桥梁作用

按正常使用极限状态设计的长期组合
Sld = ∑ SGik + ∑ ψ2 j SQjk
i =1

m
n
j =1
可变作用效应的准永久值系数取值
汽车—0.4 风荷载—0.75 其它---1.0

人群—0.4 温度—0.8
在进行作用效应组合时尚应注意： （1）只有在结构上可能同时出现的作用， 才进行其效应的组合。当结构或结构构件 需做不同受力方向的验算时，则应以不同 方向的最不利的作用效应进行组合。 （2）当可变作用的出现对结构或结构构 件产生有利影响时，该作用不应参与组合。 （3）实际不可能同时出现的作用或同时 参与组合概率很小的作用，按表3-10规定 不考虑其作用效应的组合。
可变作用频遇值=可变作用标准值× 频遇值系数ψ１（＜1）。 可变作用准永久值=可变作用标准值 ×准永久值系数ψ２（＜ψ１）。
二、作用的设计值表3-2 作用的标准值乘以相应的作用分项系数。 三、作用效应组合 （一）、按承载能力极限状态设计时
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。 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。
按承载能力极限状态设计的基本组合
n m 0S 0 S S S Gi Gik Q 1 Q 1 k c Qj Qjk j 2 i 1



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（1.2） 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（1.4） 汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的标准值 Ψc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
3、作用于墩台的土压力、土侧压力可按 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D602004)中有关规定采用。
4、水的浮力分别按下列几种情况采用： （１）基础底面位于透水性地基上的桥梁 墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮 力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的 浮力，或不考虑水的浮力。 （2）基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不 考虑水的浮力。
i =1

m
n
j =1
可变作用效应的频遇值系数 ψ1 取值 汽车—0.7 人群—1.0 风荷载—0.75 温度—0.8 其它---1.0
按正常使用极限状态设计时的长期组合
Sld = ∑ SGik + ∑ ψ2 j SQjk
i =1

m
n
j =1
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 第j个可变作用效应的准永久值系数
尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有 所不同，但基本上大同小异。
公路桥梁作用分类
编号 作用分类 作用名称
1 2 3 4 5 6 7
永久作用
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
编号
作用分类
作用名称
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
除汽车外只有一种可变作用（人群或其 他）Ψc=0.8 除汽车外尚有两种可变作用Ψc=0.7； 有三种Ψc=0.6 ；有四种级以上作用组 合 Ψc=0.5
γQj =1.4但风荷载γQj =1.1
（二）、按正常使用极限状态设计采用 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。 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组 合。
可变作用
可变作用
偶然作用
汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 汽车制动力 风荷载 流水压力 冰压力 温度（均匀温度和梯度温度）作用 支座摩阻力 地震作用 船舶或漂流物的撞击作用 汽车撞击作用
荷载分类
荷载名称 结构自重及附属设备自重 预加应力 土压力 地基基础变位的影响
铁 路
第三章 公路桥梁上的作用 及作用效应组合
本章学习要点： 1、公路桥梁上作用的含义， 2、作用的类型及结构上各种作用效应 的计算， 3、作用效应组合的方式及内容。
§3.1 作用的分类

作用：施加在结构上的一组集中力 或分布力（直接作用，或荷载）， 或引起结构外加变形或约束变形的 原因（间接作用）
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D602004)中规定：表3-1
§3.2 作用的规定与计算
一、永久作用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 值比较可忽略不计的作用。 永久作用包括结构重力、预加力、土的 重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、 水的浮力、基础变位作用。 永久作用应采用标准值作为代表值。
1、结构重力＝结构体积×材料容重
常用材料的重力密度

6、基础变位一旦发生，其对结构的 影响也是长期的。
二、可变作用
可变作用是指在结构使用期间，其量值随 时间变化，且其变化值与平均值比较不可 忽略的作用。 可变作用包括汽车荷载、汽车冲击力、汽 车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷 载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰 压力、温度（均匀温度和梯度温度）支座 摩阻力作用。
23.0~24.0 22.0 21.0 17.0~18.0 19.0~20.0
混凝土或片石混凝土
浆砌块石或料石
24.0
24.0~25.0
石灰三合土、石 灰土
17.5
2、预加力
在结构进行正常使用极限状态设计和使用 阶段构件应力计算时，应作为永久作用计 算其主效应和次效应，并计入相应阶段的 预应力损失，但不计由于预加力偏心距增 大引起的附加效应。 在结构进行承载能力极限状态设计时，预 加力不作为作用，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。
地震力
长钢轨断轨力
§3.2 作用的选定和作用效应组合
一、作用代表值 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；一般分为 标准值---作用的基本代表值 频遇值、准永久值---标准值基础上计入不 同系数

永久作用应采用标准值作为代表值。 作用准永久值：按正常使用极限状态长期 效应组合设计时采用 作用频遇值：按正常使用极限状态短期效 应组合设计时采用

永久作用（Permanent action） 可变作用（Variable action） 偶然作用（Accidental action）

轨道桥梁: 习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类， 将桥梁作用分为:
主力 ( 对应于公路桥的永久作用和一部 分可变作用)、 附加力 ( 对应于不包含在主力中的其他 的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。
（4）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 加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施 工支撑时，作用效应宜分两个阶段组合， 底梁受荷为第一个阶段，组合梁受荷为第 二个阶段。 （5）多个偶然作用不同时参与组合。
其他可变荷载不同时组合表（公路）
编号 不与该荷载同时参与组合的荷载 号 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力 荷载名称
Leabharlann Baidu13 15
16 18
流水压力
冰压力 支座摩阻力
汽车制动力，冰压力
汽车制动力，流水压力 汽车制动力
例：一简支梁，跨中截面恒载弯矩标 准值 MG=850kN.m ，汽车荷载标准 值 M Q1=620kN.m ， 人 群 荷 载 标 准 值 M Q2=80kN.m ， 分别计算梁跨中 截面弯矩的基本效应组合、短期效 应组合和长期效应组合 ( 结构安全 等级为二级）
公路I级
车道荷载+车辆荷载
1）、车道荷载


组成：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
荷载等级
车道 荷载 标准 值 均布 荷载 KN/m 集中 荷载 KN
公 - I级
按正常使用极限状态设计的短期组合
S sd = ∑ SGik + ∑ ψ1 j SQjk
i =1 j =1
m
n

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j个可变作用效应的频遇值系数
按正常使用极限状态设计时的短期组合
S sd = ∑ SGik + ∑ ψ1 j SQjk
S sd SGik 1 j SQjk
i 1 j 1
m
n
=850+0.7x620+1.0x80 =1364KN.m
荷载长期效应组合：
Sld SGik 2 j SQjk
i 1 j 1
m
n
=850+0.4x620+0.4x80
=1130KN.m
练习：一简支梁，跨中截面恒载弯矩 标准值 MG=713kN.m ，汽车荷载标准 值 M Q1=495kN.m ， 人 群荷 载 标准 值 M Q2=49kN.m ， 风 荷 载 M Q3=29kN.m 。 分别计算梁跨中截面弯矩的基本效 应组合、短期效应组合和长期效应 组合(结构安全等级为二级）
荷载名称 结构自重及附属设备自重 预加应力 土压力 地基基础变位的影响 列车竖向动力作用
铁 路
主 力
恒载
混凝土收缩和徐变的影响 水浮力及静水压力 列车竖向静活载
公路竖向静活载（设计公路铁路两用桥时） 活载 长钢轨纵向力 横向摇摆力 人行道及栏杆的荷载 附加力 制动力或牵引力 流水压力 列车脱轨荷载 特殊荷载 汽车撞击力 离心力 列车活载产生的土压力 气动力 风力 冰压力及冻胀力 温度变化的影响 船只或排筏的撞击力 施工荷载
主 力
恒载
混凝土收缩和徐变的影响 水浮力及静水压力
列车竖向静活载
活载
列车竖向动力作用
公路竖向静活载（设计公路铁路两用桥时） 离心力 列车活载产生的土压力
人行道荷载
制动力或牵引力 列车横向摇摆力 风力
附加力
流水压力
冰压力及冻胀力 温度变化的影响
汽车撞击力
特殊荷载
船只或排筏的撞击力
施工荷载
地震力
荷载分类
材料种类 钢、铸钢 重力密度 （kN/m3） 78.5
表3-1
材料种类 浆砌片石 重力密度 （kN/m3） 23.0
铸铁
锌 铅 黄铜 青铜 钢筋混凝土或预应力 混凝土
72.5
70.5 114.0 81.1 87.4 25.0~26.0
干砌块石或片石
沥青混凝土 沥青碎石 碎（砾）石 填土 填石
21.0
解：基本效应组合(内力组合设计值)
n m r0 S r0 S S S Q1 Q1k c Qj Qjk Gi Gik j 2 i 1
=1.0(1.2x850+1.4x620+0.8x1.4x80) =1977.6KN.m
荷载短期效应组合：
水的浮力
（3）作用在桩基承台底面的浮力，应考 虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌 注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在 计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。 （4）当不能确定地基是否透水时，应以 透水或不透水两种情况与其他作用组合， 取其最不利者。
5、混凝土收缩及徐变
混凝土收缩及徐变作用分别按下述几种情况取 用： （l）外部超静定的混凝土结构、钢和混凝土 的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的作用。 （2）混凝土的收缩应变和徐变系数可按《公 路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004)的规定计算。 （3）混凝土徐变的计算，可假定徐变与混凝 土应力呈线性关系。 （4）计算圬工拱圈的收缩作用效应时，如考 虑徐变影响，作用效应可乘以0.45折减系数。
1、汽车荷载



荷载等级：公路－Ⅰ级、公路Ⅱ级 组成：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：桥梁结构的整体计算采用； 车辆荷载：桥梁结构的局部加载、涵洞、 桥台和挡土墙土压力等的计算采用
各级公路桥涵设计的汽车荷载等级
公路 等级 荷载 等级 荷载 组成 高速 公路 一级 公路 二级 公路 三级 公路 公路II级 四级 公路