桥梁的设计作用
第三章 桥梁设计作用
公路、铁路桥梁作用分类对比
公 路 桥 梁
永久作用 可变作用 偶然作用 恒载 活载+附加力 特殊荷载
结构内力的反应 结构对所受作用的反应 结构变位的反应
可变 作用 结构使用期
铁 路 桥 梁
公路桥梁各作用随时间变化的性质（示意）
-1-
西南交通大学电气工程学院本科教学工作报告 Undergraduate Teaching Report of School of Electrical Engineering Southwest Jiaotong University
船舶或漂流物的撞击作用 汽车撞击作用
施工荷载 列车脱轨荷载 长钢轨断轨力
列车横向摇摆力 长钢轨纵向水平力
频率（概率密度） 足够长观测 期内的数据 拟合曲线
推算的设计基准期内 最大值概率密度 (部分可变和偶然作用)
列车牵引力 冻胀力
作用频遇值 作用准永久值
“频繁出现” 95%概率分位 “经常出现” 50%概率分位
设计车道数 横向折减系数 2 1.00 3 0.78 4 0.67 5 0.60 6 0.55 7 0.52 8 0.50
车辆荷载的横向布置示例
-4-
西南交通大学电气工程学院本科教学工作报告 Undergraduate Teaching Report of School of Electrical Engineering Southwest Jiaotong University
EI c mc
举例
f1 13.616 2l 2 EI c 连续梁桥竖弯基频 mc （对正弯矩及剪力）
冲击力标准值为车辆活载标准值×冲击系数，车辆活载总效应为标准值×（1+）
铁路桥梁明桥面：4kN/m2。 铁路桥梁道砟桥面：距离梁中心2.45m以内的人行道，取10 kN/m2； 距离梁中心2.45m以外的人行道，取4 kN/m2。 公路桥梁人群荷载集度：3kN/m2（L0 ≤50m）， 2.5kN/m2 （L0≥150m），其间线性内插；城市郊区行人密集地区取上述值的 1.15倍。 专用人行桥：3.5kN/m2。 人行道板：以4kN/m2 （公）或1.5 kN（铁）的荷载进行检算。
桥梁的设计作用
（三）汽车冲击力
– 目前规范规定与桥型及跨径有关 跨径越大冲击系数越小
– 理论上应与结构自振频率有关
（四）离心力
– 曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车作用 的离心力
（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土 侧压力——计算桥台时使用
二、其它可变作用
– 风力——中小桥按静风压计算，大桥按动力 计算
– 汽车制动力——计算支座及桥墩时使用 – 温度影响力——日照及常年温差 –支座摩阻力、流水压力及冰压力——计算桥
0.97
800≤L＜1000
0.96
L≥1000
0.95
纵向折减系数 0.94 0.93
（二）人群作用
公路桥涵3kN/m2，城市郊区3.5kN/m2 – 人群作用只与计算作用同时考虑 – 人行道板——以1.2kN集中竖向力作用在一
块板上进行验算 – 计算栏杆——水平推力0.75kN/m，作用在栏
杆柱顶，竖向力1kN／m，作用在上部扶手。
桥面净宽驶时
W＜ 7.0
7.0≤ W＜ 10.5
7.0≤ W＜ 14.0
10.5≤ W＜ 14.0
14.0≤ W＜ 17.5
14.0≤ W＜ 21.0
17.5≤ W＜ 21.0
21.0≤ W＜ 24.5
21.0≤ W＜ 28.0
24.5≤ W＜ 28.0
28.0≤ W＜ 31.5
28.0≤ W＜ 35.0
横向布置车队数
1 2 3 4 5 6 7 8
• 车辆作用的折减
横向折减系数
横向布置 车队数
3
4
5
6
7
8
横向折减 系数
0.78
0.67
0.60
《桥梁工程概论》复习资料及答案
第一章绪论1.桥梁的作用是什么？它是由哪几个主要部分组成的？各部分的主要作用是什么？桥梁是指供车辆和行人等跨越障碍（河流、山谷、还晚或其他路线等）的工程建筑物(跨越障碍的通道）。
桥梁由上部结构（包括桥跨部分和桥面构造，前者指直接承受桥上交通荷载的主体部分，后者指为保证桥跨结构能正常使用而需要的各种附属结构），下部结构（包括桥墩、桥台以及墩台的基础。
是支承上部结构、向下传递荷载的结构物）。
和支座组成（连接桥跨结构和桥梁墩台，提供荷载传递途径，适应结构变位要求），2.解释以下几个术语：总跨径（桥梁孔径）、净跨径、计算跨度、桥长、建筑高度、桥渡。
桥梁结构相邻两支座间的距离L称为计算跨径对梁式桥，设计洪水位上线上相邻两桥墩（或桥台）间的水平间距L0,称为桥梁的净跨径。
各孔径跨径之和称为总跨径。
对梁长，两桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离LT，称为桥梁全长。
桥面至桥跨结构最下缘的垂直高度h，称为桥梁建筑高度。
以桥梁为主体包括桥头引线、导流堤等跨越河流、深谷、低洼地带的全部建筑物称桥渡3.按照力学特性（体系）划分，桥梁有哪些基本类型？各类桥梁的受力特点是什么？按受力特性分，桥梁可分为梁桥、拱桥、悬索桥三种梁桥中，梁作为承重结构，主要是以其抗弯能力来承受荷载的。
在竖向荷载作用下，其支座反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯剪，不承受轴向力。
拱桥的主要承重结构是具有外形的拱圈。
在竖向荷载作用下，拱圈主要承受轴向压力，但也受弯受剪。
在拱趾处支撑力除了竖向反力外，还有较大的水平推力悬索桥在在竖向荷载下，其索受拉，锚碇处会承受较大的竖向（向上）和水平（向河心）力第二章桥梁工程的规划与设计1.什么是桥梁的净空（限界）？它有什么用途？桥梁净空（bridge clearance）包括桥面净空和桥下净空。
在净空界限范围内不得有桥跨结构的构件或其他建筑物侵入，以保证行车安全。
桥面净空指保证车辆行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限。
在净空界限范围内不得有桥跨结构的构件或其他建筑物侵入，以保证行车安全。
西南交通大学-桥梁工程概论-课程习题讲解
2299
第五章 混凝土简支梁
一、选择题
1.适应于较大跨度混凝土简支梁桥的主梁截面形式为：________。
A.箱形截面
B.T形截面
C.Π形截面
D.空心板式截面
2011-6-20
第四章 桥面构造
三、简答题
B2.试根据下图中混凝土桥面铺装上的车轮荷载作用示意图简述桥 梁结构中桥面铺装层的主要作用。
• 桥面铺装的功用 – 防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板 – 保护主梁免受雨水侵蚀 – 对车辆轮重的集中荷载起分布作用
9.高速公路和汽车专用公路上的桥梁必须设置人行道栏杆。（ X ） 安全护栏
7
第四章 桥面构造
三、简答题
C3.在桥梁工程中,设置伸缩缝的作用是什么？
原因和作用－桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝 土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形。为满足桥面 按照设计的计算图式自由变形，同时又保证车辆能平 顺通过，就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或 桥梁的铰接位置上预留断缝，并在桥面设置伸缩装置。
第一章 绪论
一、选择题
5. 下列桥梁中不属于组合体系桥梁的________。 (A) 斜拉桥 (B) 刚构桥 (C) 结合梁桥 (D) 梁拱组合桥
梁 拱 体系 索
组合
1
第一章 绪论
2.桥梁的建筑高度是指_______ 。 A.桥面与桥跨结构最低边缘的高差； C.桥面与地面线之间的高差；
3.公路桥梁总长是指_______ 。 A.桥梁两桥台台背前缘间的距离； C.桥梁两个桥台侧墙尾端间的距离；
跨 越
桥梁是供汽车、 火车、行人等跨越障碍（河流、山谷或其它线路）
的建筑工程物。
11
10
第一章 绪论
第三章桥梁的设计作用
纵向折减 系数
0.94 0.93
二、可变作用
(二)汽车荷载冲击力：
冲击作用：由于荷载的动力作用使桥梁发生振动而 造成内力和变形增大的现象称为冲击作用。
（1）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工 拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座及钢筋混 凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。
（2）当填料厚度（包括路面厚度）≥50cm拱桥、 涵洞以及重力式墩台，不计冲击作用。 （3）支座的冲击力按相应的桥梁取用。
E 1 B H2
2
cos2cos()c 1 o s2(cso in s (( ) ))scions(( ))2
一、永久作用
•土的重力和土侧压力 （2）主动土压力
一、永久作用 •土的重力和土侧压力 （2）主动土压力 压实填土竖向压力强度标准值：
第二节 桥梁作用效应组合
一、按承载能力极限状态设计时的作用效应组合
（一）基本组合
编号
1
2 3 4 5 6 7
作用分项系数
作用分类
作用类别
永久作用
混凝土和圬工结构重力（包括 结构附加重力）
钢结构重力(包括结构附加重力)
预加力
土的重力
混凝土收缩和徐变作用
土侧压力
水的浮力
基础变位 混凝土和圬工结构
作用
钢结构
符号
作用分项系数
对结构的承 对结构的承 载力不利时 载力有利时
1.2
1.0
1.1或1.2 1.2
作用的分类：
编号 1 2 3 4 5 6 7
表3-1 作用分类
作用分类 永久作用
作用名称 结构重力（包括结构附加重力）
预加力 土的重力 土侧压力 混凝土收缩和徐变作用 水的浮力 基础变位作用
桥在园林中的作用
桥在园林中的作用
桥是园林设计中不可或缺的元素之一，它不仅具有实用功能，还能够起到美化景观、增加趣味性的作用。
首先，桥可以连接不同的园区和景点，方便游客穿越园林，欣赏各种美景。
同时，桥也可以作为园林布局的重要组成部分，通过不同形式的桥梁设计，可以营造出不同的氛围和风格，如古朴的石拱桥、精致的弯桥、飘逸的曲桥等，为园林增添了独特的魅力。
其次，桥还可以与周围的自然环境相融合，营造出自然、舒适的感觉。
在桥的设计中，可以考虑融入自然元素，如采用木质材料、石头等天然材料，或者设计出仿生形态的桥梁，使其与周围的花草树木相得益彰，形成一幅和谐的自然画面。
此外，桥还可以增加游园的趣味性和互动性。
在桥的设计中，可以加入趣味元素，如装饰艺术品、设置观景平台、悬挂彩虹吊床等，吸引游客驻足观赏、拍照留念，增加游园的参与度和互动性。
综上所述，桥在园林中的作用不仅仅是连接和通行的功能，更是一种美学和文化的体现，它为园林增添了不少魅力和趣味，让游客在欣赏美景的同时，也感受到了文化与艺术的熏陶。
- 1 -。
简述桥的类型及在园林设计作用中的作用
简述桥的类型及在园林设计作用中的作用在园林建筑设计中，桥梁是非常重要的元素之一，它可以连接不同的场所，同时也可以起到很好的装饰作用。
下面，我们来简单介绍一下桥的类型以及在园林设计中的作用。
一、桥的类型1. 弯桥：弯桥是桥梁中比较常见的一种，它的造型优美，曲线流畅，更具有装饰性。
弯桥的弯度和高度可以根据需要进行设计和调整，使得它可以适应不同的场合，而且可以增强人们的欣赏体验。
2. 直桥：相对于弯桥来说，直桥的形态更为简单，但是它也能为园林设计增色不少。
直桥通常采用直线进行设计，它的主要特点在于直线、简洁的造型，给人以稳定的感觉。
3. 悬索桥：悬索桥通常用在较大的水面上，它可以不仅仅是一个交通工具，更可以充当一个景观，在水面上行走和观景都是充满乐趣的。
它的悬挂桶设计也很有特色，可以穿过桥的人们感受到身体的游动，十分刺激。
4. 栏杆桥：这种桥梁主要是为保证人们的安全而使用的，它可以被放置在园林内的湖泊、小溪等水面上，充当行走的通道。
在设计过程中，栏杆桥上的栏杆也是需要考虑的一个重要元素，一些优秀的园林设计师往往可以利用栏杆进行创造性的设计，使得整个栏杆桥具有独特特色。
二、桥在园林设计中的作用1. 桥梁在园林中往往是连接整个景区的枢纽，促进了交流和互动。
桥梁的建造可以有效的帮助人们穿越水面、山谷和溪流等自然障碍，使独立的景区形成一个有机的整体，增加游客的观游体验。
2. 桥梁可以突破固有的文化和地域限制，作为一种园林文化形式的表现方式，能够承载着人们心理和精神上的追求与期望，加深了人们对园林文化的认识和理解。
3. 桥梁在园林中的艺术性和观赏性很强，不同的桥梁风貌可以体现出不同的风格和特色，更深入地渗透到园林文化和景观设计中，造就了园林文化和景观设计的新面貌和新视野。
4. 桥梁在园林景观构成中是一种点线面结合的造型，它所代表的是一个把孤立的点和线构成完整的景观形态。
不仅如此，桥梁的板木、浮雕、雕刻等造型艺术与装饰艺术引人注目，使得园林中的桥梁成为了另一种独特的艺术表现方式。
桥梁工程第3章 桥梁的设计作用
3. 2
永久作用
永久作用, 即恒载( Dead load) , 是指在结构使用期间, 其量值 不随时间而变化, 或其变化值与 平均值相比可忽略不 计的作用。 永久作用包括结构物自重、桥面铺装及附属设备的重力、作用于结 构上的土重及土侧压力、基础变位的影响力、水浮力、长期作用在 结构上的人工预加力以及混凝土收缩、徐变的影响力。
随时间变化的; 偶然作用的作用时间短暂, 且发生的几率很小。 作用具有变异性, 结构设计时不可能直接应用作用的随机变 量值或随机过程产生的作用值, 必须有一个为结构设计而给定的 量值, 这个值就称为作用代表值( Representative value of an action) 。
在开展桥梁结构或结构构件设计时, 应针对不同的设计目的采用
永久作用标准值, 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的重力密度计算确定。 有关常用材料的重 力密度可参照桥梁设计规范取值。
5
对预应力混凝土桥梁, 在进行正常使用极限状态和使用阶段 构件应力计算时, 预加力应作为永久作用; 在进行承载能力极限状 态设计时, 预加力不作为永久作用, 而是把预应力钢筋作为结构抗
出频遇值的概率不大于 1 - 0. 95 = 0. 05 。
《 公路桥涵设计通用规范》规定: 公路桥涵的设计基准期 ( Design reference period) 为 100 年。 在进行结构或构件设计时, 需针对不同设计要求采用不同的作用代表 值。 永久作用和偶然作用采取标准值作为代表值, 可变作用则应根据 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, 而按长期效应( 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。明确了作 用 及 其 代表 值 后, 就 可 按 结 构力 学 方 法 进行 结 构分析。
简述桥的类型及在园林设计中的作用和意义
简述桥的类型及在园林设计中的作用和意义
桥是一种连接两地的建筑结构，它可以穿过河流、溪流、湖泊或峡谷
等地形，因此被广泛应用于人类的交通工具之中。
通常来说，桥被分
类为多种不同的类型，包括简单的板桥、拱桥、吊桥、悬索桥等，每
种桥梁类型具有不同的特点和适用范围。
桥在园林设计中的作用和意义也是非常重要的。
一方面，桥可以起到
连接和过渡角色，将园林内的不同景观与建筑物连接起来，形成统一
的整体效果，增强景观的连贯性和流畅性。
另一方面，桥还可以带来
人与自然元素的互动与感受，使人们可以近距离接触水、鱼、草、花
等自然景观，增加趣味性并促进人与自然的和谐共存。
对于不同种类的园林，桥的设计也需要根据实际情况进行调整。
在现
代园林设计中，桥梁建筑的设计已经不再仅仅局限于实用性和美观性，更注重桥梁建筑与周边环境的和谐统一，注重人与自然的融合感受。
如日本庭院中常出现的弯曲形拱桥、欧式风格园林中常出现的仿石桥等，均是根据园林的风格与文化及环境特点进行巧妙的设计。
因此，桥梁建筑在园林设计中具有十分重要的地位。
它不仅可以实现
各种景观元素的有机结合，更可以让人们近距离地感受与享受自然，
增加乐趣，充实旅行。
对于园林设计工作者，在进行园林规划时，合
理利用桥梁建筑，精心设计出会增添艺术感、人文气息等的桥，在自然景观与文化意蕴的相互交融中，打造具有时代气息与常青魅力的优秀园林。
1.3桥梁的设计荷载
2. 加载方式 ①在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于 使结构产生最不利荷载效应的区段内。 ②人行道板可以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均 布荷载计算。 ③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1.0kN/m。
—精品课程
第1篇 总论
土木与建筑工程学院 道桥教研室
第3章 桥梁的设计作用
➢ 重点掌握：
1.桥梁作用分类； 2.作用计算； 3.作用效应组合。
作用——施加于结构上的一组集中力或分布力，或引起结 构外加变形或约束变形的原因。前者称直接作用，也称荷 载,后者称间接作用。
在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或 其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。
l0 ——桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度，以m计； ∑G ——布置在B×l0面积内的车辆车轮重力，以kN计。
注：当涉及多车道加载时，车轮总重力应按表1.7进行折减。
6、汽车制动力
原因： 车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路面 与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨结构 的方向与行车方向一致。
，比例越高。
2、预加力
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，应作为永久荷载来计算其主、次效应，并计入相应阶 段的预应力损失；在结构承载能力极限状态设计时，预加应力 不作为荷载，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、混凝土收缩徐变影响力
3） 折减系数
a、当横向布置车队数大于2时，应计入横向折减 ，但折减后不得小于用两行车队计算的结果。
横向折减系数
b、当桥梁计算跨径大于150m时，应考虑计算荷载效应的纵 向折减。
桥梁设计荷载
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）
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；
4）公路桥涵结构效应组合表达式
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
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。
❖ 铁路桥梁
仅考虑横向折减。用于设计的双线活载取双线标准活载之和的 90%，三线及三线以上者取各线标准活载之和的80%；对仅承受 局部活载的构件则不考虑折减。
2.冲击力
（1）冲击力的产生
车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发 生振动，产生竖向动力作用。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。
车辆荷载横断面布置
1.4桥梁所受的作用
1.0 1.2 399.806 302.715 1.4 982.237 0.8 1.4 21.014 2241 .693kN m
城－Ａ级车道荷载
=140KN
M Q
=22.5KN/m =37.5KN/m
城－B级车道荷载
图1-4-6 城—A级车道荷载
=130KN
M Q
=19.0KN/m =25.0KN/m
图1-4-7 城—B级车道荷载
（2）汽车荷载冲击力
冲击作用：汽车以较高速度过桥时，由于桥面不平整等原因，引起 桥梁结构振动，内力增大。冲击力=汽车荷载标准值×冲击系数。 （填料厚度≥0.5m的拱桥和重力式墩台不计冲击力）。
正常使用极限状态 —— 作用短期效应组合
永久作用标准值与可变作用频遇值相组合
S sd SGik 1 j SQjk
i 1 j 1
m
n
ψ1—— 频遇值系数
汽车荷载（不计冲击力）
人群荷载 风荷载
ψ1=0.7
ψ 1 =1.0 ψ 1 =0.75
温度梯度作用
其他作用
ψ 1 =0.8
ψ 1 =1.0
地震动峰值加速度≥0.10g地区的桥涵，抗震设计。
地震动峰值加速度≤0.05g地区的桥涵，简易设防。
船舶的撞击力
内河船舶撞击作用
内河航道等级 船舶吨级（t） 横桥向撞击作用（kN） 顺桥向撞击作用（kN） 一 二 三 四 五 六 七 3000 2000 1000 500 300 100 50 1400 1100 800 550 400 250 150 1100 900 650 450 350 200 125
为什么有些桥梁需要拱桥设计？
为什么有些桥梁需要拱桥设计？一、抗压性能出色的拱桥设计拱桥是一种非常古老且经典的桥梁设计形式。
其特点是具有出色的抗压性能，能够承受来自上方施加的垂直压力，并将其通过自身结构传递到两边的支撑点上。
这种独特的结构设计使得拱桥在承载重量方面具有明显的优势。
在桥梁跨度较大、通行负荷较重的情况下，拱桥设计能够保证桥梁的稳定性和安全性。
二、拱桥设计的美学价值拱桥作为一种艺术品，具有独特的美学价值。
其优美的曲线和对称的形状，给人以美的享受和艺术的感受。
拱桥的设计注重比例、平衡和形式美，给人一种稳定、和谐的感觉。
拱桥不仅具有实用功能，更是城市景观之一，成为了许多城市的地标和风景线。
三、拱桥设计的经济效益拱桥在桥梁建设中具有较好的经济效益。
相比于其他桥梁形式，拱桥的建设成本相对较低。
它能够以较少的材料实现更大的跨度，并且施工过程相对简单。
此外，拱桥的维护成本也相对较低。
由于其结构简洁、特点明显，拱桥在使用寿命长、维修成本低方面具备优势。
四、拱桥设计的地理适应性拱桥的特殊结构能够适应不同地理环境的需求，比如山区、河流、湖泊等。
在山区，拱桥能够充分利用山体的支撑，实现较大跨度的跨越；在河流和湖泊上，拱桥能够通过合理的设计克服水流的冲击和风险，确保桥梁的稳定性。
综上所述，“为什么有些桥梁需要拱桥设计？”这个问题有着多方面的回答。
拱桥以其出色的抗压性能、美学价值、经济效益和地理适应性成为了桥梁设计中的重要选择。
无论是从实用性还是美学角度来看，拱桥都是一种具备广泛应用前景的桥梁设计形式。
桥梁工程设计
桥梁工程设计桥梁是连接两个地理位置的重要基础设施，对于交通运输的顺畅和经济发展的促进起着关键性的作用。
桥梁工程的设计是确保桥梁的稳定性、安全性和持久性的重要环节。
本文旨在介绍桥梁工程设计的一般过程和相关要素。
一、桥梁工程设计的目标桥梁工程设计的主要目标是满足交通运输需求，同时确保结构的稳定性，安全性和耐久性。
设计过程需要考虑以下几个关键要素：1. 地理环境：地质条件、水文条件和气象条件等因素对桥梁的设计和选址有重要影响，需要进行详细的地质勘测和环境评估。
2. 车流量和荷载：根据桥梁预计的使用情况，确定合适的车流量和荷载要求，以确保桥梁结构的强度和稳定性。
3. 材料选择：合理选择桥梁结构所需的材料，考虑材料的强度、耐久性和成本等因素。
4. 结构设计：根据桥梁类型和所处环境条件，设计适当的结构形式，包括梁式桥、拱桥、斜拉桥等，以确保桥梁的稳定性和安全性。
5. 施工考虑：在设计桥梁时，需要充分考虑施工过程中的可行性和安全性，以确保施工工艺的顺利进行。
二、桥梁工程设计的步骤桥梁工程设计是一个复杂的过程，需要经过多个步骤才能达到最终的设计方案。
一般来说，桥梁工程设计的步骤包括以下几个方面：1. 调研和规划：在桥梁工程设计开始之前，需要进行详细的调研和规划，包括地理环境勘测、交通需求分析和可行性研究等，以确定设计的基本要求和目标。
2. 桥梁类型选择：根据调研和规划结果，确定适合的桥梁类型，考虑到交通需求、地理环境和材料成本等因素。
3. 结构分析和设计：进行结构分析和设计，确定桥梁的几何形状、荷载分布和结构形式等，以满足设计要求。
4. 施工工艺和安全性考虑：在设计过程中，需要充分考虑施工工艺和安全性，确保桥梁的施工过程顺利进行。
5. 经济性评估：对设计方案进行经济性评估，包括材料成本、施工成本和维护成本等，以确保设计方案的合理性和可行性。
6. 完善设计方案：根据上述步骤的结果，进一步完善设计方案，包括结构的优化和细化，以满足桥梁设计的要求和标准。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
17
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
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。高速列车标准：0.8倍UIC
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
1、铁路列车活载：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。
16
8
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
1、铁路列车活载：中－活载
5
桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
永久 结构使用期内量值不 作用 变或变化很小的作用
可变 作用
结构使用期内量值随 时间变化，且变化值 与平均值比可忽略的 作用
偶然 作用
结构使用期内发生概 率很小，但出现后影 响很大、持续时间又 很短的作用
一、作用的分类
结构重力 预应力
收缩徐变 基础变位
汽车荷载 汽车冲击力 人群荷载
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的横向布置
• 车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台等 • 公路－I级和公路－II级汽车荷载采用相同的车辆荷载 • 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图布置车辆荷载
进行计算
23
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的横向布置示例
24
12
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
• 结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积
• 土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和 地基变形，也与气象、水文和外加荷载等因素有关
• 水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建筑物 基础底面的（由下而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、 粘砂土等透水性地基上的墩台，需在设计中考虑水浮力。
19
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（1）公路的车道荷载
集中荷载，移动，布于影响 线峰值上
均布荷载， 同号影响线满布
20
10
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
85年版规范中的汽车活载
21
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的立面布置 车辆荷载的平面布置
22
11
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
¾结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 ¾在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标。
12
6
桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
位于水中的构造均会受到水的浮力作用 水的浮力
13
桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
预应力
返回
14
7
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
• 对公路车道荷载，布载时，应将其中的均布荷载标准 值（任意长度，任意截取）满布于使结构产生最不利 效应的同号影响线区段上，而集中荷载标准值只布置 在相应影响线中的一个最大影响线峰值处。
• 对公路车辆荷载和铁路中—活载，则使用轮系荷载直 接加载并通过试算的方法找出最不利值。对中—活载， 当采用手工计算时，直接使用轮系荷载加载较为繁琐， 可采用等代荷载（或称换算均布荷载）取代。
风荷载 温度作用
地震作用
船、车撞击 作用
结构附属部分的重力 土的重力及侧压力 水的浮力
汽车离心力 汽车制动力 汽车产生的土压力 流水（冰）压力
6
3
桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
作用代表值
二、作用的代表值
作用标准值 作用频遇值 作用准永久值
针对所有作用 仅针对可变作用
针对不同设计目 的时所采用的作
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
¾本章内容：介绍各类作用及其组合的基本概念和计算方法， 实际设计时作用的取值按《铁路桥涵设计基本规范》和《公路 桥涵设计通用规范》计算。 ¾参考：结构设计方法的发展简介（第十章）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内
容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
28
14
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000
L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
对多跨连续结构，按最大计算跨径（主跨）进行纵 向折减
1
第
三
章
进入教学
知
进入教学
识
点
进入教学
结
构 进入教学
逻
辑
关
进入教学
系 2
1
桥梁的设计作用 引言
作用与荷载
施加在结构上的力 直接作用
作
用
引起结构外加变形、 约束改变的原因
间接作用
又称为“荷载”
作
结构内力的反应
用
结构对所受作用
效
的反应
应
结构位移的反应
弯矩 轴力 剪力 扭矩
3
桥梁的设计作用 引言
作用与荷载
10
5
桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期恒载 受力结构（梁）自身的重量，一期恒载
混凝土的收缩徐变会产生变形， 超静定结构中还会产生内Βιβλιοθήκη 。土对下部结构的侧压力及重力
超静定结构中基础变位会产生内力
11
桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
8
4
桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、作用代表值的取用
• 永久作用－标准值
• 可变作用－根据不同的极限状态和组合方式分别采用标准 值、频遇值或准永久值作为其代表值。
– 承载能力极限状态－标准值 – 按弹性阶段计算结构强度－标准值 – 正常使用状态按短期效应组合设计－频遇值
• 频遇值－标准值乘以频遇值系数φ1
的
– 根据桥梁结构的动力特性来确定冲击力。桥梁结构的自振频
• 作用频遇值（Frequent value of an action）一种可 变作用代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于正 常使用极限状态短期效应组合设计（频繁出现且量值 较大者）足够长的观测期内
• 设计基准期（Design reference period）在进行结构 可靠性分析时，考虑持久设计状态下各项基本变量与 时间关系所采用的基准时间参数。100年，与寿命的 关系
用的规定值
不同情况下 的代表值
作用频遇值 作用准永久值
“频繁出现” 95%概率分位
“经常出现” 50%概率分位
“低折扣” 按标准值的7折使用
“高折扣” 按标准值的4折使用
7
桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
二、作用代表值
• 作用代表值（Representative value of an action） 结构或构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种 作用规定值，包括作用标准值、准永久值和频遇值。
25
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（4)车辆荷载的横向及纵向折减
26
13
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路桥涵设计车道数及横向折减系数
行车道
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定
27
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
铁路中－活载的折减
• 对铁路桥梁的主要构件：
– 单线活载不考虑折减 – 双线活载取双线标准活载之和的90% – 三线及三线以上者取各线标准活载之和的80% – 对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。
一、作用分类：表3-1和3－2
（铁路）桥梁荷载 主力 附加力 特殊荷载 恒载 活载
• 作用（Action）施加在结构上的一组集中力或分布力（直 接作用，或荷载），或引起结构变形的原因（间接作用） – 永久作用（Permanent action） – 可变作用（Variable action） – 偶然作用（Accidental action）
z 作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁建 设的投资，也关系到桥梁的安全。
z 特点： – 荷载标准并不是一成不变的 – 作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂 – 对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
4
2
桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
第一节 作用分类和作用代表值
• 对于预应力混凝土桥梁，在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，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效应。
• 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。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是 长期的。
29
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路桥梁上汽车荷载的纵向折减
30
15
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
4、车辆活载的加载
• 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、应力和位移、变形等）的 最不利值。
• 一般做法：先计算结构内力及位移影响线，然后布载 并加载。对均布荷载，加载为荷载集度与同号区段影 响线面积的乘积；对集中荷载，为荷载大小与对应影 响线纵坐标值的乘积。