桥梁的设计荷载98047
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作用效应设计值（Design value of an action effect）作 用标准值效应与分项系数的乘积。
分项系数（Partial safety factor）为保证结构具有规定 的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分 项系数和抗力分项系数。
作用效应组合（Combination for action effects）结构 上几种作用分别产生的效应的随机叠加
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。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
2
术语解释（续）
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
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
17
公路等级与汽车荷载等级的关系
公路 等级
汽车荷 载等级
高速 公路
公路－I 级
一级 公路
公路－I 级
二级 公路
公路－ II级
三级 公路
公路－ II级
四级 公路
公路－ II级
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
18
行车道
桥涵设计车道数
对于不包括冲击效应的车辆活载，可称之为 静活载。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
14
铁路中－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。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
8
公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
m
n
0Sud 0 G SG i i kQ 1SQ 1 kc Q SQ j jk
i 1
j 2
结构重要性系数，1.1,1.0,0.9 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值 第i个永久作用效应的分项系数 第i个永久作用效应的标准值 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值 除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数 除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应
荷载进行计算
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
24
（二）冲击力
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 现象就称之为冲击作用。
冲击作用的大小采用冲击力来加以衡量。 冲击力与结构的刚度有关（刚度越小，对动荷
组合原则－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
基本组合方式（公、铁）： – 作用效应基本组合，即仅考虑主力； – 作用效应偶然组合，即主力与特殊荷载同时作用； – 作用短期效应组合，即主力与附加力同时作用； – 作用长期效应组合。即主力与附加力同时作用。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
载的缓冲作用越强），目前根据结构动力学及 桥梁动载试验结果提出基于结构基频的近似计 算公式。
在设计中，引入冲击系数（1+）。当竖向活
载包括冲击力时，系指将汽车荷载标准值乘以
冲击系数（1+）
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
25
的表达式
铁路桥梁：11 a
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
16
公路汽车荷载
汽车荷载等级－公路－I级、公路II级 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者的作用不
得叠加（取加载不利者） 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁结构的整
体计算 加载：均布荷载满布于同号影响线区域，集中荷载只
作用在相应影响线中的一个最大峰值处
7
术语解释（续）
作用效应基本组合（Fundamental combination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用标准值效应的组合
作用效应偶然组合（Accidental 百度文库ombination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准值效 应的组合
4
第一节 作用分类、代表值和作用效应组合
一、作用分类：
（公路）桥梁荷载
永久荷载（恒载） 可变荷载
偶然荷载
基本可变荷载 其他可变荷载
（铁路）桥梁荷载
主力 附加力 特殊荷载
恒载 活载
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
5
术语解释（续）
作用效应（Effect of an action）结构对所受作用的反 应，如弯矩、位移等（通过结构分析得到）
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。
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。
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。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
21
大跨度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
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
– 正常使用状态按长期效应组合设计－准永久值
• 准永久值－标准值乘以准永久值系数φ2
偶然作用－标准值
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
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）
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
3
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分别采用标准值、频
作用短期效应组合（Combination for short-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用频遇值效应的组合
作用长期效应组合（Combination for long-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用准永久值效应的组合
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
15
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。
– 第j个可变作用效应的频遇值系数
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
10
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的长期组合
m
n
Sld SGik S 2j Qjk
i1
j1
第一项：作用长期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的准永久值的组合
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。
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
13
第三节 可变作用
一、车辆、人群活载 （一）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。车辆荷载的种类繁多，因此，需要 对车辆荷载进行调查分析和综合概括，并按照 安全、适用和经济的原则，确定出设计采用的 标准活载。
作用标准值（Characteristic value of an action）各种 作用的基本代表值，其值可根据作用在设计基准期内 最大值概率分布的某一分位值确定。
作用准永久值（Quasi-permanent value of an action） 一种可变作用代表值，作用概率分布的0.5分位值，用 于正常使用极限状态长期效应组合设计（经常出现者）
的分项系数
除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
9
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的短期组合
m
n
Ssd SGik S 1j Qjk
i1
j1
第一项：作用短期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的频遇值的组合
第三章 桥梁的设计荷载
荷载的种类、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
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
本章内容：介绍各类荷载及其组合的基本概念 和计算方法，实际设计时荷载取值按《铁路桥 涵设计基本规范》和《公路桥涵设计通用规范》 计算
结构设计方法的发展简介（第九章）
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
1
术语解释（公路）
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）
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，按最大计算跨径进行纵向折减
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
22
车辆荷载的立面、平面尺寸
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
23
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
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
19
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
20
铁路中－活载的折减
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
12
第二节 永久作用
作用于桥梁上部结构的恒载－结构的重力和附属设备等外加重力； 作用在桥梁下部结构的恒载－由支座传递的上部结构的重力、墩
台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。 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
作用效应组合系数（Coefficient of combination for action effects）考虑几个独立可变作用效应最不利值同 时出现的概率较小而对作用采用的折减系数
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
6
二、作用效应组合
作用效应组合－各种作用效应的取舍以及它们同时作 用的可能性
– 第j个可变作用效应的准永久值系数
05.03.2021
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
11
其他可变荷载不同时组合表（公路）
编号 荷载名称 不与该荷载同时参与组合的荷载号
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压力
汽车制动力，冰压力
17
冰压力
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
分项系数（Partial safety factor）为保证结构具有规定 的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分 项系数和抗力分项系数。
作用效应组合（Combination for action effects）结构 上几种作用分别产生的效应的随机叠加
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。
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2
术语解释（续）
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
05.03.2021
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17
公路等级与汽车荷载等级的关系
公路 等级
汽车荷 载等级
高速 公路
公路－I 级
一级 公路
公路－I 级
二级 公路
公路－ II级
三级 公路
公路－ II级
四级 公路
公路－ II级
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18
行车道
桥涵设计车道数
对于不包括冲击效应的车辆活载，可称之为 静活载。
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14
铁路中－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。
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8
公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
m
n
0Sud 0 G SG i i kQ 1SQ 1 kc Q SQ j jk
i 1
j 2
结构重要性系数，1.1,1.0,0.9 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值 第i个永久作用效应的分项系数 第i个永久作用效应的标准值 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值 除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数 除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应
荷载进行计算
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（二）冲击力
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 现象就称之为冲击作用。
冲击作用的大小采用冲击力来加以衡量。 冲击力与结构的刚度有关（刚度越小，对动荷
组合原则－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
基本组合方式（公、铁）： – 作用效应基本组合，即仅考虑主力； – 作用效应偶然组合，即主力与特殊荷载同时作用； – 作用短期效应组合，即主力与附加力同时作用； – 作用长期效应组合。即主力与附加力同时作用。
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载的缓冲作用越强），目前根据结构动力学及 桥梁动载试验结果提出基于结构基频的近似计 算公式。
在设计中，引入冲击系数（1+）。当竖向活
载包括冲击力时，系指将汽车荷载标准值乘以
冲击系数（1+）
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25
的表达式
铁路桥梁：11 a
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16
公路汽车荷载
汽车荷载等级－公路－I级、公路II级 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者的作用不
得叠加（取加载不利者） 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁结构的整
体计算 加载：均布荷载满布于同号影响线区域，集中荷载只
作用在相应影响线中的一个最大峰值处
7
术语解释（续）
作用效应基本组合（Fundamental combination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用标准值效应的组合
作用效应偶然组合（Accidental 百度文库ombination for action effects）承载能力极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用标准值效应、一种偶然作用标准值效 应的组合
4
第一节 作用分类、代表值和作用效应组合
一、作用分类：
（公路）桥梁荷载
永久荷载（恒载） 可变荷载
偶然荷载
基本可变荷载 其他可变荷载
（铁路）桥梁荷载
主力 附加力 特殊荷载
恒载 活载
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5
术语解释（续）
作用效应（Effect of an action）结构对所受作用的反 应，如弯矩、位移等（通过结构分析得到）
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。
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。
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。
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大跨度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
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
– 正常使用状态按长期效应组合设计－准永久值
• 准永久值－标准值乘以准永久值系数φ2
偶然作用－标准值
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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）
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3
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分别采用标准值、频
作用短期效应组合（Combination for short-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标 准值效应与可变作用频遇值效应的组合
作用长期效应组合（Combination for long-term action effects）正常使用极限状态设计时，永久作用标准值 效应与可变作用准永久值效应的组合
05.03.2021
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15
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。
– 第j个可变作用效应的频遇值系数
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公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的长期组合
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第一项：作用长期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的准永久值的组合
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。
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13
第三节 可变作用
一、车辆、人群活载 （一）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。车辆荷载的种类繁多，因此，需要 对车辆荷载进行调查分析和综合概括，并按照 安全、适用和经济的原则，确定出设计采用的 标准活载。
作用标准值（Characteristic value of an action）各种 作用的基本代表值，其值可根据作用在设计基准期内 最大值概率分布的某一分位值确定。
作用准永久值（Quasi-permanent value of an action） 一种可变作用代表值，作用概率分布的0.5分位值，用 于正常使用极限状态长期效应组合设计（经常出现者）
的分项系数
除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值
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公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的短期组合
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第一项：作用短期效应组合设计值 第二项：永久作用标准值（不乘系数） 第三项：可变作用效应的频遇值的组合
第三章 桥梁的设计荷载
荷载的种类、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
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
本章内容：介绍各类荷载及其组合的基本概念 和计算方法，实际设计时荷载取值按《铁路桥 涵设计基本规范》和《公路桥涵设计通用规范》 计算
结构设计方法的发展简介（第九章）
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1
术语解释（公路）
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）
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，按最大计算跨径进行纵向折减
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22
车辆荷载的立面、平面尺寸
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23
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
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定
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19
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
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20
铁路中－活载的折减
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12
第二节 永久作用
作用于桥梁上部结构的恒载－结构的重力和附属设备等外加重力； 作用在桥梁下部结构的恒载－由支座传递的上部结构的重力、墩
台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。 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
作用效应组合系数（Coefficient of combination for action effects）考虑几个独立可变作用效应最不利值同 时出现的概率较小而对作用采用的折减系数
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二、作用效应组合
作用效应组合－各种作用效应的取舍以及它们同时作 用的可能性
– 第j个可变作用效应的准永久值系数
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11
其他可变荷载不同时组合表（公路）
编号 荷载名称 不与该荷载同时参与组合的荷载号
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压力
汽车制动力，冰压力
17
冰压力
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力