桥梁工程0201 桥梁的设计作用（荷载）

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1、1,Modular Unit-0201 桥梁设计的作用（荷载）,2,主 要 内 容,1、作用（荷载）的概念与分类 2、“桥规”关于作用的有关规定 3、新、旧“桥规”的对比 “85桥规”设计荷载简介,3,1、作用（荷载）的概念与分类,作用(旧规范称“荷载”）的概念 使结构产生内力或变形的因素。 分为直接作用、间接作用。 直接作用，可称“荷载”。 作用的分类： 永久作用 可变作用 偶然作用,4,【属于1】荷载的确定与选用,必须考虑到： 桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用； 主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性； 对长、短桥跨的不同影响； 对于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一

2、些复杂而巨大的荷载；,5,【属于1】作用分类表,6,【属于1】各类作用的定义,永久作用 在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计。 永久作用（或荷载）的取值具有随机性 如，构件自重，由于材料容重的变化和构件尺寸的偏差可能与计算值不符，是随机变量。 可变作用 在设计基准期内量值随时间变化，且变化值与平均值比较不可忽略。 作用于桥梁上的车辆荷载和人群荷载的作用位置和数值大小都是变化的，其随机性是很明显的。 偶然作用 在设计基准其内出现的概率很小，一旦出现其值很大，且持续时间很短。 如，罕遇地震，车辆或船舶撞击力等。,7,2、“桥规”关于作用的有关规定,2-1 可变作用汽车荷

3、载 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。 桥梁结构的整体计算采用车道荷载； 桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载； 车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。,8,【属于2.1】车道荷载,车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，按下列规定取值： 公路I 级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kNm ；集中荷载标准值Pk按以下规定选取： a.桥涵计算跨径小于或等于5m时，Pk180kN； b.桥涵计算跨径等于或大于50m时，Pk360kN； c桥涵计算跨径大于5m、小于50m时，Pk值采用直线内插求得。 计算剪力效应

4、时，上述荷载标准值应乘以12的系数。 公路II级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk， 为公路一I级车道荷载的0.75倍。 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个影响线峰值处。,9,【属于2.1】车辆荷载, 公路I 、II 级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。,10,【属于2.1】车辆荷载主要技术指标,11,【属于2】作用代表值,根据规范规定，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、频遇值。 可变作用：根据不同的极限状态采用； 永久作用、偶然作用：采用标准值作为代

5、表值； 作用标准值: 基本代表值，可根据设计基准期内最大值概率分布的某一分位（概率，百分比）值确定。 正常使用极限状态短期效应组合设计时，采用的一种可变作用代表值，其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.95（或略高于0.5）分位值确定。 准永久值: 正常使用极限状态长期效应组合设计时，采用的另一种可变作用代表值，其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.5（或略高于0.5）分位值确定。 对于同一可变作用，有： 标准值频遇值准永久值,12,【属于2】汽车荷载的折减,13,【属于2】人群荷载,人群荷载标准 1）L 50m: 3.0kN/m2 ； 2）L 150m: 2.5k

6、N/m2 ； 3）L: 50150m: 按上述值内插； 4）城镇郊区等行人密集处，按上述标准的1.15倍取值。 5）专用人行桥：3.5kN/m2 6）人行道板局部验算：以4.0kN/m2布置； 计算栏杆时的荷载： 作用在栏杆柱顶的水平推力取 0.75kN/m， 作用在栏杆扶手上的竖向力取 1.0kNm。,14,【属于2】偶然作用,根据实际需求，考虑地震、船舶（漂流物）、汽车等的撞击。 汽车的撞击 指对桥本身的局部构件撞击； 旧规范（85桥规）不考虑汽车撞击；,15,【属于2】作用效应的组合,组合的基本原则 1、“最不利”原则：对结构的影响是有利的可变作用，不参加组合； 2、施工阶段的效应，根据

7、施工的实际情况选择； 3、多个偶然作用，不同时组合； 承载能力极限状态设计时，有两种作用效应组合： 1）基本组合 永久作用（设计值效应）与可变作用（设计值效应）的组合； 2）偶然组合 永久作用（标准值效应）与可变作用（某代表值效应）、一种偶然作用（标准值效应）的组合；,16,【属于2】作用效应的组合（续）,正常使用极限状态设计时，有两种作用效应组合： 作用短期效应组合 永久作用（标准值效应）与可变作用（频遇值效应）的组合； 作用短期效应组合 永久作用（标准值效应）与可变作用（准永久值效应）的组合； 组合系数 所谓组合，并非简单的相加（减）： 根据结构的重要性，以及各个作用效应的各自特点，选择不

8、同的组合系数。,17,3、 【附录】“85桥规”设计荷载简介,荷载分类 根据荷载出现的概率划分： 主要荷载、次要荷载及特殊荷载 “85桥规”设计规范划分： 永久荷载、可变荷载、偶然荷载,18,【属于3】【附录】永久荷载,永久荷载的含义： 桥梁使用期内，位置、大小、方向不随时间变化或变化很小可以忽略不计的荷载。 主要类型 主梁结构自重、桥面铺装及附属设施； 土重、土压力、体内、外预应力、混凝土收缩、徐变影响、基础变位影响等；,19,【属于3】【附录】可变荷载,基本可变荷载（活载） 桥梁的使用荷载：车辆、人群、以及由车辆间接引起的荷载 汽车、挂车、履带车、人群及特种车辆，对弯桥考虑离心力（离心系数

9、 V2/127R）、冲击力（冲击系数） 其他可变包括： 汽车制动力（支座有关，行车方向、1.2米）、支座摩阻力、温度、风荷载、水压力等 风力-中小桥按静风压计算，大桥按动力计算 汽车制动力-计算支座及桥墩时使用 温度影响力-日照及常年温差 支座摩阻力、流水压力及冰压力-计算桥墩时使用,20,【属于3】【附录】基本可变荷载,（一）车辆荷载-按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距 按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载 1、计算荷载：（车列荷载） 汽车-10级、 汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级； 一列车队中可以有多辆车，全桥可以有多列车队。 2、验算荷载： 履带-50、挂车-80、挂车-10

10、0和挂车-120。全桥只允许布置一辆车。 3、车辆荷载的选用及布载规定 车辆的选用按公路的等级。汽车荷载平面布置、 车辆的布置按桥梁宽度确定车道数；车辆荷载的折减。,21,【属于3】【附录】基本可变荷载（续）,（二）人群荷载 公路桥涵3kN/m2，城市郊区3.5kN/m2 人群荷载只与计算荷载同时考虑 人行道板-以1.2kN集中竖向力作用在一块板上进行验算 计算栏杆-水平推力0.75kN/m，作用在栏杆柱顶，竖向力1kNm，作用在上部扶手。 （三）汽车冲击力 目前规范规定与桥型及跨径有关跨径越大冲击系数越小 理论上应与结构自振频率有关 （四）离心力 曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车荷载的离

11、心力 （五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力-计算桥台时使用,22,【属于3】【附录】偶然荷载,偶然荷载 地震力（设计烈度78度） 、船舶撞击力、漂流物撞击力。,23,【属于3】【附录】汽车荷载车队,24,【属于3】【附录】汽车荷载平面尺寸及横向布置,25,【属于3】【附录】验算荷载的纵向排列、横向布置,26,【属于3】【附录】荷载组合,根据各种荷载重要性的不同及同时作用的可能性，极限状态设计考虑荷载安全系数, 5 种荷载组合： 组合（主要组合） 汽车+人群+永久荷载一种或几种 组合（附加组合） 汽车+人群+永久荷载一种或几种+其他可变荷载 组合（验算组合） 挂车（履带）+结构自重、预应力、土重及土侧压力组合 组合（偶然组合） 汽车+人群+永久荷载一种或几种+偶然荷载撞击力 组合 结构自重、预应力、土重及土侧压力的一种或几种+地震力组合,27,【属于3】【附录】荷载组合（续）,荷载组合的应用 承载能力极限状态 荷载安全系数，反映抵抗能力。以是否“崩溃”为判据 ； 正常使用极限状态 材料允许应力，反映材料强度。控制变形、倾覆、裂缝等；,