
而且桥梁宽跨比
小于或接近于0.5的情况；
荷载作用在跨中位置
载对称作用下平面弯曲正应力的 倍和剪应力的 倍。
弯矩： 剪力：
M =M g Mp Q = Q g Qp
1.15; 1.05 其中：或者＝
荷载增大系数 N
N为考虑折减后的设计车道数
M
p、Q
为全部活载对称作用于中心线引起的弯矩和剪力。
p
2-1 活载内力计算公式
1、悬臂体系、连续体系截面形式
i
—主梁最不利效应时一个最大影响线峰值.
ym ax
(三）内力组合
根据不同的设计要求进行内力组合
承载能力极限 状态
（基本组合）
结构重力对结构的承载能力不 利时
结构重力对结构的承载能力有 利时
m
Sud 1.2S自重＋1.4S汽＋0.81.4S人 i 1
m
Sud S自重＋1.4S汽＋0.81.4S人 i 1

第4.2.2条 预加力 在结构进行正常使用极限状态设计和使用 阶段应力计算时，应作为永久作用计算其主效 应和次效应，并计入相应阶段的预应力损失， 但不计由于偏心距增大引起的附加效应； 在结构进行承载能力极限状态设计时，预 加力不作为作用，而将预应力钢筋作为结构抗 力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍 需考虑预加力引起的次效应。
支座摩阻力
F = µ ⋅W
偶然作用
偶然作用
偶然作用是指在结构使用期间出现的 概率很小，一旦出现，其值很大且持续时 间很短的作用。《桥规》中的偶然荷载包 括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用和 汽车撞击作用。
地震作用
在地震区建造桥梁，必须考虑地震作用。
第4.4.1条 地震作用 地 震 动 峰 值 加 速 度 等 于 0.10g 、 0.15g 、 0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设 计。 地震作用的计算及结构的设计，应符合现 行《公路工程抗震设计规范》的规定。
车辆荷载
前轮： 0.3×0.2 中、后轮： 0.6×0.2 各荷载等 级采用相同的 车辆荷载。
横向布载
车道荷载横向分布系数应按设计车道数如下图布 置车辆荷载进行计算。
横向布载
桥涵设计车道数应符合下表的规定：
桥面宽度 车辆单向行驶时 车辆双向行驶时 W<7.0 7.0≤W<10.5 6.0≤W<14.0 10.5≤W<14.0 14.0≤W<17.5 14.0≤W<21.0 17.5≤W<21.0 21.0≤W<24.5 21.0≤W<28.0 24.5≤W<28.0 28.0≤W<31.5 28.0≤W<35.0 桥涵设计车道数 1 2 3 4 5 6 7 8