桥梁结构桥梁5荷载

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1、一、荷载分类：,荷载分类,荷 载 名 称,编 号,公路桥涵设计时，对于不同的作用采用不同的代表值。 （1）永久作用是经常作用的其数值不随时间变化或变化微小的作用；采用标准值作为代表值。 （2）可变作用是其数值是随时间变化的作用。按其在随机过程中出现的持续时间或次数的不同，可取标准值、频遇值、准永久值。应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。 作用的标准值是结构设计的主要参数，关系到结构的安全问题。是作用的基本值。,可变作用的频遇值是指结构上频繁出现的且量值较大的的作用取值，但它比可变作用的标准值小，实际上由标准值乘以小于1.0的频遇值系数1得到。 可变作用的准永久值是

2、指在结构上经常出现的作用取值，但它比可变作用的频遇值又要小一些，实际上是由标准值乘以小于频遇值系数1的准永久值系数2得到。 承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应采用频遇值作为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组合设计时，应采用准永久值作为可变作用的代表值；,（3）偶然作用的作用时间短暂，且发生的机率很小。取其标准值作为代表值。 作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。,一永久作用：包括：结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变影响力、基础变位影响力、水的浮力。 结构重力

3、：结构自重及桥面铺装、附属设备等附加重力均属结构重力。 （1）结构重力标准值可按材料的重力密度与结构构件的设计尺寸计算确定。 （2）预加应力：在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久作用计算其效应和次效应，并计入相应阶段的预应力损失，但不计入由于预加力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，预加应力不作为作用，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。 （3）土的重力和侧土压力。桥台、挡土墙等要考虑的主动土压力、静土压力、土抗力。按桥规（JTG D602004）4.2.3规定计算。,（4）水的浮力可按下列

4、规定采用： 1、基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时,应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水浮力。 2、基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。 3、作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，应不考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。 4、当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。,（5）混凝土收缩及徐变作用可按下述规定取用： 1、外部超静定的混凝土结构、钢和混凝土的组合结构等，应考虑混凝土收缩及徐变的作用。 2、混凝土的收缩应变和徐变系数可按公路钢

5、筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）附录F的规定计算。 3、混凝土徐变的计算，可假定徐变与混凝土应力呈线性关系。 4、计算圬工拱圈的收缩作用效应时，如考虑徐变影响，作用效应系数可乘以0.45折减系数。 （6）基础变位影响力：超静定结构当考虑由于地基压密等引起的长期变形影响时，应根据最终位移量计算构件的效应。,二可变作用：包括汽车荷载及其影响力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力。其数值是随时间变化的作用。 1、汽车荷载 公路桥涵设计时，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。桥梁结构在进行整体计算时采用车道荷载；桥梁结构的局部加

6、载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。,（1）汽车荷载等级 车辆荷载计算等级选择见（表 75）。,表75,各级公路桥涵的汽车荷载等级,当二级公路为干线公路时，其桥涵设计可采用公路I级汽车荷载。 当四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路II级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。,城市桥涵的汽车荷载等级,1 快速路、次干路上如重型车辆行驶频繁时，设计汽车荷载应选用城A级汽车荷载； 2 小城市中的支路上如重型车辆较少时，设计汽车荷载采用城B级车道荷载的效应乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应乘以0.7的折减

7、系数； 3 小型车专用道路，设计汽车荷载采用城B级车道荷载的效应乘以0.6的折减系数，车辆荷载的效应乘以0.5的折减系数。,桥梁计算跨径等于或大于50m时，Pk=360kN；桥梁跨径在5m50m之间时，Pk值采用直线内查求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值Pk应乘以1.2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按公路I级车道荷载的0.75倍采用。 车道荷载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最大影响线峰值。,图7-5 车道荷载,（2）车道荷载 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，其计算图式见图75。,公路

8、I级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m；集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN ；,qk,Pk,（3）车辆荷载 车辆荷载的立面、平面尺寸见图76，其主要技术指标见表76。图中示出了它们的轴重、轴距、轮距及外形尺寸。,各级汽车的主要技术指标见（表76）. 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图76的横向布置，布置车辆荷载进行计算。,（重力单位：kN ; 尺寸单位：m） 图76车辆荷载立面、平面及横向布置(上为公路荷载、下为城市荷载）,各级汽车主要技术指标,表76,2) 城B级车辆荷载的立面、平面布置及标准值应采用现行行业标准公路桥涵设计通用规范

9、JTG D60车辆荷载的规定值；,车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图76的横向布置，布置车辆荷载进行计算。 桥涵设计车道数应符合表77的规定，多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应按表78规定的多车道折减系数进行折减。但折减后的效应,不得小于用两设计车道的荷载效应。,表77,桥梁横向布置车队数,表79,当桥梁的计算跨径L大于150m时，应按表79规定的纵向折减系数进行折减。当为多跨连续结构时，整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。,横 向 折 减 系 数,表78,纵 向 折 减 系 数,式中：Yjmax在车辆过桥时测得

10、的效应时间里程曲线上， 最大静力效应处量取的最大静力效应值。 Ydmax在效应时间历程曲线上最大静力效应处量取 的最大动效应值。,2、汽车荷载冲击力车辆以一定速度在桥上行驶时，由于荷载的动力作用使桥梁发生竖向动力效应增大的现象，称为活载的冲击作用。冲击作用有车体的振动和桥跨结构自身的变形和振动。当车辆的振动频率与桥跨结构的自振频率一致时，即形成共振。 振幅的大小与桥梁结构的阻尼大小及共振时间长短有关。桥梁的阻尼主要与材料和连接方式有关，且随桥梁跨径的增大而减小。同样，冲击影响与结构的刚度和结构基频相关。因此汽车荷载冲击系数采用了结构基频来计算桥梁结构的冲击系数。汽车荷载的冲击系数可表示为：,冲

11、击系数可按下式计算： 当f 14Hz时， =0.45 式中 f结构的自振频率（基频）（Hz）。 汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用=0.3。,钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土、混凝土桥涵和砖石桥涵的上部结构，支座、钢筋混凝土桩柱式墩台，相对来说自重不大，冲击效应显著，应计入冲击力；支座的冲击力，按相应的桥梁取用。重力式墩台，因自重大、整体性好，可不计汽车冲击力；拱桥、涵洞顶上填料厚度（包括路面厚度）大于等于0.5 m ，冲击能量可被吸收，亦不计汽车冲击力。 汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数,桥梁的自振频率（基频）宜采用有限元方法计算。对于常规结构，当无更精确

12、的方法计算时，也可采用下列公式估算： （1）简支梁桥：,（716）,式中 l 结构的计算跨径（m）； E结构材料的弹性模量（N/m2）； I c 结构跨中截面的截面惯性矩（m4）； mc 结构跨中处的单位长度质量（kg/m）,当换算为重力计算时， 其单位应为（Ns2/m2）; G结构跨中处每沿米结构重力（N/m）； g重力加速度，g =9.81(m/s2)；,（2）连续梁桥：,计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应效应时，采用f2； 拱桥、双塔斜拉桥的竖向弯曲基频、单跨简支悬索桥的反对承竖向基频见公路桥涵设计通用规范（JTG D60）第4.

13、3.2条条文说明。,（717）,3、汽车离心力 车辆在曲线上行驶时产生离心力，它对桥梁结构施加横向力。当弯道的曲线半径R250 m 时，不计离心力。车辆荷载（不计冲击力）的离心力标准值为按公路桥涵设计通用规范（JTG D60）第4.3.1条规定的车辆荷载（不计冲击力）标准值乘以离心力系数C计算。离心力系数为：,式中 C 离心力系数； V 计算行车速度（km / h），按桥梁所在线路设计速度采用； R 曲线半径 （m）； 在计算多车道的汽车荷载离心力时，车辆荷载标准值应乘以公路桥涵设计通用规范（JTG D60）表4.3.14规定的横向折减系数。离心力的着力点，在桥面以上1.2m 处（为简化计算可

14、移至桥面上，不计由此引起的力矩）。,4、人群荷载 当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2；当桥梁跨径大于等于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2；当桥梁跨度在50m150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。对于跨度不等的连续结构，以最大计算跨径为准。 城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。专用人行天桥，人群荷载标准值为3.5kN/m2； 人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算。 计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取

15、1.0kN/m； 城区设置人行道的桥梁，采用城市专用人行桥的人群荷载，专用人行桥和人行地道的人群荷载应按现行行业标准城市人行天桥与人行地道技术规范CJJ69的有关规定执行。,车辆荷载引起的土压力 车辆荷载作用在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可换算成等代均布土层计算。等代土层厚度 h 为： (715) 式中 填料土的容重； B 桥台或挡土墙的计算长度(m)，按规范取值； l0 桥台或挡土墙后填土破坏棱体的长度(m)； G 在Bl0面积内的车辆车轮的重力（kN）,计算挡土墙的土压力时，车辆荷载应按桥规（JTG D60）规定作横向布置，车辆外侧车轮中线距路面边缘0.5m，计算中涉及多

16、车道加载时，车轮总重力应按桥规（JTG D60）第4.3.1条规定进行折减。,挡土墙的计算长度可按下列公式计算，但不应超过挡土墙分段长度：,当挡土墙分段长度小于13m时，B取分段长度，并在该长度内按不利情况布置轮重。 式中 H挡土墙高度（m），对于墙顶以上有填土的挡土墙，为两倍墙 顶填土厚度加墙高 车辆荷载经填料传至结构上的竖向压力时，取车辆荷载按车轮着地面积的边缘向下30o角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准，至计算结构顶面而得的分布荷载。,6、汽车荷载制动力 汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算，并应按桥规（JTG D60）表4.3.1.5的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵向力的加载长度进行纵向折减。 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值