桥梁设计简要介绍

桥梁设计简要介绍

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。

一、 荷载组合

对作用在桥梁上的荷载进行组合，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行组合，取其最不利效应组合进行设计。

需注意对于有利作用不参与组合，不可能同时出现的作用不能组合；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设备均应作为临时荷载考虑；组合式梁桥，当把底梁作为施工支撑时，作用效应分为两个阶段，底梁受荷为第一个阶段，组合梁受荷为第二个阶段；多个偶然作用不能同时组合。

1) 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：

（1）基本组合：永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式及应满足：

式中： — 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值； — 结构重要性系数，按表1规定的结构设计安全等级采用。对应于设计安全等

级一级、二级和三级分别取不小于1.1、1.0和0.9；

公路桥涵结构的安全等级 表1

— 第i 个永久作用效应的分项系数，按表2的规定采用；

永久作用效应的分项系数 表2

()12

()m n

o ud o Gi GiK Ql QlK c Qj Qjk i j S S S S R γγγγψγ===++≤∙∑∑()12

()m n o ud o Gid Qld c Qjd i j S S S S R γγψ===++≤∙∑∑ud S o γGi

γ

注：本表编号1中，当钢桥采用钢桥面板时，永久作用效应分项系数取1.1；当采用混凝土桥面板时，取1.2。

——第i 个永久作用效应的标准值；

——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； ——汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值； ——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j 个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； ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j 个可变作用效应的标准值； ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用

效应的组合系数。当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取 =0.80；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离

心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取 =0.70，有三种可变作用参

与组合时，其组合系数取 =0.60，有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取

=0.50。

设计弯桥时，当离心力与制动力同时参与组合时，制动力标准值或设计值按70%取用。 （2）偶然组合：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系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。

2）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：

（1） 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相组合，其效应组合

表达式及应满足

式中： ——作用短期效应组合设计值； ——第j 个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载 =0.7，人群荷载 =1.0，风荷载 =0.85，温度梯度作用 =0.8，其他作用 =1.0。 ——第j 个可变作用效应的频遇值； ——正常使用极限状态设计时短期荷载效应组合下结构抗力设计值，如应力、变

形裂缝宽度等限值。

（2）作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组

合表达式及应满足

式中： ——作用长期效应组合设计值； ——第j 个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载 =0.4，人群荷载 =0.4，

风荷载 =0.8，温度梯度作用 =0.8，其他作用 =1.0；

——第j 个可变作用效应的准永久值。

GiK S l

Q γk Q S l Qj γQj γQj γQ jk S c

ψld

n j Qjk j m i Gik ld R S S S ≤+=∑∑==1

21ψld S j 2ψld

R ld

n j Qjk j m i Gik ld R S S S ≤+=∑∑==121ψld S j 2ψ2ψ2ψl Q γc

ψc

ψc

ψj 2ψj 2ψj

2ψj 2ψj 2ψQjk j S 1ψ2ψ2

ψQjk j S 2ψ2

ψ

——正常使用极限状态时长期荷载效应组合下结构抗力设计值，如应力、变形、

裂缝宽度等限值。

二、设计校核内容

1、 根据设计要求，参照已有的设计图纸和资料，选定构建的截面形式并初步拟定截面的尺

寸，选择锚具形式和材料规格；

2、 根据构建可能出现的荷载效应组合，计算控制截面的设计内力及其相应组合值；

3、 根据控制截面的承载力极限状态的承载力要求和正常使用极限状态的使用要求，估算预

应力钢筋和普通钢筋的数量，并进行合理的布置； 4、 计算主梁截面的几何特性；

5、 确定预应力钢筋的张拉控制应力，计算预应力损失值并计算各阶段相应的有效预应力；

6、 进行正截面和斜截面的承载力复核：沿弯矩最大的截面可能发生破坏，弯矩剪力共同作

用可能是构件破坏截面与构建的轴线斜交；

7、 进行持久状态使用荷载作用下的构件截面应力验算：计算式作用取其标准值，不计分项

系数，汽车荷载考虑冲击系数；

8、 短暂状态构件截面应力验算：计算构件在制造、运输及安装等施工阶段，有预应力构件

自重及其他施工荷载引起的截面应力。对简支梁，以跨中上下缘混凝土正应力控制； 9、 正常使用极限状态下，进行裂缝和变形验算：采用短期效应组合、长期效应组合或短期

效应组合并考虑长期作用影响进行验算，保证变形、裂缝不超过相应的规定限值； 10、 锚固区局部承压计算：以“剪切破坏理论”为基础，进行局部承压区承载能力和抗

裂性计算。

ld

R