1、第三章第三章 橋梁的設計荷載橋梁的設計荷載第一節第一節 荷載組合與分類荷載組合與分類第二節第二節 永久荷載永久荷載第三節第三節 可變荷載可變荷載第四節第四節 偶然荷載偶然荷載第一節第一節 作用分類與組合作用分類與組合一、作用的定義一、作用的定義二、作用的分類二、作用的分類三、作用的取值三、作用的取值四、作用的代表值取用四、作用的代表值取用五、作用效應組合五、作用效應組合 長期以來，我們一般習慣地稱所有引起結構反應的原因為長期以來，我們一般習慣地稱所有引起結構反應的原因為“荷載荷載”，這種叫法實際并不科學和確切。引起結構反應的原因可以按其作用，這種叫法實際并不科學和確切。引起結構反應的原因可以按

2、其作用的性質分為截然不同的兩類，一類是施加于結構上的外力，如車輛、的性質分為截然不同的兩類，一類是施加于結構上的外力，如車輛、人群、結構自重等，它們是直接施于結構上的，可用人群、結構自重等，它們是直接施于結構上的，可用“荷載荷載”這一術這一術語來概括。另一類不是以外力形式施加于結構，它們產生的效應與結語來概括。另一類不是以外力形式施加于結構，它們產生的效應與結構本身的特性、結構所處環境等有關，如地震、基礎變位、混凝土收構本身的特性、結構所處環境等有關，如地震、基礎變位、混凝土收縮和徐變、溫度變化等，它們是間接作用于結構的，如果也稱縮和徐變、溫度變化等，它們是間接作用于結構的，如果也稱“荷載荷載

3、”，容易引起人們的誤解。因此，目前國際上普遍地將所有引起結構，容易引起人們的誤解。因此，目前國際上普遍地將所有引起結構反應的原因統稱為反應的原因統稱為“作用作用”, , 而而“荷載荷載”僅限于表達施加于結構上的僅限于表達施加于結構上的直接作用。直接作用。一、作用的定義一、作用的定義二、作用的分類二、作用的分類 公路橋涵設計時，對不同的作用應采用不同的代表值。公路橋涵設計時，對不同的作用應采用不同的代表值。 1. 1. 永久作用應采用標準值作為代表值。永久作用應采用標準值作為代表值。 2. 2. 可變作用應根據不同的極限狀態分別采用標準值、可變作用應根據不同的極限狀態分別采用標準值、頻遇值或準永

4、久值作為其代表值。承載能力極限狀態設計及頻遇值或準永久值作為其代表值。承載能力極限狀態設計及按彈性階段計算結構強度時應采用標準值為可變作用的代表按彈性階段計算結構強度時應采用標準值為可變作用的代表值。正常使用極限狀態按短期效應（頻遇）組合設計時，應值。正常使用極限狀態按短期效應（頻遇）組合設計時，應采用頻遇值為可變作用的代表值；按長期效應（準永久）組采用頻遇值為可變作用的代表值；按長期效應（準永久）組合設計時，應采用準永久值為可變作用的代表值。合設計時，應采用準永久值為可變作用的代表值。 3 3 偶然作用取其標準值為代表值。偶然作用取其標準值為代表值。三、作用的取值三、作用的取值 1 1 永久

5、作用的標準值，對結構自重（包括結構附加重力），可按結構永久作用的標準值，對結構自重（包括結構附加重力），可按結構構件的設計尺寸與材料單位體積的自重（重力密度）計算確定。構件的設計尺寸與材料單位體積的自重（重力密度）計算確定。 2 2 可變作用的標準值應按本規范有關章節中的規定采用。可變作用的標準值應按本規范有關章節中的規定采用。 可變作用頻遇值為可變作用標準值乘以頻遇值系數。可變作用準永可變作用頻遇值為可變作用標準值乘以頻遇值系數。可變作用準永久值為可變作用標準值乘以準永久值系數。久值為可變作用標準值乘以準永久值系數。 3 3 偶然作用應根據試驗資料，結合工程經驗確定其標準值。偶然作用應根據試

6、驗資料，結合工程經驗確定其標準值。 4 4 作用的設計值規定為作用的標準值乘以相應的作用分項系數。作用的設計值規定為作用的標準值乘以相應的作用分項系數。四、作用的代表值取用四、作用的代表值取用五、作用效應組合五、作用效應組合1.作用效應組合的定義作用效應組合的定義2.作用效應組合的原則作用效應組合的原則3.作用效應組合的分類作用效應組合的分類1.作用效應組合的定義作用效應組合的定義作用效應組合作用效應組合是指在確定出各種橋梁作用后，需是指在確定出各種橋梁作用后，需要根據作用特性、橋梁結構特性、施工方法以及橋位要根據作用特性、橋梁結構特性、施工方法以及橋位處的環境等因素來決定各種作用的取舍以及它

7、們同時處的環境等因素來決定各種作用的取舍以及它們同時作用的可能性。作用的可能性。 1 1）只有在結構上可能同時出現的作用，才進行其效應的組合。）只有在結構上可能同時出現的作用，才進行其效應的組合。當結構或結構構件需作不同受力方向的驗算時，則應以不同方向的當結構或結構構件需作不同受力方向的驗算時，則應以不同方向的最不利的作用效應進行組合。最不利的作用效應進行組合。2.作用效應組合的原則作用效應組合的原則 2 2）當可變作用的出現對結構或構件產生有利影響時，該作用不）當可變作用的出現對結構或構件產生有利影響時，該作用不應參與組合。應參與組合。 3 3）施工階段作用效應的組合，應按計算需要及結構所處

8、條件而）施工階段作用效應的組合，應按計算需要及結構所處條件而定，結構上的施工人員和施工機具均應作為臨時荷載加以考慮。定，結構上的施工人員和施工機具均應作為臨時荷載加以考慮。 4 4）多個偶然作用不同時參與組合。）多個偶然作用不同時參與組合。 5 5）鋼筋混凝土和預應力混凝土結構在進行結構構件的承載能力極）鋼筋混凝土和預應力混凝土結構在進行結構構件的承載能力極限狀態設計時，可不考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應參與組合限狀態設計時，可不考慮混凝土收縮和徐變、溫度作用效應參與組合；基礎變位作用是否參與組合視具體情況確定；拱橋仍應考慮混凝土；基礎變位作用是否參與組合視具體情況確定；拱橋仍應考慮混凝土

9、收縮和徐變、溫度作用效應和基礎變位作用的組合。收縮和徐變、溫度作用效應和基礎變位作用的組合。3.作用效應組合的分類作用效應組合的分類1 1）公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時）公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時2 2）公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時）公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時4 4）公路橋涵結構效應組合表達式）公路橋涵結構效應組合表達式3 3）公路橋涵結構效應組合表達式中各種系數的取值）公路橋涵結構效應組合表達式中各種系數的取值5 5）注意事項）注意事項1 1）公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時）公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時（1 1）基本組合）基本組合（2 2）偶

10、然組合）偶然組合 永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合，其效應組合表達式為：，其效應組合表達式為：)(2111QjknjQjcKQQGiKmiGioudSSSS)(211njQjdcdQmiGidoudSSSS（1 1）基本組合）基本組合 永久作用標準值效應與可變作用某種代表值效應、一永久作用標準值效應與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值效應相組合。種偶然作用標準值效應相組合。 偶然作用的效應分項系數取偶然作用的效應分項系數取1.01.0；與偶然作用同時出；與偶然作用同時出現的可變作用，可根據觀測資料和工程經驗取用適當的代現的可變

11、作用，可根據觀測資料和工程經驗取用適當的代表值。表值。 地震作用標準值及其表達式按地震作用標準值及其表達式按公路工程抗震設計規公路工程抗震設計規范范JTJ004JTJ004規定采用。規定采用。（2 2）偶然組合）偶然組合2 2）公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時）公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時 （1 1）作用短期效應組合）作用短期效應組合（2 2）作用長期效應組合）作用長期效應組合 永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合，其效應組合表達式為：，其效應組合表達式為：QjknjjmiGiksdSSS111 （1 1）作用短期效應組合）作用短

12、期效應組合 永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為：組合，其效應組合表達式為： QjknjjmiGikldSSS121（2 2）作用長期效應組合）作用長期效應組合 結構重要性系數，按規范表結構重要性系數，按規范表1.0.91.0.9規定的結構設計安全等級采用。規定的結構設計安全等級采用。對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.11.1、1.01.0和和0.90.9； 汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數，取汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數，取1.41.4。當

13、。當某個可變作用在效應組合中其值超過汽車荷載效應時，則該作用取代汽某個可變作用在效應組合中其值超過汽車荷載效應時，則該作用取代汽車荷載，其分項系數應采用汽車荷載的分項系數；對專為承受某作用而車荷載，其分項系數應采用汽車荷載的分項系數；對專為承受某作用而設置的結構或裝置，設計時該作用的分項系數取與汽車荷載同值；設置的結構或裝置，設計時該作用的分項系數取與汽車荷載同值； 在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風荷載外的其他第荷載外的其他第j j個可變作用效應（含本規范第個可變作用效應（含本規范第4.3.54.3.5條規定的

14、人行道板條規定的人行道板等局部構件和人行道欄桿上的可變作用效應）的分項系數，取等局部構件和人行道欄桿上的可變作用效應）的分項系數，取1.41.4，但，但風荷載的分項系數取風荷載的分項系數取1.11.1； 3 3）公路橋涵結構效應組合表達式中各種系數的取值）公路橋涵結構效應組合表達式中各種系數的取值1.21.2* *恒荷載恒荷載+1.4+1.4* *汽車荷載汽車荷載1.21.2* *恒荷載恒荷載+1.4+1.4* *汽車荷載汽車荷載+0.8+0.8* *1.41.4* *人群荷載人群荷載1.21.2* *恒荷載恒荷載+1.4+1.4* *汽車荷載汽車荷載+ + 0.7 0.7* *（1.41.4

15、* *人群荷載人群荷載+1.1+1.1* *風荷載）風荷載）1.21.2* *恒荷載恒荷載+1.4+1.4* *汽車荷載汽車荷載 +0.6+0.6* *（1.41.4* *人群荷載人群荷載+1.1+1.1* *風荷載風荷載+1.4+1.4* *土壓力）土壓力）1.21.2* *恒荷載恒荷載+1.4+1.4* *汽車荷載汽車荷載+0.5+0.5* *（1.41.4* *人群荷載人群荷載 +1.1+1.1* *風荷載風荷載+1.4+1.4* *土壓力土壓力+1.4+1.4* *汽車制動力）汽車制動力）4 4）公路橋涵結構效應組合表達式）公路橋涵結構效應組合表達式 各種荷載中，有些是不會同時發生的，

16、如，離心力，風力與列車各種荷載中，有些是不會同時發生的，如，離心力，風力與列車橫向搖擺力或流水壓力與冰壓力或支座摩阻力與汽車制動力等就不能橫向搖擺力或流水壓力與冰壓力或支座摩阻力與汽車制動力等就不能同時參與組合。同時參與組合。 各類荷載及其組合發生的機率也是不同的，恒載和活載是經常發各類荷載及其組合發生的機率也是不同的，恒載和活載是經常發生的，其它可變荷載發生的機率較小，偶然荷載發生的機率就更小。生的，其它可變荷載發生的機率較小，偶然荷載發生的機率就更小。對于發生機率小的荷載，如僅在橋梁建造過程中出現的施工荷載，就對于發生機率小的荷載，如僅在橋梁建造過程中出現的施工荷載，就不必給予過多的安全儲

17、備，因此為使橋梁設計安全、經濟對不同的荷不必給予過多的安全儲備，因此為使橋梁設計安全、經濟對不同的荷載組合，結構的安全儲備也應不同。載組合，結構的安全儲備也應不同。 實際中處理的方法是：按不同的荷載組合，調整荷載安全系數或實際中處理的方法是：按不同的荷載組合，調整荷載安全系數或材料容許應力值。對組合材料容許應力值。對組合I I，安全系數或容許應力的調整有限：對組安全系數或容許應力的調整有限：對組合合IIII和組合和組合III III ，調整量可放寬。調整量可放寬。5 5）注意事項）注意事項第二節第二節 永久作用（恒載）永久作用（恒載）一、永久作用（恒載）的定義一、永久作用（恒載）的定義二、永久

18、作用的類型二、永久作用的類型三、永久作用的計算三、永久作用的計算一、永久作用（恒載）的定義一、永久作用（恒載）的定義永久作用（恒載）永久作用（恒載）作用位置和大小、方向固定不變的荷載。作用位置和大小、方向固定不變的荷載。（二）橋梁下部結構的恒載：由支座傳遞下來的結構重力、墩臺（二）橋梁下部結構的恒載：由支座傳遞下來的結構重力、墩臺本身的重力、土壓力及水浮力等。本身的重力、土壓力及水浮力等。（一）橋梁上部結構的恒載：結構重力（一）橋梁上部結構的恒載：結構重力 、附屬設備等外加力。、附屬設備等外加力。二、永久作用的類型二、永久作用的類型1.1.結構重力結構重力2.2.土壓力土壓力3.3.水浮力水浮

19、力4.4.預加力預加力5.5.混凝土收縮徐變影響力混凝土收縮徐變影響力三、永久作用的計算三、永久作用的計算結構重力結構重力= =結構體積結構體積 材料容重材料容重1.1.結構重力結構重力注意：注意： 在進行橋梁結構分析時，通常需要預先估計恒載，在進行橋梁結構分析時，通常需要預先估計恒載，當估算的恒載與最終的設計恒載之間的差距不超過當估算的恒載與最終的設計恒載之間的差距不超過5%5%時，時，不必修正設計；否則，需重新進行結構分析。不必修正設計；否則，需重新進行結構分析。2.2.土壓力土壓力 按其產生的條件，分為靜土壓力、主動土壓力和被動土壓力。按其產生的條件，分為靜土壓力、主動土壓力和被動土壓力

20、。 橋梁下部結構設計時主要用到靜土壓力、主動土壓力。土的側橋梁下部結構設計時主要用到靜土壓力、主動土壓力。土的側壓力計算涉及到結構形式、填料性質、墩臺位移和地基變形，還與壓力計算涉及到結構形式、填料性質、墩臺位移和地基變形，還與水文和外加荷載等因素有關。目前按庫侖理論推導的公式計算土側水文和外加荷載等因素有關。目前按庫侖理論推導的公式計算土側壓力。壓力。3.3.水浮力水浮力 水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙傳遞水浮力指由地表水或地下水通過地基土壤的孔隙傳遞給建筑物基礎底面的水壓力，其值等于建筑物所排開的同給建筑物基礎底面的水壓力，其值等于建筑物所排開的同等體積的水重。等體積的水重。

21、位于巖石地基上的基礎一般被認為是不透水的，可不位于巖石地基上的基礎一般被認為是不透水的，可不計水浮力；對于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基計水浮力；對于碎石類土、砂類土、粘砂土等透水性地基上的墩臺，要計考慮水浮力。上的墩臺，要計考慮水浮力。 對預應力混凝土橋梁結構，預加力在結構正常使用極對預應力混凝土橋梁結構，預加力在結構正常使用極限狀態設計和使用階段構件應力計算時，應作為永久作用限狀態設計和使用階段構件應力計算時，應作為永久作用計算其主效應和次效應，計算時應考慮相應階段的預應力計算其主效應和次效應，計算時應考慮相應階段的預應力損失，但不計由于偏心距增大所引起的附加效應；在結構損失，但不計

22、由于偏心距增大所引起的附加效應；在結構承載能力極限狀態設計時預加應力不作為作用，而將預應承載能力極限狀態設計時預加應力不作為作用，而將預應力鋼筋作為結構抗力的一部分，但在連續梁等超靜定結構力鋼筋作為結構抗力的一部分，但在連續梁等超靜定結構中，仍需考慮預加力的次效應。中，仍需考慮預加力的次效應。4.4.預加力預加力5.5.混凝土收縮徐變影響力混凝土收縮徐變影響力 在外部超靜定結構的混凝土橋梁中，混凝土收縮徐在外部超靜定結構的混凝土橋梁中，混凝土收縮徐變影響力是長期存在并起作用的。基礎變位一旦發生，變影響力是長期存在并起作用的。基礎變位一旦發生，對結構的影響也是長期的。混凝土收縮徐變的計算可按對結

23、構的影響也是長期的。混凝土收縮徐變的計算可按結構降溫考慮，混凝土徐變影響的計算可依據混凝土應結構降溫考慮，混凝土徐變影響的計算可依據混凝土應力預徐變變形呈直線關系的假定并確定適當的徐變系數力預徐變變形呈直線關系的假定并確定適當的徐變系數來進行，基礎變位的影響可按工程實際情況加以分析。來進行，基礎變位的影響可按工程實際情況加以分析。第三節 可變作用一、可變作用（活載）的定義一、可變作用（活載）的定義二、可變作用（活載）的類型二、可變作用（活載）的類型一、可變作用（活載）的定義一、可變作用（活載）的定義 可變可變作用作用是指在設計使用年限內其作用位置、大是指在設計使用年限內其作用位置、大小和方向隨

24、時間變化，且其變化值與平均值相比不可小和方向隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的忽略的作用作用。1.1.車輛荷載車輛荷載2.2.沖擊力沖擊力3.3.人群荷載人群荷載4.4.離心力離心力5.5.風荷載風荷載6.6.車輛制動力和（列車）牽引力車輛制動力和（列車）牽引力7.7.溫度作用溫度作用8.8.列車橫向搖擺力列車橫向搖擺力（鐵路）（鐵路）9.9.流水壓力流水壓力10.10.冰壓力冰壓力11.11.支座摩阻力支座摩阻力二、可變作用（活載）的類型二、可變作用（活載）的類型1.1.車輛荷載車輛荷載（1 1）列車荷載（）列車荷載（鐵路鐵路）（2 2）公路汽車荷載）公路汽車荷載（3 3）標準荷載

25、的折減）標準荷載的折減（5 5）標準荷載的等級選定）標準荷載的等級選定（4 4）標準荷載加載）標準荷載加載（1 1）列車活載）列車活載 列車活載采用中華人民共和國鐵道部標準活載（簡稱中列車活載采用中華人民共和國鐵道部標準活載（簡稱中活載）活載）見圖見圖3-13-1。 中中活載象征性的模擬列車載重的情況，普通活載左面活載象征性的模擬列車載重的情況，普通活載左面5 5個集中荷個集中荷載相當于一臺機車的重量，其右側一段載相當于一臺機車的重量，其右側一段3030m m長的均布荷載大致與兩臺煤水長的均布荷載大致與兩臺煤水車及另一臺機車相當；最右側的均布荷載表示列車的車輛載重，其長度不車及另一臺機車相當；

26、最右側的均布荷載表示列車的車輛載重，其長度不限。對跨度很短的橋，往往由限。對跨度很短的橋，往往由3 3個軸重所組成的特種荷載控制設計。個軸重所組成的特種荷載控制設計。 對專用線上的鐵路橋梁，如礦區鐵路橋梁，其活載標準當根據實際對專用線上的鐵路橋梁，如礦區鐵路橋梁，其活載標準當根據實際情況確定，并在設計中加以說明。情況確定，并在設計中加以說明。 由于蒸汽機車已停止生產，內燃和電力機車得到廣泛應用；貨車的由于蒸汽機車已停止生產，內燃和電力機車得到廣泛應用；貨車的重載軸重時常高于機車的軸重。重載軸重時常高于機車的軸重。 我國制定新的列車活載標準應與國際鐵路聯盟（我國制定新的列車活載標準應與國際鐵路聯

27、盟（UICUIC）制定的活載標制定的活載標準一致。目前修訂工作正在進行。見圖準一致。目前修訂工作正在進行。見圖3-23-2（2 2）公路車輛荷載）公路車輛荷載 1 1）概述）概述 2 2）公路車輛荷載的類型）公路車輛荷載的類型 3 3）新舊規范公路車輛荷載的類型）新舊規范公路車輛荷載的類型 4 4）標準汽車荷載模式）標準汽車荷載模式 5 5）車隊荷載標準模式的主要不足之處）車隊荷載標準模式的主要不足之處 汽車車隊分為汽車汽車車隊分為汽車-10-10級、汽車級、汽車-15-15級、汽車級、汽車-20-20級汽車級汽車- -超超2020級級4 4個個等級。汽車車隊重由一輛是重車，其余為主車（數量不

28、限）。驗算荷等級。汽車車隊重由一輛是重車，其余為主車（數量不限）。驗算荷載分為載分為500500kNkN履帶車（簡稱履帶履帶車（簡稱履帶-50-50），），800800kNkN、1000kN1000kN和和12001200kNkN平板掛平板掛車（簡稱掛車（簡稱掛-80-80、簡稱掛、簡稱掛-100-100、簡稱掛、簡稱掛-120-120）等）等4 4種。履帶車載順橋向種。履帶車載順橋向可考慮多輛行駛，但車輛凈距不得小于可考慮多輛行駛，但車輛凈距不得小于5050m m；平板掛車則全橋只按一輛平板掛車則全橋只按一輛車計算。驗算荷載不計沖擊力。車計算。驗算荷載不計沖擊力。 公路車輛荷載是按實際情況（

29、車輛輪軸數目、前后軸間距和軸重，公路車輛荷載是按實際情況（車輛輪軸數目、前后軸間距和軸重，荷載發展趨勢等）進行了標準化的活載。將經常地、大量出現的汽車荷載發展趨勢等）進行了標準化的活載。將經常地、大量出現的汽車排成車隊，作為計算荷載（見圖排成車隊，作為計算荷載（見圖3-33-3和圖和圖3-43-4）；把偶然的個別出現的）；把偶然的個別出現的平板掛車或履帶車作為驗算荷載。類似于鐵路特種荷載，公路驗算荷平板掛車或履帶車作為驗算荷載。類似于鐵路特種荷載，公路驗算荷載也只對較小跨徑的橋梁或局部構件起控制作用。載也只對較小跨徑的橋梁或局部構件起控制作用。1 1）概述）概述 2 2）公路車輛荷載的類型）公

30、路車輛荷載的類型a)a) 公路公路級車道荷載級車道荷載b)b)公路公路級車道荷載級車道荷載c)c)城市橋梁荷載城市橋梁荷載汽車荷載等級（汽車荷載等級（9797標準）標準） 新標準新標準汽車汽車超超2020級、掛車級、掛車120 120 公路公路級級汽車汽車2020級、掛車級、掛車100 100 公路公路級級 汽車汽車1515級、掛車級、掛車8080汽車汽車1010級、履帶級、履帶5050 3 3）新舊規范公路車輛荷載的類型）新舊規范公路車輛荷載的類型圖圖3-1圖圖3-2 9797標準標準 車隊荷載（計算荷載車隊荷載（計算荷載+ +驗算荷載）驗算荷載） 新標準新標準 車道荷載車道荷載( (均布荷

31、載均布荷載+ +集中荷載）圖集中荷載）圖3-33-3 + +車輛荷載車輛荷載 圖圖3-3.13-3.1 （橋涵結構的整體計算采用車道荷載，局部加載、橫向橋（橋涵結構的整體計算采用車道荷載，局部加載、橫向橋面板、涵洞、橋臺臺后汽車引起的土壓力和擋土墻上汽車引面板、涵洞、橋臺臺后汽車引起的土壓力和擋土墻上汽車引起的土壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的起的土壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。）作用不得疊加。） 4 4）標準汽車荷載模式）標準汽車荷載模式1 1）容易使人誤認為標準荷載模式所采用的車輛重力即是實）容易使人誤認為標準荷載模式所采用的車輛重力即是實際橋梁

32、上可以通行的車輛，造成公路交通管理上的不便；際橋梁上可以通行的車輛，造成公路交通管理上的不便；2 2）原標準的級差不合理，兩級標準之間的荷載）原標準的級差不合理，兩級標準之間的荷載 水平的級水平的級差時大時小；差時大時小；3 3）計算不便；）計算不便；4 4）標準荷載在結構上產生的效應不連續；）標準荷載在結構上產生的效應不連續；5 5）與國際先進標準不接軌。）與國際先進標準不接軌。 （5 5）標準荷載的等級選定）標準荷載的等級選定均布荷載標準值：均布荷載標準值： 10.5kN/m10.5kN/m集中荷載：集中荷載： 計算跨徑小于等于計算跨徑小于等于5m5m時，時，180kN 180kN 計算跨

33、徑大于等于計算跨徑大于等于50m50m時，時，360kN360kN 計算跨徑在計算跨徑在5 5至至50m50m之間時，直線內插。之間時，直線內插。 剪力效應應再乘以剪力效應應再乘以1.21.2的系數。的系數。 圖圖3-43-4a)a) 公路公路級車道荷載級車道荷載 車道荷載標準值應取公路車道荷載標準值應取公路級汽車荷載的車道荷級汽車荷載的車道荷載標準值的載標準值的0.750.75倍倍b)b)公路公路級車道荷載級車道荷載標準車輛荷載標準車輛荷載公路公路級和公路級和公路級標準車輛荷載采用原汽車級標準車輛荷載采用原汽車超超2020級標準荷載中總重為級標準荷載中總重為550550千牛的加重車。千牛的加

34、重車。表表4.3.1-3 4.3.1-3 橋涵設計車道橋涵設計車道數數表表4.3.1-5 4.3.1-5 縱向折減系數縱向折減系數 施加于長跨橋梁上的汽車荷載應考慮縱向折減。當橋施加于長跨橋梁上的汽車荷載應考慮縱向折減。當橋梁計算跨徑梁計算跨徑L150mL150m時，應按表時，應按表4.3.1-54.3.1-5規定的縱向折減系規定的縱向折減系數進行折減。當為多跨連續結構時，整個結構均應按最大數進行折減。當為多跨連續結構時，整個結構均應按最大的計算跨徑考慮汽車荷載效應的縱向折減的計算跨徑考慮汽車荷載效應的縱向折減151304 汽車超20級104 汽車20級41515470130470130447

35、01515601301515140371203012010414013070130151570120120104 汽車15級4570415501007013050100501002.54.08.0300KN 汽車的平面尺寸3.015.0100、150、200KN 汽車的平面尺寸1.8413070151.8157.0550KN 汽車的平面尺寸1.42.51.47.04.02.51.82.5橫向布置2.51.41.81.81.31.41.41.40.60.5 標準荷載的線數或車道數與橋梁的線路數或車道數一致，但由標準荷載的線數或車道數與橋梁的線路數或車道數一致，但由于每車道上的車隊活載同時出現最不

36、利加載的機率很小，故需要對于每車道上的車隊活載同時出現最不利加載的機率很小，故需要對總的車道活載進行折減。總的車道活載進行折減。a)a)鐵路橋梁鐵路橋梁（3 3）標準荷載的折減）標準荷載的折減b)b)公路橋梁公路橋梁雙線鐵路橋梁的主要構件，用于設計的雙線活載應取兩線標準活雙線鐵路橋梁的主要構件，用于設計的雙線活載應取兩線標準活載之和的載之和的90%90%；三線及三線以上者應取各線標準活載之和的三線及三線以上者應取各線標準活載之和的80%80%鐵路橋梁的主要構件，鐵路橋梁的主要構件，用于設計的雙線活載應取兩線標準活載之和的用于設計的雙線活載應取兩線標準活載之和的80%80%；對僅承受局部活載的構

37、件則不考慮折減；對僅承受局部活載的構件則不考慮折減；a)a)鐵路橋梁鐵路橋梁在按兩行車隊布載時，汽車活載不考慮折減；在按兩行車隊布載時，汽車活載不考慮折減；按三車隊布載時汽車活載可在一定條件下折減按三車隊布載時汽車活載可在一定條件下折減20%20%；在按四車隊車隊布載時，汽車活載可折減在按四車隊車隊布載時，汽車活載可折減30%30%；但；但折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結果。折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結果。b)b)公路橋梁公路橋梁 加載就是按最不利原則布置標準活載，通過結構分析計算橋梁活加載就是按最不利原則布置標準活載，通過結構分析計算橋梁活載效應（內力應力位移變位等）的最不利值。

38、載效應（內力應力位移變位等）的最不利值。 一般的做法是：先計算結構影響線，然后使用輪系荷載直接加載。一般的做法是：先計算結構影響線，然后使用輪系荷載直接加載。對連續的列車活載，不能忽略位于影響線異號區段內的輪軸的作用；對連續的列車活載，不能忽略位于影響線異號區段內的輪軸的作用；對公路標準活載，則可任意截取和布置，但要注意規定的荷載排列次對公路標準活載，則可任意截取和布置，但要注意規定的荷載排列次序和進行的方向。序和進行的方向。 當用手工加載時，直接使用輪系荷載不便，可采用等帶荷載（或當用手工加載時，直接使用輪系荷載不便，可采用等帶荷載（或稱為換算荷載）來取代各種標準活載。稱為換算荷載）來取代各

39、種標準活載。 等帶荷載與標準活載的加載作用相等，即對結構或構件的某一單等帶荷載與標準活載的加載作用相等，即對結構或構件的某一單符號影響線，取標準活載按最不利加載求得的數值，等于該影響線的符號影響線，取標準活載按最不利加載求得的數值，等于該影響線的面積與對應的等帶荷載的乘積。等帶荷載的大小與荷載類型、影響線面積與對應的等帶荷載的乘積。等帶荷載的大小與荷載類型、影響線的形狀和加載長度有關。具體數值可查閱有關規范和手冊。的形狀和加載長度有關。具體數值可查閱有關規范和手冊。 4 4）標準汽車荷載模式）標準汽車荷載模式（5 5）標準荷載的等級選定）標準荷載的等級選定 橋梁標準活載的等級或類型，應根據橋梁

40、所在線路的等級、使橋梁標準活載的等級或類型，應根據橋梁所在線路的等級、使用任務、性質和將來的發展等具體情況確定。公路橋梁一般參照表用任務、性質和將來的發展等具體情況確定。公路橋梁一般參照表3-3-2 2。 對標準規矩（對標準規矩（14351435mmmm）的干線鐵路，采用中的干線鐵路，采用中活載；對地方窄活載；對地方窄軌（軌距軌（軌距762762mmmm）鐵路，規定了與中鐵路，規定了與中活載形狀類似單數值大幅度活載形狀類似單數值大幅度減小的活載圖式；對專用鐵路，其活載圖式需要結合具體情況確定。減小的活載圖式；對專用鐵路，其活載圖式需要結合具體情況確定。表3-2各等級公路車輛荷載選用表2.2.沖

41、擊力沖擊力（1 1）沖擊力的產生）沖擊力的產生（2 2）沖擊力的影響因素）沖擊力的影響因素（3 3）沖擊力的計算）沖擊力的計算（1 1）沖擊力的產生）沖擊力的產生 車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁車輛活載以一定的速度在橋上行駛時，會使橋梁發生振動，產生動力作用。這種動力作用會使橋梁的發生振動，產生動力作用。這種動力作用會使橋梁的內力和變形較靜活載作用時大。這種現象就統稱為沖內力和變形較靜活載作用時大。這種現象就統稱為沖擊作用。擊作用。 沖擊作用的大小采用沖擊力來衡量。沖擊力受線路沖擊作用的大小采用沖擊力來衡量。沖擊力受線路狀態、車輛類型（機車的偏心輪作用）以及橋梁結構狀態、車輛類型（

42、機車的偏心輪作用）以及橋梁結構的形式和跨度等因素的綜合影響。目前還難以精確考的形式和跨度等因素的綜合影響。目前還難以精確考慮。慮。（2 2）沖擊力的影響因素）沖擊力的影響因素 當豎向活載包括沖擊力時，將靜活載乘以沖擊系數。當豎向活載包括沖擊力時，將靜活載乘以沖擊系數。 沖擊系數的一般形式是：沖擊系數的一般形式是： Lba11+ = 1 +式中：式中：LL橋跨長度或（局部）構件的影響線加載長度；橋跨長度或（局部）構件的影響線加載長度；a,ba,b常數，隨結構體系或構件的不同而不同。常數，隨結構體系或構件的不同而不同。 通常的做法是：在橋梁動載試驗的基礎上提出近似計算公式，通常的做法是：在橋梁動載

43、試驗的基礎上提出近似計算公式，把動力問題簡化為靜力問題來處理。引入沖擊系數（把動力問題簡化為靜力問題來處理。引入沖擊系數（1+1+）。）。（3 3）沖擊力的計算）沖擊力的計算沖擊系數沖擊系數 可按下式計算：可按下式計算： 當當 時，時， =0.05 =0.05 當當 時，時， 當當 時，時， =0.45 =0.45 Hzf5.1HzfHz145.10157.0ln1767.0fHzf14L402811+ = 對鐵路簡支梁橋或連續的鋼橋跨結構和鋼橋橋墩沖擊系數的一般形式是：對鐵路簡支梁橋或連續的鋼橋跨結構和鋼橋橋墩沖擊系數的一般形式是： 對鐵路鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結構及涵洞、剛架橋

44、對鐵路鋼筋混凝土的、混凝土的、石砌的橋跨結構及涵洞、剛架橋其頂上填土厚度其頂上填土厚度h1mh1m（從軌底算起）時不計沖擊力，從軌底算起）時不計沖擊力，h h1m1m時沖擊系時沖擊系數的一般形式是：數的一般形式是： L402811+ = 式中：式中：=4（1-h)2（2 2）公路橋梁的人群荷載）公路橋梁的人群荷載3.3.人群荷載人群荷載（1 1）鐵路橋梁的人群荷載）鐵路橋梁的人群荷載（3 3）公路橋梁的人群荷載的取值）公路橋梁的人群荷載的取值對明橋面的人行道，考慮到有時需要在其上放置枕木鋼對明橋面的人行道，考慮到有時需要在其上放置枕木鋼軌和工具，取豎向靜活載為軌和工具，取豎向靜活載為4 4kN

45、/m2kN/m2：對橋面鐵路橋規規定距離梁中心對橋面鐵路橋規規定距離梁中心2.452.45m m以內的人行以內的人行道取道取1010kN/m2kN/m2；距離梁中心距離梁中心2.452.45m m以外的人行道取以外的人行道取4 4kN/m2kN/m2。設計主梁時，人行道豎向靜活載不與列車活載同時設計主梁時，人行道豎向靜活載不與列車活載同時計算；但在特殊情況下兩者同時考慮，此時人行道活計算；但在特殊情況下兩者同時考慮，此時人行道活載可按實際情況取值。載可按實際情況取值。（1 1）鐵路橋梁的人群荷載）鐵路橋梁的人群荷載 當橋梁的計算跨徑小于或等于當橋梁的計算跨徑小于或等于50m50m時，取時，取

46、3.0 3.0千牛千牛/ /平方米平方米， 當橋梁的計算跨徑大于當橋梁的計算跨徑大于150m150m時，取時，取 2.5 2.5千牛千牛/ /平方米平方米， 當橋梁的計算跨徑在當橋梁的計算跨徑在50m-150m50m-150m之間時，線性內插計算。對跨徑之間時，線性內插計算。對跨徑不等的連續結構，以最大計算跨為準不等的連續結構，以最大計算跨為準 城市郊區行人密集區一般取上述值得城市郊區行人密集區一般取上述值得1.151.15倍。倍。 專用人行橋梁，人群荷載標準值為專用人行橋梁，人群荷載標準值為3.53.5千牛千牛/ /平方米平方米人行道板（鋼筋混凝土）可以一塊板為單元，按標準值人行道板（鋼筋混

47、凝土）可以一塊板為單元，按標準值4.04.0千牛千牛/ /平方米。平方米。 計算欄桿時人群作用于欄桿上的水平推力按計算欄桿時人群作用于欄桿上的水平推力按0.750.75kN/mkN/m考慮，作考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按用于立柱和扶手的豎向力按1.01.0kN/mkN/m來考慮。來考慮。（2 2）公路橋梁的人群荷載）公路橋梁的人群荷載1 1 標準值標準值 9797標準：標準： 3.53.5千牛千牛/ /平方米平方米 新標準：新標準： 3.03.0千牛千牛/ /平方米平方米縱向折減縱向折減 L=50L=50米：米： 3.03.0千牛千牛/ /平方米平方米 L=150L=150米：米： 2.5

48、2.5千牛千牛/ /平方米平方米 L=50-150L=50-150米：米：2 2 線性內插線性內插 人群荷載人群荷載4.4.離心力離心力（1 1）離心力的產生）離心力的產生（2 2）離心力的計算）離心力的計算 離心力的大小指車輛行使在曲線線路上時。因方向變化離心力的大小指車輛行使在曲線線路上時。因方向變化而引起的徑向水平力。而引起的徑向水平力。 （1 1）離心力的產生）離心力的產生Rvc1272式中：式中： V V設計行車速度設計行車速度( (km/h);km/h);RR曲線半徑（曲線半徑（m);m); 離心力的著力點在橋面以上離心力的著力點在橋面以上1.21.2m m處（公路橋）或軌頂面處（

49、公路橋）或軌頂面2 2m m處（鐵處（鐵路橋）；多車道時應考慮折減。路橋）；多車道時應考慮折減。 當彎道橋的曲線半徑等于或小于當彎道橋的曲線半徑等于或小于250m250m時，應計算汽車荷載引起的時，應計算汽車荷載引起的離心力。離心力。 離心力的大小等于車輛活載（不計沖擊力）乘以離心力系數離心力的大小等于車輛活載（不計沖擊力）乘以離心力系數C C，C C值按下式計算：值按下式計算：（2 2）離心力的計算）離心力的計算 5.5.風力風力(1)(1)概述概述(2)(2)風力的計算風力的計算 分析橋梁結構的強度、剛度、和穩定性時，應考慮風荷載的影分析橋梁結構的強度、剛度、和穩定性時，應考慮風荷載的影響

50、。對大跨度的斜拉橋和懸索橋以及高聳的橋塔和橋墩，風力的影響。對大跨度的斜拉橋和懸索橋以及高聳的橋塔和橋墩，風力的影響更大。響更大。 當風以一定速度運動并受到橋梁的阻礙時，橋梁就承受風壓。當風以一定速度運動并受到橋梁的阻礙時，橋梁就承受風壓。風壓分為順風向和橫風向；風壓分為順風向和橫風向； 順風向的風壓可視為平均風壓或脈動風壓。采用靜力計算方法順風向的風壓可視為平均風壓或脈動風壓。采用靜力計算方法處理平均風壓對結構的影響；對脈動風壓，要按隨機振動理論進行處理平均風壓對結構的影響；對脈動風壓，要按隨機振動理論進行分析。分析。(1)(1)概述概述對公路橋梁橫向風力可按以下方法計算：對公路橋梁橫向風力

51、可按以下方法計算： 橫橋向風力是風壓與迎風面積的乘積。橫橋向風力是風壓與迎風面積的乘積。 風壓按下式計算：風壓按下式計算：04321WKKKKW 橫橋向風力的迎風面積按結構的外輪廓線面積乘以一定的折減系橫橋向風力的迎風面積按結構的外輪廓線面積乘以一定的折減系數來計算。數來計算。 如對實腹式橋跨結構，折減系數為如對實腹式橋跨結構，折減系數為1.01.0，對鋼桁架或鋼拱，對鋼桁架或鋼拱架，折減系數為架，折減系數為0.40.4。 (2)(2)風力的計算風力的計算風荷載風荷載WhWhAWkkkF0310gVWd220ZdVkkV52)10(10ZVVZZe0001. 0012017. 0W W0 0基

52、本風壓值（基本風壓值（kN/mkN/m2 2) )。一般情況參照全國基本風壓分布圖一般情況參照全國基本風壓分布圖取值；取值；WdWd設計基準風壓值（設計基準風壓值（kN/mkN/m2 2) )。AwhAwh橫向迎風面積橫向迎風面積m m2 2，按橋垮結構各部分的實際尺寸計算；，按橋垮結構各部分的實際尺寸計算；V V1010橋梁所在地區的設計基本風速橋梁所在地區的設計基本風速(m/s)(m/s)。V Vd d高度為高度為Z Z處的設計基本風速處的設計基本風速(m/s)(m/s)。ZZ距離地面或水面的高度距離地面或水面的高度(m)(m)。空氣重力密度空氣重力密度(kN/m(kN/m3 3) )。K

53、 K2 2考慮地面粗糙度類別和梯度風的風速高度變化修正系數。該考慮地面粗糙度類別和梯度風的風速高度變化修正系數。該系數反映出風壓隨地形、地理條件（一般地區、谷地、山口、沿海系數反映出風壓隨地形、地理條件（一般地區、谷地、山口、沿海海面等）的不同變化而變化的特征；取值視實際情況而定。海面等）的不同變化而變化的特征；取值視實際情況而定。K K5 5陣風風速系數。考慮地表情況的修正系數。具體見陣風風速系數。考慮地表情況的修正系數。具體見橋規橋規。K K3 3地形地理條件系數。地形地理條件系數。K K0 0設計風速的換算系數。因頻率與基本風壓有關，故該系數體設計風速的換算系數。因頻率與基本風壓有關，故

54、該系數體現出結構的重要性。對特大橋及在高速公路、一、二級公路上的大現出結構的重要性。對特大橋及在高速公路、一、二級公路上的大中橋梁采用中橋梁采用1.01.0；其它橋梁采用；其它橋梁采用0.850.85。K K1 1風載阻力系數。風載阻力系數。6.6.車輛制動力和（列車）牽引力車輛制動力和（列車）牽引力(1)(1)概述概述(2)(2)風力的計算風力的計算 車輛制動力或車輛制動力或（列車牽引力）是指車輛在剎車或啟動列車牽引力）是指車輛在剎車或啟動時為克服車輛的慣性力或阻力而在路面或軌道與車輪之間時為克服車輛的慣性力或阻力而在路面或軌道與車輪之間發生的滑動摩擦力。發生的滑動摩擦力。 制動力或牽引力時

55、墩臺設計計算的重要荷載，是作用制動力或牽引力時墩臺設計計算的重要荷載，是作用在橋上的縱向水平力，但兩者的方向相反。在橋上的縱向水平力，但兩者的方向相反。 (1)(1)概述概述 制動力或制動力或（列車牽引力）的傳遞與分布規律，尚代研究。目前仍列車牽引力）的傳遞與分布規律，尚代研究。目前仍采用簡化的辦法進行計算。采用簡化的辦法進行計算。 對鐵路橋梁：規定列車制動力或牽引力按作用在橋跨結構范圍內對鐵路橋梁：規定列車制動力或牽引力按作用在橋跨結構范圍內的豎向靜活載的的豎向靜活載的10%10%計算，其作用點一般在軌頂以上計算，其作用點一般在軌頂以上2 2m m處。處。 對公路橋梁：只考慮制動力，對單車道

56、或雙車道橋梁，規定制動對公路橋梁：只考慮制動力，對單車道或雙車道橋梁，規定制動力為一行車隊總重的力為一行車隊總重的10%10%，但不小于一輛車的，但不小于一輛車的30%30%；對四車道橋梁，制；對四車道橋梁，制動力為上述規定值的兩倍；動力為上述規定值的兩倍； 制動力作用點一般在橋面以上制動力作用點一般在橋面以上1.21.2m m處。處。(2)(2)風力的計算風力的計算7.7.溫度影響力溫度影響力 （1）概述）概述（2）溫度影響力的計算溫度影響力的計算（1）概述）概述 溫度影響力指因溫度的變化而引起的結構變形和附加力。溫度影響力指因溫度的變化而引起的結構變形和附加力。 溫度的變化可分為（年平均）

57、氣溫變化和溫差兩種情況，前者可說溫度的變化可分為（年平均）氣溫變化和溫差兩種情況，前者可說明結構在一年中的溫度變化，后者則可解釋為結構截面上的不同點或不明結構在一年中的溫度變化，后者則可解釋為結構截面上的不同點或不同構件之間的溫差。同構件之間的溫差。 對靜定結構，氣溫的變化通常只會導致結構的伸長或縮短；對靜定結構，氣溫的變化通常只會導致結構的伸長或縮短； 在超靜定結構中，由于氣溫的變化引起的變形受到約束，導致結構在超靜定結構中，由于氣溫的變化引起的變形受到約束，導致結構產生相應的附加力。產生相應的附加力。 由于日照、驟冷等天氣情況引起的溫差對靜定結構或超靜定結構均由于日照、驟冷等天氣情況引起的

58、溫差對靜定結構或超靜定結構均可能產生附加力。可能產生附加力。 氣溫變化的幅度，可按橋梁所在地區的氣溫條件（一般取當地最高氣溫變化的幅度，可按橋梁所在地區的氣溫條件（一般取當地最高和最低月平均氣溫）確定。氣溫變化值，應自結構合龍時的溫度算起。和最低月平均氣溫）確定。氣溫變化值，應自結構合龍時的溫度算起。 計算橋梁結構由于梯度溫度引起的效應時，可采用圖計算橋梁結構由于梯度溫度引起的效應時，可采用圖3.103.10所示的豎向溫度梯度曲線，其橋面板表面的最高溫度所示的豎向溫度梯度曲線，其橋面板表面的最高溫度T T1 1規定于表規定于表2-32-3。對混凝土結構，當梁高。對混凝土結構，當梁高H H小于小

59、于400mm400mm時，時，圖中圖中A=HA=H-100-100（mmmm）；梁高）；梁高H H不小于不小于400mm400mm時，時，A A=300mm=300mm。對。對帶混凝土橋面板的鋼結構，帶混凝土橋面板的鋼結構，A A=300mm=300mm，圖中的，圖中的t t為混凝土橋為混凝土橋面板的厚度（面板的厚度（mmmm）。）。 混凝土上部結構和帶混凝土橋面板的鋼結構的豎向日混凝土上部結構和帶混凝土橋面板的鋼結構的豎向日照反溫差為正溫差乘以照反溫差為正溫差乘以-0.5-0.5。（2）溫度影響力的計算溫度影響力的計算表表4.3.10-24.3.10-2公路橋梁結構的有效溫度標準值（公路橋梁

60、結構的有效溫度標準值（）8.8.列車橫向搖擺力列車橫向搖擺力 由于軌道不平等原因，列車在進行中會發生左右搖擺，產生橫由于軌道不平等原因，列車在進行中會發生左右搖擺，產生橫向的水平力。向的水平力。 這種橫向搖擺力較難準確計算，規定其作用在軌頂面，數值為這種橫向搖擺力較難準確計算，規定其作用在軌頂面，數值為5.55.5kN/m.kN/m. 因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般不再檢算空因橫向搖擺力的取值與豎向活載有一比例，故一般不再檢算空車荷載的橫向搖擺力。車荷載的橫向搖擺力。 另外橫向搖擺力應與橫向風力進行比較，取其大者參與荷載組另外橫向搖擺力應與橫向風力進行比較，取其大者參與荷載組合。