桥梁设计荷载讲解学习教案.pptx

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1、会计学1桥梁桥梁(qioling)设计荷载讲解设计荷载讲解第一页，共94页。长期以来，我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为“荷载”，这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为截然不同(ji rn b tng)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，如果也称“荷载”，容易引起人们的误解。因此，目前国际上普遍地将所有引起结构反应的原因统称为“作

2、用”,而“荷载”仅限于表达施加于结构上的直接作用。一、作用(zuyng)的定义第1页/共94页第二页，共94页。编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称1永久作用（恒载）永久作用（恒载）结构重力（包括结构附加重力）结构重力（包括结构附加重力）2预加应力预加应力3土的重力土的重力4土侧压力土侧压力5混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩及徐变作用6水的浮力水的浮力7基础变位作用基础变位作用8可变作用可变作用汽车荷载汽车荷载9汽车冲击力汽车冲击力10汽车离心力汽车离心力11汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力12人群荷载人群荷载13风荷载风荷载14汽车制动力汽车制动力15流水压力流水压力16冰压力冰压力1

3、7温度影响力温度影响力 18支座摩阻力（公路桥）支座摩阻力（公路桥）19列车横向摇摆力（铁路桥）列车横向摇摆力（铁路桥）20冻胀力（铁路桥）冻胀力（铁路桥）21 偶然作用偶然作用 船只或飘流物撞击力船只或飘流物撞击力22地震力地震力23施工荷载（铁路桥施工荷载（铁路桥二、作用(zuyng)的分类第2页/共94页第三页，共94页。公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。1.永久作用应采用标准值作为代表值。2.可变作用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。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为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应（频

4、遇）组合(zh)设计时，应采用频遇值为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组合(zh)设计时，应采用准永久值为可变作用的代表值。3 偶然作用取其标准值为代表值。三、作用(zuyng)的取值第3页/共94页第四页，共94页。1 永久作用的标准值，对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（重力密度）计算确定。2 可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。3 偶然作用应根据试验资料(zlio)，结合工程经验确定其标准值。4 作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的

5、作用分项系数。四、作用(zuyng)的代表值取用第4页/共94页第五页，共94页。五、作用效应(xioyng)组合1.作用效应组合(zh)的定义2.作用效应(xioyng)组合的原则3.作用效应组合的分类第5页/共94页第六页，共94页。1.作用效应组合(zh)的定义作用效应组合是指在确定出各种桥梁作用后，需要根据作用特性、桥梁结构特性、施工方法以及桥位处的环境等因素来决定各种作用的取舍(qsh)以及它们同时作用的可能性。第6页/共94页第七页，共94页。1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行(jnxng)其效应的组合。当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用

6、效应进行(jnxng)组合。2.作用(zuyng)效应组合的原则 2）当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时，该作用不应参与(cny)组合。3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。4）多个偶然作用不同时参与组合。5）钢筋混凝土和预应力混凝土结构在进行结构构件的承载能力极限状态设计时，可不考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应参与组合；基础变位作用是否参与组合视具体情况确定；拱桥仍应考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应和基础变位作用的组合。第7页/共94页第八页，共94页。3.作用效应组合(zh)的分类1）公路桥涵结构(jig

7、u)按承载能力极限状态设计时2）公路桥涵结构按正常使用极限状态(zhungti)设计时4）公路桥涵结构效应组合表达式3）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值5）注意事项第8页/共94页第九页，共94页。1）公路桥涵结构按承载能力极限状态(zhungti)设计时（1）基本(jbn)组合（2）偶然(u rn)组合第9页/共94页第十页，共94页。永久作用(zuyng)的设计值效应与可变作用(zuyng)设计值效应相组合，其效应组合表达式为：（1）基本(jbn)组合第10页/共94页第十一页，共94页。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项

8、系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测(gunc)资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按公路工程抗震设计规范JTJ004规定采用。（2）偶然(u rn)组合第11页/共94页第十二页，共94页。2）公路桥涵结构(jigu)按正常使用极限状态设计时（1）作用短期效应(xioyng)组合（2）作用长期效应(xioyng)组合第12页/共94页第十三页，共94页。永 久 作 用(zuyng)标 准 值 效 应 与 可 变 作 用(zuyng)频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：（1）作用短期(dun q)效应组合第13页/共94页第十四页，共94页。永久作用(z

9、uyng)标准值效应与可变作用(zuyng)准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：（2）作用长期(chngq)效应组合第14页/共94页第十五页，共94页。结构重要性系数，按规范表规定的结构设计安全等级采用。对应于设计安全等级一级、二级和三级分别(fnbi)取1.1、1.0和0.9；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第

10、j个可变作用效应（含本规范第条规定的人行道板等局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.4，但风荷载的分项系数取1.1；3）公路桥涵结构效应(xioyng)组合表达式中各种系数的取值第15页/共94页第十六页，共94页。1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载人群(rnqn)荷载1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.7*（1.4*人群(rnqn)荷载+1.1*风荷载）1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 +0.6*（1.4*人群(rnqn)荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力）1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*（1.4*人群(rnqn)荷载 +1.1*

11、风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力）4）公路桥涵结构(jigu)效应组合表达式第16页/共94页第十七页，共94页。各种荷载中，有些是不会同时发生的，如，离心力，风力与列车横向摇摆力或流水压力与冰压力或支座摩阻力与汽车制动力等就不能同时参与组合。各类荷载及其组合发生的机率也是不同的，恒载和活载是经常发生的，其它可变荷载发生的机率较小，偶然荷载发生的机率就更小。对于发生机率小的荷载，如仅在桥梁建造过程中出现的施工(sh gng)荷载，就不必给予过多的安全储备，因此为使桥梁设计安全、经济对不同的荷载组合，结构的安全储备也应不同。实际中处理的方法是：按不同的荷载组合，调整荷载安全系数或材料容

12、许应力值。对组合I，安全系数或容许应力的调整有限：对组合II和组合III，调整量可放宽。5）注意事项第17页/共94页第十八页，共94页。第二节第二节 永久永久(yngji)(yngji)作用（恒载）作用（恒载）一、永久作用(zuyng)（恒载）的定义二、永久(yngji)作用的类型三、永久作用的计算第18页/共94页第十九页，共94页。一、永久(yngji)作用（恒载）的定义永久作用（恒载）作用位置(wi zhi)和大小、方向固定不变的荷载。第19页/共94页第二十页，共94页。（二）桥梁下部结构的恒载：由支座传递下来的结构重力(zhngl)、墩台本身的重力(zhngl)、土压力及水浮力等。

13、（一）桥梁上部结构的恒载：结构重力、附属(fsh)设备等外加力。二、永久(yngji)作用的类型第20页/共94页第二十一页，共94页。1.结构(jigu)重力2.土压力(yl)3.水浮力(fl)4.预加力5.混凝土收缩徐变影响力三、永久作用的计算第21页/共94页第二十二页，共94页。结构重力=结构体积(tj)材料容重1.结构(jigu)重力注意：在进行桥梁结构分析时，通常(tngchng)需要预先估计恒载，当估算的恒载与最终的设计恒载之间的差距不超过5%时，不必修正设计；否则，需重新进行结构分析。第22页/共94页第二十三页，共94页。2.土压力(yl)按其产生的条件，分为静土压力、主动土

14、压力和被动土压力。桥梁下部结构设计时主要用到静土压力、主动土压力。土的侧压力计算涉及到结构形式、填料性质、墩台位移(wiy)和地基变形，还与水文和外加荷载等因素有关。目前按库仑理论推导的公式计算土侧压力。第23页/共94页第二十四页，共94页。3.水浮力(fl)水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙(kngx)传递给建筑物基础底面的水压力，其值等于建筑物所排开的同等体积的水重。位于岩石地基上的基础一般被认为是不透水的，可不计水浮力；对于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，要计考虑水浮力。第24页/共94页第二十五页，共94页。对预应力混凝土桥梁结构，预加力在结构正常使用极限状态设

15、计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久作用计算其主效应和次效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失(snsh)，但不计由于偏心距增大所引起的附加效应；在结构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，仍需考虑预加力的次效应。4.预加力第25页/共94页第二十六页，共94页。5.混凝土收缩(shu su)徐变影响力 在外部超静定结构的混凝土桥梁中，混凝土收缩徐变影响力是长期存在并起作用的。基础变位一旦发生，对结构的影响也是长期的。混凝土收缩徐变的计算可按结构降温考虑，混凝土徐变影响的计算可依据混凝土应力预徐变变形(bin xng)呈直线关

16、系的假定并确定适当的徐变系数来进行，基础变位的影响可按工程实际情况加以分析。第26页/共94页第二十七页，共94页。第三节第三节 可变作用可变作用(zuyng)(zuyng)一、可变作用(zuyng)（活载）的定义二、可变作用(zuyng)（活载）的类型第27页/共94页第二十八页，共94页。一、可变作用(zuyng)（活载）的定义 可变作用是指在设计使用年限内其作用位置、大小和方向随时间变化(binhu)，且其变化(binhu)值与平均值相比不可忽略的作用。第28页/共94页第二十九页，共94页。1.车辆(chling)荷载2.冲击力3.人群(rnqn)荷载4.离心力5.风荷载(hzi)6.

17、车辆制动力和（列车）牵引力7.温度作用8.列车横向摇摆力（铁路）9.流水压力10.冰压力11.支座摩阻力二、可变作用（活载）的类型第29页/共94页第三十页，共94页。1.车辆(chling)荷载（1）列车荷载(hzi)（铁路）（2）公路(gngl)汽车荷载（3）标准荷载的折减（5）标准荷载的等级选定（4）标准荷载加载第30页/共94页第三十一页，共94页。（1）列车(lich)活载 列车活载采用中华人民共和国铁道部标准活载（简称中活载）见图3-1。中活载象征性的模拟列车载重的情况，普通活载左面5个集中荷载相当于一台机车的重量，其右侧一段30m长的均布荷载大致与两台煤水车及另一台机车相当；最右

18、侧的均布荷载表示列车的车辆载重，其长度不限。对跨度很短的桥，往往由3个轴重所组成的特种荷载控制设计。对专用线上的铁路桥梁，如矿区铁路桥梁，其活载标准当根据实际情况确定，并在设计中加以说明。由于蒸汽机车已停止生产，内燃和电力机车得到广泛应用；货车的重载轴重时常高于机车的轴重。我国制定新的列车活载标准应与国际铁路联盟（UIC）制定的活载标准一致。目前修订工作(gngzu)正在进行。见图3-2第31页/共94页第三十二页，共94页。（2）公路(gngl)车辆荷载 1）概述(i sh)2）公路车辆荷载(hzi)的类型 3）新旧规范公路车辆荷载的类型 4）标准汽车荷载模式 5）车队荷载标准模式的主要不足

19、之处第32页/共94页第三十三页，共94页。汽车车队分为汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级汽车-超20级4个等级。汽车车队重由一辆是重车，其余为主车（数量(shling)不限）。验算荷载分为500kN履带车（简称履带-50），800kN、1000kN和1200kN平板挂车（简称挂-80、简称挂-100、简称挂-120）等4种。履带车载顺桥向可考虑多辆行驶，但车辆净距不得小于50m；平板挂车则全桥只按一辆车计算。验算荷载不计冲击力。公路车辆荷载是按实际情况（车辆轮轴数目、前后轴间距和轴重，荷载发展趋势等）进行了标准化的活载。将经常地、大量出现(chxin)的汽车排成车队，作为计算荷载（见图

20、3-3和图3-4）；把偶然的个别出现(chxin)的平板挂车或履带车作为验算荷载。类似于铁路特种荷载，公路验算荷载也只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。1）概述(i sh)第33页/共94页第三十四页，共94页。2）公路(gngl)车辆荷载的类型a)公路级车道(chdo)荷载b)公路级车道(chdo)荷载c)城市桥梁荷载第34页/共94页第三十五页，共94页。汽车荷载(hzi)等级（97标准）新标准汽车超20级、挂车120 公路级汽车20级、挂车100 公路级 汽车15级、挂车80汽车10级、履带50 3）新旧规范公路车辆荷载(hzi)的类型图3-1图3-2第35页/共94页第三十六页，共

21、94页。97标准 车队荷载（计算荷载+验算荷载）新标准 车道荷载(均布荷载+集中荷载）图3-3 +车辆荷载 图3-3.1（桥涵结构的整体计算采用车道荷载，局部加载、横向桥面板、涵洞(hndng)、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采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。）4）标准汽车(qch)荷载模式第36页/共94页第三十七页，共94页。1）容易使人误认为标准荷载模式所采用的车辆重力即是实际桥梁上可以通行的车辆，造成(zo chn)公路交通管理上的不便；2）原标准的级差不合理，两级标准之间的荷载 水平的级差时大时小；3）计算不便；4）标准荷载在结构上产生的效应

22、不连续；5）与国际先进标准不接轨。（5）标准荷载(hzi)的等级选定第37页/共94页第三十八页，共94页。均布荷载标准值：10.5kN/m集中(jzhng)荷载：计算跨径小于等于5m时，180kN 计算跨径大于等于50m时，360kN 计算跨径在5至50m之间时，直线内插。剪力效应应再乘以1.2的系数。图3-4a)公路(gngl)级车道荷载第38页/共94页第三十九页，共94页。第39页/共94页第四十页，共94页。车道荷载标准值应取公路(gngl)级汽车荷载的车道荷载标准值的0.75倍b)公路级车道(chdo)荷载第40页/共94页第四十一页，共94页。标准车辆荷载(hzi)公路级和公路级

23、标准车辆荷载(hzi)采用原汽车超20级标准荷载(hzi)中总重为550千牛的加重车。第41页/共94页第四十二页，共94页。表桥涵设计(shj)车道数行行行行 车车车车 道道道道 宽宽宽宽 度度度度 W W W W（m m m m）桥涵设计车道数桥涵设计车道数桥涵设计车道数桥涵设计车道数车辆单向行驶时车辆单向行驶时车辆单向行驶时车辆单向行驶时车辆双向行驶时车辆双向行驶时车辆双向行驶时车辆双向行驶时W W W W6.06.06.06.06.0W6.0W6.0W6.0W10.510.510.510.510.5W10.5W10.5W10.5W14.014.014.014.014.0W14.0W14

24、.0W14.0W17.517.517.517.517.5W17.5W17.5W17.5W21.021.021.021.021.0W21.0W21.0W21.0W24.524.524.524.524.5W24.5W24.5W24.5W28.028.028.028.028.0W28.0W28.0W28.0W31.531.531.531.56.0W6.0W6.0W6.0W14.014.014.014.014.0W14.0W14.0W14.0W21.021.021.021.021.0W21.0W21.0W21.0W28.028.028.028.028.0W28.0W28.0W28.0W35.035.0

25、35.035.01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 78 8 8 8第42页/共94页第四十三页，共94页。计算跨径计算跨径计算跨径计算跨径L L L L（m m m m）纵向折减系数纵向折减系数纵向折减系数纵向折减系数计算跨径计算跨径计算跨径计算跨径L L L L（m m m m）纵向折减系纵向折减系纵向折减系纵向折减系数数数数150L150L150L150L400400400400400L400L400L400L600600600600600L600L600L600L8008008008000.970.970.970.970.96

26、0.960.960.960.950.950.950.95800L800L800L800L1000100010001000L1000L1000L1000L10000.940.940.940.940.930.930.930.93表纵向(zn xin)折减系数 施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向(zn xin)折减。当桥梁计算跨径L150m时，应按表规定的纵向(zn xin)折减系数进行折减。当为多跨连续结构时，整个结构均应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向(zn xin)折减第43页/共94页第四十四页，共94页。第44页/共94页第四十五页，共94页。第45页/共94页第四十六页，共94页

27、。第46页/共94页第四十七页，共94页。标准荷载的线数或车道数与桥梁的线路(xinl)数或车道数一致，但由于每车道上的车队活载同时出现最不利加载的机率很小，故需要对总的车道活载进行折减。a)铁路桥梁（3）标准(biozhn)荷载的折减b)公路(gngl)桥梁第47页/共94页第四十八页，共94页。双线铁路桥梁的主要构件(gujin)，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的90%；三线及三线以上者应取各线标准活载之和的80%铁路桥梁的主要构件(gujin)，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的80%；对仅承受(chngshu)局部活载的构件则不考虑折减；a)铁路桥梁第48页/共94页第四

28、十九页，共94页。在按两行车队(ch du)布载时，汽车活载不考虑折减；按三车队布载时汽车(qch)活载可在一定条件下折减20%；在按四车队车队布载时，汽车活载可折减30%；但折减后不得(bu de)小于用两行车队布载的计算结果。b)公路桥梁第49页/共94页第五十页，共94页。加载就是按最不利原则布置标准活载，通过结构分析计算桥梁活载效应（内力应力位移变位等）的最不利值。一般的做法是：先计算结构影响线，然后使用轮系荷载直接加载。对连续的列车活载，不能忽略位于影响线异号区段内的轮轴的作用；对公路标准活载，则可任意截取和布置，但要注意规定的荷载排列(pili)次序和进行的方向。当用手工加载时，直

29、接使用轮系荷载不便，可采用等带荷载（或称为换算荷载）来取代各种标准活载。等带荷载与标准活载的加载作用相等，即对结构或构件的某一单符号影响线，取标准活载按最不利加载求得的数值，等于该影响线的面积与对应的等带荷载的乘积。等带荷载的大小与荷载类型、影响线的形状和加载长度有关。具体数值可查阅有关规范和手册。4）标准(biozhn)汽车荷载模式第50页/共94页第五十一页，共94页。（5）标准(biozhn)荷载的等级选定 桥梁标准活载的等级或类型，应根据桥梁所在线路的等级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。公路桥梁一般参照表3-2。对标准规矩（1435mm）的干线铁路(til)，采用中活载；对

30、地方窄轨（轨距762mm）铁路(til)，规定了与中活载形状类似单数值大幅度减小的活载图式；对专用铁路(til)，其活载图式需要结合具体情况确定。第51页/共94页第五十二页，共94页。公路公路公路公路等级等级等级等级汽车专用公路汽车专用公路汽车专用公路汽车专用公路一级公路一级公路一级公路一级公路公路公路公路公路等级等级等级等级高速公高速公高速公高速公路路路路一一一一二二二二二二二二三三三三四四四四计算计算计算计算荷载荷载荷载荷载汽车汽车汽车汽车超超超超20202020级级级级汽车汽车汽车汽车超超超超20202020级级级级汽车汽车汽车汽车20202020级级级级汽车汽车汽车汽车2020202

31、0级级级级汽车汽车汽车汽车20202020级级级级汽车汽车汽车汽车20202020级级级级汽车汽车汽车汽车10101010级级级级验算验算验算验算荷载荷载荷载荷载挂车挂车挂车挂车-120120120120挂车挂车挂车挂车-120-120-120-120挂车挂车挂车挂车-100-100-100-100挂车挂车挂车挂车-120120120120挂车挂车挂车挂车-120120120120挂车挂车挂车挂车-120120120120履带车履带车履带车履带车-50505050表3-2各等级(dngj)公路车辆荷载选用表第52页/共94页第五十三页，共94页。2.冲击力（1）冲击力的产生(chnshng)（

32、2）冲击力的影响(yngxing)因素（3）冲击力的计算(j sun)第53页/共94页第五十四页，共94页。（1）冲击力的产生(chnshng)车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生(fshng)振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为冲击作用。第54页/共94页第五十五页，共94页。冲击作用的大小采用冲击力来衡量。冲击力受线路状态、车辆类型（机车的偏心轮作用）以及(yj)桥梁结构的形式和跨度等因素的综合影响。目前还难以精确考虑。（2）冲击力的影响(yngxing)因素第55页/共94页第五十六页，共94页。当竖向活载包括冲击(chngj

33、)力时，将静活载乘以冲击(chngj)系数。冲击(chngj)系数的一般形式是：1+=1 +式中：L桥跨长度或（局部(jb)）构件的影响线加载长度；a,b常数(chngsh)，随结构体系或构件的不同而不同。通常的做法是：在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式，把动力问题简化为静力问题来处理。引入冲击系数（1+）。（3）冲击力的计算第56页/共94页第五十七页，共94页。冲击系数(xsh)可按下式计算：当 时，=0.05 当 时，当 时，=0.45 第57页/共94页第五十八页，共94页。1+=对铁路简支梁桥或连续的钢桥跨结构和钢桥桥墩冲击系数(xsh)的一般形式是：第58页/共94页第五十九页

34、，共94页。对铁路钢筋(gngjn)混凝土的、混凝土的、石砌的桥跨结构及涵洞、刚架桥其顶上填土厚度h1m（从轨底算起）时不计冲击力，h1m时冲击系数的一般形式是：1+=式中：=4（1-h)2第59页/共94页第六十页，共94页。（2）公路桥梁的人群(rnqn)荷载3.人群(rnqn)荷载（1）铁路桥梁的人群(rnqn)荷载（3）公路桥梁的人群荷载的取值第60页/共94页第六十一页，共94页。对明桥面的人行道，考虑到有时需要(xyo)在其上放置枕木钢轨和工具，取竖向静活载为4kN/m2：对桥面铁路桥规规定距离梁中心2.45m以内(y ni)的人行道取10kN/m2；距离梁中心2.45m以外的人行

35、道取4kN/m2。设计(shj)主梁时，人行道竖向静活载不与列车活载同时计算；但在特殊情况下两者同时考虑，此时人行道活载可按实际情况取值。（1）铁路桥梁的人群荷载第61页/共94页第六十二页，共94页。当桥梁的计算跨径小于或等于50m时，取 3.0千牛/平方米，当桥梁的计算跨径大于150m时，取 2.5千牛/平方米，当桥梁的计算跨径在50m-150m之间时，线性内插计算。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨为准 城市郊区行人密集区一般取上述(shngsh)值得1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5千牛/平方米人行道板（钢筋混凝土）可以一块板为单元，按标准值4.0千牛/平方米。计算栏杆时

36、人群(rnqn)作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m来考虑。（2）公路桥梁(qioling)的人群荷载第62页/共94页第六十三页，共94页。1 标准(biozhn)值 97标准(biozhn)：3.5千牛/平方米 新标准(biozhn)：3.0千牛/平方米纵向折减 L=50米：3.0千牛/平方米 L=150米：2.5千牛/平方米 L=50-150米：线性内插 人群(rnqn)荷载第63页/共94页第六十四页，共94页。4.离心力（1）离心力的产生(chnshng)（2）离心力的计算(j sun)第64页/共94页第六十五页，共94页。离心力的

37、大小(dxio)指车辆行使在曲线线路上时。因方向变化而引起的径向水平力。（1）离心力的产生(chnshng)第65页/共94页第六十六页，共94页。式中：V设计行车(hngch)速度(km/h);R曲线(qxin)半径（m);离心力的着力点在桥面(qio min)以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁路桥）；多车道时应考虑折减。当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。离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C，C值按下式计算：（2）离心力的计算 第66页/共94页第六十七页，共94页。5.风力(fngl)(1)概述(2)风力的计算第67页/共94页第

38、六十八页，共94页。分析桥梁结构的强度、刚度、和稳定性时，应考虑风荷载的影响。对大跨度的斜拉桥和悬索桥以及高耸的桥塔和桥墩，风力的影响更大。当风以一定速度运动并受到桥梁的阻碍时，桥梁就承受风压。风压分为(fn wi)顺风向和横风向；顺风向的风压可视为平均风压或脉动风压。采用静力计算方法处理平均风压对结构的影响；对脉动风压，要按随机振动理论进行分析。(1)概述(i sh)第68页/共94页第六十九页，共94页。对公路桥梁横向风力(fngl)可按以下方法计算：横桥向风力(fngl)是风压与迎风面积的乘积。风压按下式计算：横桥向风力的迎风面积(min j)按结构的外轮廓线面积(min j)乘以一定的

39、折减系数来计算。如对实腹式桥跨结构，折减系数为1.0，对钢桁架或钢拱架，折减系数为0.4。(2)风力的计算第69页/共94页第七十页，共94页。风荷载(hzi)第70页/共94页第七十一页，共94页。W0基本风压值（kN/m2)。一般情况参照(cnzho)全国基本风压分布图取值；Wd设计(shj)基准风压值（kN/m2)。Awh横向(hn xin)迎风面积m2，按桥垮结构各部分的实际尺寸计算；V10桥梁所在地区的设计基本风速(m/s)。Vd高度为Z处的设计基本风速(m/s)。Z距离地面或水面的高度(m)。空气重力密度(kN/m3)。第71页/共94页第七十二页，共94页。K2考虑地面粗糙度类别

40、和梯度风的风速高度变化修正系数(xsh)。该系数(xsh)反映出风压随地形、地理条件（一般地区、谷地、山口、沿海海面等）的不同变化而变化的特征；取值视实际情况而定。K5阵风(zhn fn)风速系数。考虑地表情况的修正系数。具体见桥规。K3地形地理(dl)条件系数。K0设计风速的换算系数。因频率与基本风压有关，故该系数体现出结构的重要性。对特大桥及在高速公路、一、二级公路上的大中桥梁采用1.0；其它桥梁采用0.85。K1风载阻力系数。第72页/共94页第七十三页，共94页。6.车辆(chling)制动力和（列车）牵引力(1)概述(2)风力的计算第73页/共94页第七十四页，共94页。车辆制动力或

41、（列车牵引力）是指车辆在刹车或启动时为克服车辆的惯性力或阻力而在路面或轨道与车轮之间发生的滑动摩擦力。制动力或牵引力时墩台设计计算的重要荷载，是作用(zuyng)在桥上的纵向水平力，但两者的方向相反。(1)概述(i sh)第74页/共94页第七十五页，共94页。制动力或（列车牵引力）的传递与分布规律，尚代研究。目前仍采用简化的办法进行计算。对铁路桥梁：规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨结构范围内的竖向静活载的10%计算，其作用点一般在轨顶以上2m处。对公路桥梁：只考虑制动力，对单车(dnch)道或双车道桥梁，规定制动力为一行车队总重的10%，但不小于一辆车的30%；对四车道桥梁，制动力为上述规

42、定值的两倍；制动力作用点一般在桥面以上1.2m处。(2)风力的计算第75页/共94页第七十六页，共94页。7.温度(wnd)影响力（1）概述（2）温度影响力的计算第76页/共94页第七十七页，共94页。（1）概述(i sh)温度影响力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力。温度的变化可分为（年平均）气温变化和温差两种情况，前者可说明结构在一年中的温度变化，后者则可解释为结构截面上的不同点或不同构件之间的温差。对静定结构，气温的变化通常只会导致(dozh)结构的伸长或缩短；在超静定结构中，由于气温的变化引起的变形受到约束，导致(dozh)结构产生相应的附加力。由于日照、骤冷等天气情况引起的温差对

43、静定结构或超静定结构均可能产生附加力。气温变化的幅度，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定。气温变化值，应自结构合龙时的温度算起。第77页/共94页第七十八页，共94页。计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用(ciyng)图3.10所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度T1规定于表2-3。对混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中A=H-100（mm）；梁高H不小于400mm时，A=300mm。对带混凝土桥面板的钢结构，A=300mm，图中的t为混凝土桥面板的厚度（mm）。混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。（

44、2）温度影响力的计算第78页/共94页第七十九页，共94页。表公路(gngl)桥梁结构的有效温度标准值（）气温分区气温分区气温分区气温分区钢桥面板钢桥面板钢桥面板钢桥面板钢桥钢桥钢桥钢桥混凝土桥面板混凝土桥面板混凝土桥面板混凝土桥面板钢桥钢桥钢桥钢桥混凝土、石桥混凝土、石桥混凝土、石桥混凝土、石桥最高最高最高最高最低最低最低最低最高最高最高最高最低最低最低最低最高最高最高最高最低最低最低最低严寒地区严寒地区严寒地区严寒地区46464646-43-43-43-4339393939-32-32-32-3234343434-23-23-23-23寒冷地区寒冷地区寒冷地区寒冷地区46464646-21

45、-21-21-2139393939-15-15-15-1534343434-10-10-10-10温热地区温热地区温热地区温热地区46464646-9-9-9-9(-3)(-3)(-3)(-3)39393939-6-6-6-6(-1)(-1)(-1)(-1)34343434-3 3 3 3（0 0 0 0）第79页/共94页第八十页，共94页。T T T T1 1 1 1（）T T T T2 2 2 2（）混凝土铺装混凝土铺装混凝土铺装混凝土铺装252525256.76.76.76.750mm50mm50mm50mm沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层2020202

46、06.76.76.76.7100mm100mm100mm100mm沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层沥青混凝土铺装层141414145.55.55.55.5第80页/共94页第八十一页，共94页。第81页/共94页第八十二页，共94页。8.列车横向(hn xin)摇摆力 由于轨道不平等原因，列车在进行中会发生左右摇摆，产生横向的水平(shupng)力。这种横向摇摆力较难准确计算，规定其作用在轨顶面，数值为5.5kN/m.因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再检算空车荷载的横向摇摆力。另外横向摇摆力应与横向风力进行比较，取其大者参与荷载组合。第82页/共94页第八十三页，

47、共94页。位于河流中的桥墩会受到流水压力的作用。通常桥墩上游迎水一侧会形成高压区，下游一侧会形成低压区。前后的压力差便构成水流对桥墩的压力。流水压力与桥墩的截面形状、圬工粗糙(cco)率、水流流速和形态等有关水的容重（kN/m3)水的设计(shj)流速（m/s)A桥墩阻水面积（m2)，一般(ybn)计算至一般(ybn)冲刷线处；g重力加速度9.81m/s2;K有实验测得的桥墩形状系数。计算公式为：9.流水压力第83页/共94页第八十四页，共94页。10.冰压力(yl)位于冰凌河流或水库的桥梁墩台，应根据当地的具体情况及墩台的结构形式考虑冰荷载的作用；冰荷载可分为以下几种：河流流冰产生的动压力；

48、由于冰和水流作用于大面积冰层产生的静压力；冰覆盖层受温度影响膨胀(png zhng)时产生的静压力 冰锥体推移产生的静压力 冰层因水位升降产生的竖向作用力。影响冰压力的自然因素众多且实验资料欠缺，目前对冰压力的研究还不成熟，在援引国外各种计算方法时，应结合具体工点情况进行分析；第84页/共94页第八十五页，共94页。11.支座(zh zu)摩阻力 支座摩阻力是上部结构由温度等引起的变位而产生的，其作用(zuyng)方向与上部结构的变位方向相反作用(zuyng)点在支座处，计算公式为：F=W W作用(zuyng)于活动支座处由上部结构重力产生的效应；支座的摩擦系数，按支座种类取值。第85页/共9

49、4页第八十六页，共94页。第四节第四节第四节第四节 偶然偶然偶然偶然(u(u(u(u rn)rn)rn)rn)荷载荷载荷载荷载二、船只(chunzh)或飘流物的撞击力一、地震(dzhn)力三、汽车的撞击力第86页/共94页第八十七页，共94页。一、地震(dzhn)力1、地震(dzhn)力的产生2、地震烈度对桥梁(qioling)结构的影响3、地震力的计算方法第87页/共94页第八十八页，共94页。1、地震(dzhn)力的产生 由于地震波在土中传播，使震区发生地面运动桥梁基础首先受到外加的强迫运动，并导致整个桥梁的振动。地震力是指强烈的地面运动引起结构自身的惯性力（加速度与质量的乘积(chngj

50、)）。它不仅与地面运动的强烈程度有关，也与结构的动力特性有关，还与桥梁所在处的地质情况有关。第88页/共94页第八十九页，共94页。2、地震烈度对桥梁(qioling)结构的影响 地震烈度是对地震强度的一种等级描述，它是根据水平地震系数kh加以划分(hu fn)的。抗震设计中采用的地震烈度称为设计烈度。一般，烈度小于7度的地震影响在桥梁设计中可不予考虑。铁路桥梁抗震设计规范只适用烈度为7度、8度、9度的情况。对设计烈度高于9度或有特殊抗震要求的建筑物及新结构，应进行专门的研究和设计。水平地震系数KH依设计烈度取值，当设计烈度分别为7、8、9时，kh分别取0.1，0.2，0.4；地震力的计算可采