桥梁结构上的作用和作用效应演示
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桥梁结构上的作用和作用效应演示
桥梁结构上的作用和作用效应演示在桥梁结构中，各个部件承担着不同的作用和作用效应。
这些作用和作用效应相互作用，使得整座桥梁能够承载自身重量和外部荷载，保证桥梁的正常运行。
以下将讨论桥梁结构上主要的作用和作用效应。
1.承载作用：桥梁的最基本的功能就是承载行人、交通工具以及其他荷载的作用。
承载作用主要通过梁、墩、翼墙等部件来实现。
当行人或车辆通过桥梁时，其重量会通过桥梁的各个部件传递到地基上，同时梁体的自重也会对桥梁的承载能力产生影响。
因此，桥梁的各个部件需要具备足够的强度和刚度，以承受荷载的作用。
2.水平作用：在桥梁上承载行人和车辆的过程中，由于行人和车辆的力荷载的作用，桥梁结构会受到水平力的作用。
这种水平力主要通过梁和墩体来承载和传递。
为了保证桥梁的稳定性和安全性，桥梁结构需要具备足够的水平刚度，以抵抗水平力的作用。
3.纵向作用：桥梁结构上还会受到纵向作用的影响，主要包括温度变化引起的热膨胀和收缩作用、交通荷载的瞬时载荷、桥墩下沉引起的附加载荷等。
这些纵向作用会对桥梁结构的整体性能和力学行为产生影响，如引起桥梁的伸缩变形、振动和应力集中等。
因此，桥梁结构需要在设计和施工中考虑纵向作用的效应，采取相应的措施来减小不利影响，如设置伸缩缝、采用合适的材料和构造等。
4.风荷载：风荷载也是桥梁结构上常见的外部荷载作用。
当气流通过桥梁时，会对桥梁构件产生风压和风力的作用。
特别是在大跨度和高架桥梁中，由于横冲风的影响，风荷载会对桥梁的稳定性和安全性产生较大影响。
为了抵御风荷载，桥梁结构需要采取相应的措施，如增加构件截面尺寸、设置减风构造物、采用气动稳定性设计等。
除了上述作用和作用效应外，在桥梁结构的运行中还存在一些非正常的荷载作用，如地震、冰雪等自然灾害以及车辆事故等。
这些非正常荷载作用会对桥梁的安全性产生极大威胁，因此在桥梁的设计和施工中需要考虑这些外部荷载的影响，并进行相应的抗震、防火、防冰等措施。
总之，桥梁结构上的作用和作用效应是多种多样的，需要全面考虑各种荷载的作用效应、力学特性和结构性能，以确保桥梁的稳定性、安全性和寿命周期。
第三章 桥梁的作用及其效应组合
(2)连续梁桥结构的基频可按下列公式计算:
13.616 EI c f1 = mc 2πl 2 23.651 EI c f2 = mc 2πl 2
计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和 剪力效应时,采用 f 1 ;计算连续梁的冲击力 引起的负弯矩效应时采用 f 2 .
3)拱桥结构的基频可按下列公式计算:
3)车道荷载的特点
(1)车道荷载的形式简明.在内力影响线上加载只 要已知影响线面积与最大坐标值就可以,加载手续简 单,电算和手算工作量均减少; (2)通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式 可以解决大,中,小不同跨径的活载设计标准,例如 均布荷载的集度在某跨径区段可采用跳跃变化以满足 不同跨径的要求; (3)车道荷载中的集中荷载可采用双值,以满足弯 矩和剪力计算的不同要求;
作用的分类与代表值编号作用分类作用名称永久作用结构重力包括结构附加重力可变作用汽车荷载汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风力15流水压力16冰压力17温度作用均匀温度和梯度温度18支座摩阻力19波浪力20偶然作用地震作用21船舶或漂流物的撞击作用22汽车撞击作用表1315作用代表值representativevalueaction结构或结构构件设计时针对不同设计目的所采用的各种作用规定值它包括作用标准值准永久值和6作用标准值characteristicvalueaction结构或结构构件设计时采用的各种作用的基本代表值
12) 分项系数 partial safety factor 为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设 计表达式中采用的系数.分作用分项系数和抗力 分项系数两类. 13)作用效应组合 combination of action effects 结构上根据不同的设计状况采取的几种作用分 别产生的效应的叠加.
桥梁结构上作用和作用效应
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）
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）
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,与桥梁寿命关系
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
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
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。
作用标准值（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。
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
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。
第四章 桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
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）
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,与桥梁寿命关系
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
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
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。
作用标准值（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。
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
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。
第四章 桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
结构上的作用
3.1.1 结构上的作用作用——是结构产生内力或变形的原因。
作用分为： 1）直接作用：荷载。
2）间接作用：砼收缩、温度变化、基础沉降、地震等。
作用效应：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。
1 、荷载的分类永久荷载：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
可变荷载：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
偶然荷载：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。
2 、荷载的标准值：荷载的基本代表值荷载的不定性——随机变量统计——具有一定概率的最大荷载值——荷载的标准值3.1.2 结构的功能要求1．结构的安全等级建筑物的重要程度、破坏时可能产生的后果严重与否，为三个安全等级。
2．结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。
结构的设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
一般建筑结构的设计使用年限可为50 年。
总体而言，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计使用年限更长。
3．建筑结构的功能(1) 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件( 如地震、爆炸等) 发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。
(2) 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。
(3) 耐久性结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。
3.1.3 结构功能的极限状态极限状态——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这一特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态是有效状态和失效状态的分界。
是结构开始失效的界限。
极限状态分为：（1）承载能力极限状态：结构、构件达到最大承载能力或不适宜继续承载的变形状态（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态3.1.4 极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达：Z ＝ R — SS ——荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；R ——结构构件抗力当构件每一个截面满足S ≤R 时，认为构件是可靠的，否则认为是失效的。
高等桥梁结构理论课程讲义-PPT
P ，根据初等梁理论，在平行于BC边的各
截面上均会产生一沿BC方向均匀分布的应
力，即
z
Mx Ix
(h)const 2
图2-14 悬臂箱梁上翼缘正应力分布
而实际上，矩形断面的剪力流在翼缘板传递过程中，由于翼缘板剪切变形的影响，
故靠近腹板附近的剪力流大，靠近翼缘板中心处较小，导致翼缘板的正应力靠近
腹板处较大远离腹板处较小，即在平行于BC边的各截面上产生的正应力 沿BC边
U w
1 2
EIweb
d 2w dx2
2
dx
U su
1 2
tu
(
E
2 xu
G
2 u
)dxdy
U xb
1 2
tb
(E
2 xb
G
2 b
)dxdy
(2-67) （2-68） （2-69）
11
xu
uu (x, x
y) ; u
uu (x, y
y)
xb
ub (x, x
y) ; b
ub (x, y
y)
M (x) EI
1
3 4
Is I
u'(x)
（2-85）
当 y b 时，
xw
Ehi
M (x)
EI
3 4
Is I
u'(x)
式（2-80b）消去 u(x) ，则得到挠度的四阶微分方程：
d 2w dx2
2
dx
1
2
I
s
E
(w)"
3 2
w"u' 9 14
(u')2
9G 5b 2
u2
1.3桥梁结构的作用
下面介绍桥梁设计中常用的汽车荷载及其影响力和人群荷载等可变作用，有关其他可变 作用的详细计算方法，可查阅桥规的相应条文。
1．汽车荷载
桥梁上行驶的车辆种类繁多，每种车辆又有许多不同的型号和载重等级，而且随着我国
国民经济和交通事业的不断发展，车辆的载重量也将不断增大，因此需要拟定一种既满足目
前车辆情况和将来发展需要，又便于设计中应用的汽车荷载。
我国在对实际车辆的轮轴数目、轴间距、轴重力等情况的分析、综合和概括后，制定了
适用于公路桥涵设计的汽车荷载标准。«桥规»(JTG D60)对汽车荷载规定如下。
⑴汽车荷载等级和组成
汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。公路桥涵设计时，汽车荷载等级的选用
与公路等级有关，对于高速公路和一级公路，应按公路-Ⅰ级汽车荷载设计桥涵，对于二级、
EI c
2l 2 mc
mc = G g
式中: l ——结构的计算跨径（m）； E ——结构材料的弹性模量（N/m2）；
Ic ——结构跨中截面的截面惯矩（m4）；
(1.2)
mc ——结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算为重力计算时，其单位应为
（Ns2/m2）；
G ——结构跨中处延米结构重力（N/m）； g ——重力加速度， g =9.81（m/s2）。
30
120 120
140 140
（a）
汽车荷载等级 qk（KN/m）
（b）
（a）立面
（b）平面
图 1.23 车辆荷载布置图
表 1.8 均布荷载标准值qk
公路-Ⅰ级 10.5
公路-Ⅱ级 0.75×10.5=7.875
计算跨径 l （m）
表 1.9 集中荷载标准值Pk（KN） Pk
1．汽车荷载
桥梁上行驶的车辆种类繁多，每种车辆又有许多不同的型号和载重等级，而且随着我国
国民经济和交通事业的不断发展，车辆的载重量也将不断增大，因此需要拟定一种既满足目
前车辆情况和将来发展需要，又便于设计中应用的汽车荷载。
我国在对实际车辆的轮轴数目、轴间距、轴重力等情况的分析、综合和概括后，制定了
适用于公路桥涵设计的汽车荷载标准。«桥规»(JTG D60)对汽车荷载规定如下。
⑴汽车荷载等级和组成
汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。公路桥涵设计时，汽车荷载等级的选用
与公路等级有关，对于高速公路和一级公路，应按公路-Ⅰ级汽车荷载设计桥涵，对于二级、
EI c
2l 2 mc
mc = G g
式中: l ——结构的计算跨径（m）； E ——结构材料的弹性模量（N/m2）；
Ic ——结构跨中截面的截面惯矩（m4）；
(1.2)
mc ——结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算为重力计算时，其单位应为
（Ns2/m2）；
G ——结构跨中处延米结构重力（N/m）； g ——重力加速度， g =9.81（m/s2）。
30
120 120
140 140
（a）
汽车荷载等级 qk（KN/m）
（b）
（a）立面
（b）平面
图 1.23 车辆荷载布置图
表 1.8 均布荷载标准值qk
公路-Ⅰ级 10.5
公路-Ⅱ级 0.75×10.5=7.875
计算跨径 l （m）
表 1.9 集中荷载标准值Pk（KN） Pk
1-3桥梁上作用与效应组合
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3.2 永久作用
永久作用应采用标准值作为代表值。 3.2.1 结构自重（包括桥面铺装、附属设备等附加重力） 其标准值可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计 算确定。
材料种类 钢、铸钢 铸铁 钢筋混凝土或预应力混凝土 混凝土或片石混凝土 浆砌块石或料石 浆砌片石 干砌块石或片石 重力密度 （kN/m3） 78.5 72.5 25～26 24 24～25 23 21 材料种类 沥青混凝土 沥青碎石 碎（砾）石 填土 填石 石灰三合土、石灰土 重力密度 （kN/m3） 23～24 22 21 17～18 19～20 17.5
C= H H + 3h ⋅ 3 H + 2h
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（3）当β=0°时，破坏棱体破裂面与竖直线间 夹角θ的正切值可按下式计算：
tan θ = − tan ω +
( cot ϕ + tan ω )( tan ω − tan α )
D ( 2n − 1) b= n
当D > 1.0m时，作用在每一柱上的土压力计算宽度可按 下式计算：
n ( D + 1) − 1 b= n
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n
n n n n n n
6）压实填土重力的竖向和水平压力强度标准 值，可按下式计算： 竖向压力强度： qV=γh 水平压力强度： qH=λγh λ=tan2（45°-φ/2） 式中： h——计算截面至路面顶的高度（m）； λ——侧压系数。
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3.2 永久作用
永久作用应采用标准值作为代表值。 3.2.1 结构自重（包括桥面铺装、附属设备等附加重力） 其标准值可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计 算确定。
材料种类 钢、铸钢 铸铁 钢筋混凝土或预应力混凝土 混凝土或片石混凝土 浆砌块石或料石 浆砌片石 干砌块石或片石 重力密度 （kN/m3） 78.5 72.5 25～26 24 24～25 23 21 材料种类 沥青混凝土 沥青碎石 碎（砾）石 填土 填石 石灰三合土、石灰土 重力密度 （kN/m3） 23～24 22 21 17～18 19～20 17.5
C= H H + 3h ⋅ 3 H + 2h
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（3）当β=0°时，破坏棱体破裂面与竖直线间 夹角θ的正切值可按下式计算：
tan θ = − tan ω +
( cot ϕ + tan ω )( tan ω − tan α )
D ( 2n − 1) b= n
当D > 1.0m时，作用在每一柱上的土压力计算宽度可按 下式计算：
n ( D + 1) − 1 b= n
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n
n n n n n n
6）压实填土重力的竖向和水平压力强度标准 值，可按下式计算： 竖向压力强度： qV=γh 水平压力强度： qH=λγh λ=tan2（45°-φ/2） 式中： h——计算截面至路面顶的高度（m）； λ——侧压系数。
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桥梁所受的作用
作用分类 永久作用
可变作用 偶然作用
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 混凝土收缩及徐变作用 水的浮力 基础变位作用 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 船只或漂浮物撞击力 汽车撞击作用
习题1答案
（1）承载能力极限状态基本组合 （2）正常使用极限状态的短期效应组合勇功于的开路始，才能找到成 （3）正常使用极限状态的长期效应组合
习题2答案
（1）承载能力极限状态基本组合 （2）正常使用极限状态的短期效应组合勇功于的开路始，才能找到成 （3）正常使用极限状态的长期效应组合
桥梁结构的结构重功的要路性系数
桥梁结构 特大桥、重要大桥 大桥、中桥、重要小桥 小桥、涵洞
设计安全等级
一级
二级
三级
结构重要性系数
1.1
1.0
0.9
承载能力极限状态——基本组合
永久作用与可变作用相结合
值
γ0—— 结构重要性系数
勇于开始，才能找到成
功的路
γ ——分项系数
SGik——永久作用效应的标准值
勇于开始，才能找到成 功的路
船舶的撞击力
内河航道等级
一 二 三 四 五 六 七
内河船舶撞击作用
船舶吨级（t ）
横桥向撞击作用（kN ）
顺桥向撞击作用（kN）
3000 2000 1000
1400
1100
勇于开始，才能找到成
11功00的路
900
800
650
500
550
450
第4章_结构上的作用和作用效应1
(1)基准期 T 时间域内可划分为 r个相等的时段，即 T/r
(2)在任一时段内，荷载出现的概率为 p，荷载不出现的概率 为 q 1 p 。
(3)在任一时段内，荷载出现时，其幅值为非负随机变量，其 概率分布函数为任意时点荷载概率分布，各不同时段上的 幅值随机变量相互独立且服从相同分布。
F Q (x)P [Q (t)≤ x,t ]
《荷载规范》给出了四种荷载代表值：
标准值、组合值、频遇值和准永久值
精品课件
4.4 荷载的代表值
4.4.1 基本概念
荷载代表值—设计中用以验证极限状态所采用的荷载值，包 括标准值、组合值、频遇值和准永久值。
荷载设计值—设计中用于确定结构抗力所直接采用的荷载值。
– 荷载设计值 Q d 可以通过荷载分项系数 Q 乘以荷载代表值 Q r 获得。
第四章 结构上的作用和作用效应
精品课件
第四章 结构上的作用和作用效应
主要内容
4.1 荷载和作用 4.2 荷载的随机概率模型 4.3 荷载的统计分析 4.4 荷载的代表值 4.5 荷载效应组合方法
精品课件
第四章 结构上的作用和作用效应
4.1 荷载和作用
精品课件
4.1 荷载与作用
4.1.1 作用的定义与分类
WY 0.455Wk WY 0.214Wk 不考虑风向
FW Y(x)exp expx 0.0 1.5312W 3W k k
WY 0.410Wk WY 0.193Wk
考虑风向
精品课件
4.3 荷载的统计分析
2. 雪荷载
FSY(x)exp expx 0.0 1.9294S40Sk0k S ( t )
FQ (x)P{Q(t)0}P{Q(t)x,t|Q(t)0} P{Q(t)0}P{Q(t)x,t|Q(t)0}
桥梁上的作用ppt课件
对承载力极限形状普通思索荷载效应根本组合:
m
n
0S u d0( G iS G ikQ 1 S Q 1 kc Q jS Q jk)
i 1
j 2
式中： 0 ——构造重要形系数；
S u d ——承载才干极限形状下作用根本组合的效应组合
设计值；
G i ——第i个永久作用效应的分项系数；
S
G
——第i个永久作用效应的规范值；
6. 温度作用
环境要素、人工热源、混凝土本身水化 热——温度变化——构造变形和影响力。
分为均匀温度和梯度温度。 对于斜拉桥、拱桥需在适宜的温度合龙， 以减小温度内力。
7.支座摩阻力 F=μW
原公路桥涵设计可变作用
1.车辆 包括汽车荷载、平板车或履带车。 汽车荷载：汽车－10级、汽车－15级、汽 车－20级、汽车－超20级。 平板车和履带车荷载：挂－80、挂－100、 挂－120、履带－50。
可变作用效应的规范值；
—c —作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他可变作
构造正常运用极限形状设计和运用阶 段构件应力计算时需思索其主、次效应， 并计入相应损失；承载才干极限形状设计 时，预加应力不作为荷载，预应力钢筋作 为抗力的一部分。
超静定构造中，需思索预加力引起的 次效应，可采用等效荷载法或力法求解。
土的重力及土侧压力
墩台根底中用到 土力学中知识 按照<公路桥涵设计通用规范>〔JTG D60-2019〕中公式计算
2〕车辆荷载冲击系数
μ=0.6686-0.3032logl ≤0.4
3.人群荷载
可按公式计算 。
计算人行道栏杆时，作用在栏杆立 柱顶的程度推力取1.0KN/m，作用在栏杆 扶手上的竖向力取1.2KN/m。
1.4桥梁所受的作用
n m 0M d 0 S S S Q1 Q1k c Qj Qjk Gi Cik j 2 i 1 1.0 1.2M Gk 1.4M Q1k 0.8 1.4M Q 2 k
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
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
3 公路桥梁结构的作用
——对应于结构或构件达到正常使用和耐久性的各项规定限制
的极限状态。 包括结构及构件外观变形过大、开裂、局部破坏、
振动过大等。
4
简单说来，就是要求
抗力R
Z=R-S>0
R1
的概率大于一个给 定的值，以保障结 R2 构运营安全。
Z1 Z2
R——结构抗力 S——作用效应
S1
S2
结构所处状态
荷载效应S
5
一、概述（3） ➢作用分类——按作用方式分类
17
三、 可变作用
●可变作用：在设计基准期内随时间变化的作用，也称之为活载 及其附加荷载。
编号 作用名称
1
汽车荷载
2
汽车冲击力
3
汽车离心力
4
汽车引起的土侧压力
5
人群荷载
6
汽车制动力
7
风荷载
8
流水压力/冰压力
9
温度（均匀温度和梯度温度）作用
10
支座摩阻力
18
三、 可变作用
●1、汽车荷载：最主要的可变作用、随着汽车工业的发
直接作用： 施加在结构上的荷载，如自重，汽车荷载等 间接作用：引起结构外加变形和约束变形的原因。
➢作用分类——按性质分类
永久作用、可变作用 、偶然作用
➢讨论：为什么以前的规范将外界施加在结构上的影响称为 “荷载（Lord）”，新规范称之为“作用（Action）”，那个更 为恰当准确？二者有何区别？为什么？
离心力 R≤250m时,要考虑。
＊离心力=C×（车辆荷载）（不计冲击力）
离心力系数
C V2 127 R
＊作用位置：
离心力
1.2m
或 桥面
（简化计算）
桥梁上的作用
桥 梁 工 程
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
1
第四章 桥梁上的作用
河南理工大学
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
2
一、桥梁作用分类
▪ 作用的定义:引起桥涵结构反应的各种原因. ▪ 直接作用:车辆、人群、结构自重等 ▪ 间接作用:地震、徐变、墩台变位、温度等,其效应
▪ Ic——结构跨中截面的截面惯矩（m4）； ▪ mc——结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算
为重力计算时，其单位应为（Ns2/m2）；
▪ G——结构跨中处延米结构重力（N/m）；
▪ g——重力加速度，g=9.81（m/s2）
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
19
▪ 2 连续梁桥结构基频
与结构特性有关 ▪ 设计三大步：确定结构计算模式、选定荷载、结构
分析计算 ▪ 我国目前的公路设计规范划分：
• 永久作用、可变作用、偶然作用、地震作用
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
3
（一） 永久作用
结构使用期间,其量值不随时间变化或其变化值与平均 值相比可忽略不计的作用.
编号
2
3
4
5
两切线平行
<3/20/2021 7:50 AM >
FQi影响线 FQ2右影响线 FQ2左影响线
车
辆
荷 载
项目 车辆重力标准值 前轴重力标准值 中轴重力标准值 后轴重力标准值
轴距
单位 kN kN kN kN m
技术指标 550 30
2x120 2x140 3+1.4+7+1.4
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
1
第四章 桥梁上的作用
河南理工大学
桥梁工程-徐海宾
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2
一、桥梁作用分类
▪ 作用的定义:引起桥涵结构反应的各种原因. ▪ 直接作用:车辆、人群、结构自重等 ▪ 间接作用:地震、徐变、墩台变位、温度等,其效应
▪ Ic——结构跨中截面的截面惯矩（m4）； ▪ mc——结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算
为重力计算时，其单位应为（Ns2/m2）；
▪ G——结构跨中处延米结构重力（N/m）；
▪ g——重力加速度，g=9.81（m/s2）
桥梁工程-徐海宾
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19
▪ 2 连续梁桥结构基频
与结构特性有关 ▪ 设计三大步：确定结构计算模式、选定荷载、结构
分析计算 ▪ 我国目前的公路设计规范划分：
• 永久作用、可变作用、偶然作用、地震作用
桥梁工程-徐海宾
<3/20/2021 7:50 AM >
3
（一） 永久作用
结构使用期间,其量值不随时间变化或其变化值与平均 值相比可忽略不计的作用.
编号
2
3
4
5
两切线平行
<3/20/2021 7:50 AM >
FQi影响线 FQ2右影响线 FQ2左影响线
车
辆
荷 载
项目 车辆重力标准值 前轴重力标准值 中轴重力标准值 后轴重力标准值
轴距
单位 kN kN kN kN m
技术指标 550 30
2x120 2x140 3+1.4+7+1.4
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准永久值－标准值乘以准永久值系数φ2
偶然作用－标准值 铁路桥梁－“标准值”
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
7
术语解释(公路)及定义（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） 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
桥梁结构可靠度及其应用
2016年12月7日
8
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 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。
2
第一节 作用的分类与代表值
作用的分类
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
3
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
4
作用其应用
5
术语解释(公路)及定义
作用代表值（Representative value of an action）结构或
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
9
术语解释(公路)及定义（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 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、一种偶然作用标准值效 应的组合 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
桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
1
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
桥梁建设的投资
桥梁的安全
荷载标准并不是一成不变的
特 点
2016年12月7日
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
桥梁结构可靠度及其应用
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 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 11 2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
10
公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
0 Sud
n m 0 S S S Gi Gik Q 1 Q 1 k c Qj Qjk i 1 j 2
12
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的长期组合
Sld SGik 2 j SQjk
i 1 j 1 m n
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。 作用标准值（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） 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） 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,与桥梁寿命关系 6 2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
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
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
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的短期组合
S sd SGik 1 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
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
偶然作用－标准值 铁路桥梁－“标准值”
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
7
术语解释(公路)及定义（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） 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
桥梁结构可靠度及其应用
2016年12月7日
8
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 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。
2
第一节 作用的分类与代表值
作用的分类
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
3
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
4
作用其应用
5
术语解释(公路)及定义
作用代表值（Representative value of an action）结构或
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用
9
术语解释(公路)及定义（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 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、一种偶然作用标准值效 应的组合 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
桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
1
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
桥梁建设的投资
桥梁的安全
荷载标准并不是一成不变的
特 点
2016年12月7日
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
桥梁结构可靠度及其应用
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 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 11 2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
10
公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
0 Sud
n m 0 S S S Gi Gik Q 1 Q 1 k c Qj Qjk i 1 j 2
12
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的长期组合
Sld SGik 2 j SQjk
i 1 j 1 m n
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。 作用标准值（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） 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） 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,与桥梁寿命关系 6 2016年12月7日 桥梁结构可靠度及其应用
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
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
公路桥涵结构 按正常使用极限状态设计时的短期组合
S sd SGik 1 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
2016年12月7日
桥梁结构可靠度及其应用