第三章 桥梁设计荷载

车辆荷载立面布置
车辆荷载横断面布置
车辆荷载平面布置
标准活载的加载

公路桥梁
1.横向折减：在多车道桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构产生某种 最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位臵的 可能性大小。 车道数越多可能行越小，根据上述可能性的大小对总的车辆活载 进行折减。 2.纵向折减：在制定车道荷载标准时，采用的自然堵塞的车间间距； 在确定荷载大小时，采用的重车居多的调查资料。但是对于大跨 径桥梁，随着跨径的增加，实际通行车辆出现上述情况就会逐渐 缓解，因此对汽车荷载按跨度进行折减。
国际铁路联盟（UIC）活载图式
考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，可 以看出， 1975 年制订的中－活载标准已不太适用。例 如，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。根据这 些情况可以认为，我国新的列车活载标准应与国际铁 路联盟（UIC）制订的活载标准较为一致。目前，荷载 修订工作仍在进行之中。
i 1 j 2
m
n
（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。 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）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时
2）如果采用公路-Ⅱ级，则其值应按公路-Ⅰ级 的0.75倍采用。 3）在整个桥梁结构计算的加载过程中，加载方 式因内力影响线而定。其中,qk应满布于使 结构产生最不利效应的同号影响线上，而Pk 作用于影响线的最大峰值处。
2、车辆荷载 车辆荷载则用来计算桥梁结构的局部加载、涵 洞、桥台以及挡土墙土压力等。
1、车道荷载
车道荷载由集中荷载和均布荷载组成，用来计 算桥梁结构的整体。
车道荷载布置图
1）在车道荷载中,当采用公路-Ⅰ级时,qk = 10.5kN/ m。 Pk 的值与桥梁的计算跨径l 有关。当l ≤5m时，Pk= 180kN。当l ≥50m 时,Pk=360kN，两者之间则采用内插 法求得。计算剪力效应时,则Pk 应乘以1.2的系数。
1.车辆活载
车辆荷载指桥梁承受的机动交通活载。对铁路桥， 指列车活载；对公路桥，指汽车、挂车、履带车等。
（1）列车荷载（铁路）
（2）公路汽车荷载
（3）标准荷载的折减
中－活载
我国铁路活载标准的情况是：20年代开始自行制订铁路 建筑标准，1938年公布中华活载标准，1951年制订了中 －Z活载标准，1975年对中－Z活载标准进行修订，形成 目前所用的中－活载标准，中—活载象征性的模拟列车 载重的情况。

第三节 可变作用
可变作用是指在设计使用年限内其作用位臵、大小和方 向随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用
1.车辆活载 2.冲击力 3.人群荷载 4.离心力 6.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
5.风荷载
（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，其效应组合表达式为：
o Sud o ( Gi SGiK Q1SQ1K c Qj SQjk )
i 1 j 2
m
n
o Sud o ( SGid SQ1d c SQjd )
第三章
桥梁的设计作用 (荷载)
作用分类与效应组合
第一节
第二节
第三节
永久荷载
可变荷载
第四节
偶然荷载
第一节
作用分类与组合
一、作用的定义 二、作用的分类 三、作用的取值 四、作用的代表值取用 五、作用效应组合
一、作用的定义
引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为两类:
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“检算结构的使用性能（如混凝土应力）时，
预加应力当视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强度）时，预 加应力不作为恒载，但把预应力钢筋视为结构抗力的一部分。

在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响力是长期
存在并起作用的。（图） 对于超净定结构，基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。
（1）作用短期效应组合 （2）作用长期效应组合
（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 ，其效应组合表达式为：
m n
S sd
S
i 1
Gik


j 1
1j
S Qjk
（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，其效应组合表达式为：
S ld S Gik 2 j S Qjk
以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为 原则
2.作用效应组合的分类 1）公路桥涵结构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设计时 3）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值 4）公路桥涵结构效应组合表达式
1）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时
（1）基本组合
（2）偶然组合
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“作用” , 而“荷载”仅限于表达施加于结构上的直 接作用。
二、 作用分类
公路桥梁作用 永久作用 可变作用 偶然作用
（铁路）桥梁荷载 主力 恒载 活载 附加力 特殊荷载
三、作用的取值
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（频遇）组合设计时，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。
验算荷载；偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只 对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用，分为500kN 履带车（简称履带50），挂80、挂100和挂120

汽 车 车 队 纵 向 排 列
汽车的平面尺寸和横向布置
平板挂车和履带车荷载
2）新规范公路汽车荷载 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）
第二节 永久作用（恒载）
一、永久作用（恒载）的定义
二、永久作用的计算
一、永久作用（恒载）的定义
永久作用是指结构永久承受的荷载（恒载），其作用
位臵和大小、方向固定不变的荷载。
桥梁上部结构的恒载：结构重力
、桥面铺装、附属
设备等外加 力。
桥梁下部结构的恒载：由支座传递下来的结构重力、
墩台本身的重力、土压力及水浮力等。
（2）冲击系数μ计算：
目前桥梁计算中常用的计算方法是采用结构基频来计算 冲击系数，结构自振频率（基频）可以综合的反映出结构 尺寸、类型、材料等动力特性，直接表达了冲击系数与桥 梁结构之间的关系。
3.人群荷载

铁路桥梁明桥面取竖向静活载为4kN/m2。 铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心 2.45 米以内的人行道， 取 10 kN/m2 ；距离梁中心 2.45 米以外的人行道，取 4 kN/m2。 公路桥梁的人群荷载一般取 3kN/m2 ，城市郊区行人密 集地区一般取 3.5kN/m2 ；人群荷载应与汽车荷载同时 考虑，但不与验算荷载同时计算。 人行道（钢筋混凝土）板还应以 4 kN （公）或 1.5 kN （铁）的集中荷载进行检算，人群作用于栏杆上的水 平推力按 0.75kN/m 考虑，作用于立柱和扶手的竖向力 按1.0kN考虑。
四、作用的代表值取用 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，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作用分项系数
另外将汽车冲击系数以跨径（荷载长度）为主要影响 因素的计算方法,改为以结构基频为主要因素的计算方法。
（一）、汽车荷载标准
汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级 两个等级； 除高速公路和一级公路采用公路-Ⅰ级 外,其余均采用公路-Ⅱ级；
根据所计算的结构构件的不同,汽车荷 载由车道荷载和车辆荷载组成。
（2）公路汽车荷载
1）旧规范公路汽车荷载
2）新规范公路汽车荷载
1）旧规范公路汽车荷载
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。

计算荷载：把经常地、大量出现的汽车排列形成的车队， 对一般桥梁设计起控制作用 ，共分为 4个等级：汽车 10级、汽车15级、汽车20级和汽车超20级
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m
n
3）公路桥涵结构效应组合表达式中各种系数的取值
结构重要性系数，按规范表1.0.9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 设臵的结构或装臵，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j个可变作用效应（含本规范第4.3.5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；