1、第四章第四章 橋梁的設計荷載橋梁的設計荷載1規范對設計荷載的規定規范對設計荷載的規定2荷載組合荷載組合第第一一篇篇 總總論論 1規范對設計荷載的規定規范對設計荷載的規定l老規范稱“荷載”，04年新規范稱為“作用”。l作用引起橋涵結構反應的各種原因的統稱。我我國公路設計規范對作用的分類國公路設計規范對作用的分類:永久作用永久作用 可變作用可變作用偶然作用偶然作用 永久作用是指在結構使用期間，其量值不隨時間而變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計的作用。結構重力預加應力土的重力土側壓力混凝土收縮及徐變作用水的浮力基礎變位作用定義內容（7種）1.永久作用永久作用2.可變作用可變作用可變作用是指在結

2、構使用期間其量值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的作用。汽車荷載，由汽車荷載引起的沖擊力、離心力、制動力及其引起的土側壓力人群荷載風荷載流水壓力冰壓力溫度作用支座摩阻力定義內容（11種）2.1汽車荷載汽車荷載v汽車荷載的2個等級（1、3）v汽車荷載的2個表現形式（2）v汽車荷載的5點內容：適用條件、作用形式、位置、大小、方向（2、4、5）v橫向分布計算（6）v多車道和特大跨度時的汽車縱向橫向折減（7、8）弄清楚以下5個問題：問題一：汽車荷載如何分級，如何選取？第1條：汽車荷載分為2個等級：公路級和公路級。第3條：等級選取第2條：汽車荷載有2種簡化型式：車道荷載和車輛荷載車道荷載和車輛

3、荷載。兩者適用條件不同舊規范（2004年前）新規范（2004年后）車道荷載車道荷載車輛荷載車輛荷載問題二：汽車荷載的作用形式如何？（簡化）選擇其一加載車道荷載（第2、4條）v適用條件：橋梁整體計算v作用形式：由均布荷載和集中荷載組成。v位置：一條車道上。均布荷載位于使結構產生最不利效應的同號影響線上，集中荷載位于該同號影響線最大值處。（隱含著最不利布置的概念）v方向：向下v大小：問題三：汽車荷載的具體內容？必須共同加載車道荷載v大小：1、公路一級： 均布荷載取10.5KN/m；集中荷載取180360KN，按照最大計算跨徑5米到50米內插；求剪力時乘以1.2系數；多跨橋按照最大跨度取值。2、公路

4、二級：以上荷載乘以0.75的系數。車輛荷載（第2、5條）v適用條件：局部結構（主要指：橋面板）計算，以及橋臺、涵洞、擋土墻計算。v作用形式：一輛車。各車輪按照矩形均布荷載考慮。v位置：一個車道上，選取能夠產生最大或最小內力的最不利位置處，注意車輪尺寸和間距規定。v方向：向下v大小：一輛車總重55噸；無公路等級之分車輛荷載荷載標準值汽車荷載車道荷載（整體計算）車輛荷載（局部和涵洞計算）按照不同計算場合一輛一輛55噸的重車，對車輪各自取值見表。噸的重車，對車輪各自取值見表。公路一級公路二級按照不同公路標準均布荷載：范圍：一車道；方向：縱向；位置：同號影響線上；大小：10.5KN/m集中荷載：位置：

5、上述最大影響值處；大小：180360KN按照最大計算跨徑5米到50米內插；求剪力時乘以1.2系數。按照組成，放在一起計算上述荷載分別乘以0.75倍系數v適用條件：橫向分布計算v作用形式：車輪為集中力v位置：選取最不利布置v大小：每個車輪取P/2；v方向：向下問題四：橫向分布計算時的汽車？ 同一輛車車輪間距1.8米不變。相鄰車輛輪間距最小值為1.3米，距離路緣石最小值0.5米車輪橫向間距值？橫向能夠布置幾輛車？教材：第6條確定橫向設計車道數（第7條）問題五：汽車效應（計算結果）的縱橫向折減？ 當橋涵設計車道數大于2時，汽車荷載應考慮多車道折減，但是折減后的效應不得小于兩設計車道的荷載效應。 橫向

6、折減系數橫向布置車隊數345678橫向折減系數0.780.670.600.550.520.50多車道時，計算結果橫向折減系數為什么要折減？ 當橋梁計算跨徑大于150m時，應考慮計算荷載效應的縱向折減。當為多跨連續結構時，應按最大的計算跨徑考慮縱向折減系數計算跨徑 L(m)縱向折減系數計算跨徑 L(m)縱向折減系數150L4000.97800L10000.94400L6000.96L10000.93600L8000.95特大跨徑時，計算結果縱向折減系數（第8條）汽車荷載v汽車荷載的等級v汽車荷載的兩個表現形式。v汽車荷載的五點內容v橫向分布系數計算時的汽車v多車道和特大跨度的效應縱向橫向折減由汽

7、車引起的影響力2.2汽車荷載沖擊力汽車荷載沖擊力v 原因：車輛以較高速度駛過橋梁時，由于橋面不平整、車輪不圓、發動機抖動等原因， 使橋梁結構引起振動。v取值：沖擊系數1+一般采用靜力學的方法，求沖擊系數；汽車荷載變成了（1+ ）q不計入沖擊力的場合：沖擊系數取1.3的場合：一般場合：填料厚度大于0.5米的拱橋、涵洞和重力式墩臺。梁體變形按照結構基頻，帶入下述公式計算，取值0.05-0.45之間。汽車荷載局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊當當 f 14Hz 時，時， = 0.45= 0.45 結構基頻結構基頻 f 的計算宜采用有限元法，對于常規結構，可采用的計算宜采用有限元法，對于常規結構，可

8、采用橋規橋規JTG D60條文說明條文說明83-85頁中給出的公式估算。頁中給出的公式估算。 2.3汽車離心力汽車離心力彎橋橫向受力與抗扭設計計算要考慮。當彎道橋梁的曲線半徑等于或小于250m時，需要考慮汽車荷載離心力。離心力標準值為汽車荷載（不計沖擊力）標準值乘以離心力系數C。離心力系數按下式計算：RVC1272（1-3-3）式中V設計速度，應按橋梁所在公路等級的規定采用，以km/h計；R曲線半徑，以m計。1.適用場合2.取值 2.3汽車離心力汽車離心力 計算多車道橋梁的汽車荷載離心力時，應考慮橫向折減系數；計算曲線長度大于150m的橋梁的離心力時，應計入縱向折減系數。 離心力的著力點在橋面

9、以上1.2m，為計算簡便，也可移至橋面上，不計由此引起的豎向力和力矩。方向：水平向外3、離心力的橫向和縱向折減4、方向、位置2.4汽車引起的土壓力汽車引起的土壓力1、車輛荷載作用在橋臺臺背或路堤擋土墻上，將引起臺背填土或擋土墻后填土的破壞棱體對橋臺或擋土墻的土側壓力，此類土側壓力可按下式換算成等代均布土層厚度h計算：0BlGh（1-3-4）破壞棱體的范圍；擋土墻需要車輪的橫向最不利布置土的重力密度，以kN/m3計；B橋臺的計算寬度或擋土墻的計算長度，以m計； l0橋臺或擋土墻后填土的破壞棱體長度，以m計；G布置在Bl0面積內的車輛車輪總重力，以kN計。當涉及 多車道加載時，車輪總重力應進行折減

10、。汽車引起的土壓力采用車輛荷載加載。 2、計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時，車輪按照其著地面積的邊緣向下作30度角度分布。當幾個車輪的壓力擴散線相重疊時，擴散面積以最外邊的擴散線為準。（確定擴散范圍）2.5汽車制動力汽車制動力一個設計車道上的汽車制動力標準值，為布置在加載長度上計算的總重力的10%；但公路級汽車制動力標準值不得小于165kN；公路級不得小于90kN； （加載長度，同向行駛，不計沖擊的汽車荷載）同向行駛雙車道的汽車制動力標準值為一個設計車道制動力標準值的2倍；同向行駛三車道為一個設計車道的2.34倍；同向行駛四車道為一個設計車道的2.68倍。（同橫向折減系數取值） 制動力的

11、作用點在設計車道橋面以上1.2m處，在計算墩臺時，可移至支座中心，或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上；計算鋼構橋、拱橋時，可移至橋面上，介不計因此而產生的力矩。單車道的取值多車道的取值部位和方向2.5汽車制動力汽車制動力3kN/m2 2.5kN/m2人群荷載橫向布置緣石人行道寬0.75kN/m1.0kN/m3kN/m2 2.5kN/m22.6人群荷載人群荷載50m-計算跨徑-150m行人密集地區：1.15倍系數專用人行橋： 3.5kN/m2人群人群荷載標準值的規定:1、當橋梁的計算跨徑小于或等于50m時，取 3.0KN/m2， 當橋梁的計算跨徑大于150m時，取 2.5KN/m2， 當橋

12、梁的計算跨徑在50m-150m之間時，線性內插計算。 對跨徑不等的連續結構，以最大計算跨為準.2、 城市郊區行人密集區一般取上述值得1.15倍。3、專用人行橋梁，人群荷載標準值為3.5KN/m2 。1)人行道板（鋼筋混凝土）可以一塊板為單元，按標準4.0kNm22) 計算欄桿時人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN/m考慮，作用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN/m來考慮。4、人群荷載在橫向應布置在人行道的凈寬度內，在縱向施加于使主梁產生最不利荷載效應的區段內。對于大跨徑橋梁，特別是斜拉橋和懸索橋，風荷載是極為重要的設計荷載2.7颶風颶風2.8流水壓力與冰壓力流水壓力與冰壓力2.92.9溫度作

13、用溫度作用 溫度作用包括均勻溫度和梯度溫度兩種影響 均勻溫度為常年氣溫變化，這種溫變將導致橋梁縱向長度的變化，當這種變化受到約束時就會引起溫度次內力； 梯度溫度主要因太陽輻射而來，它使結構沿高度方向形成非線性的溫度變化，導致結構產生次內力。 線膨脹系數 最高和最低有效溫度標準值； 日照溫差梯度曲線2.102.10支座摩阻力支座摩阻力 支座摩阻力標準值可按下式計算： F=W （1-3-5）式中W作用于活動支座上由上部結構重力產生的效應；支座摩擦系數，無實測數據時按表1-3-9取用。在結構使用期間內不一定出現，一旦出現，其持續時間很短且數值很大的作用叫偶然作用，地震作用船舶或漂流物撞擊力汽車撞擊力定義內容3.偶然作用偶然作用 公路工程抗震設計規范（JTJ 004-89） 公路橋梁抗震設計細則20083.1地震作用地震作用 橋規JTG D604.4.2條中根據航道等級、船舶噸位定出的撞擊作用標準值，當缺乏實際調查資料時可參考采用。3.2船只或漂流物撞擊力船只或漂流物撞擊力佛山九江大橋 汽車撞擊力標準值在行駛方向取1000kN，與之垂直方向取為500kN，兩個方向不同考慮；其作用于行車道上1.2m處，直接分布在撞擊涉及的構件上。對