桥梁荷载的计算课件.ppt

桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载桥梁荷载分类•根据荷载出现的概率划分–主要荷载、次要荷载及特殊荷载主要荷载、次要荷载及特殊荷载•我国目前的公路设计规范划分–永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载、可变荷载、偶然荷载第一节 永久荷载（永久作用）•恒载——是在设计使用期内，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷裁永久荷裁包括结构物自重、桥面铺装及附属设备重量、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、长期作用于结构上的人工预施力以及混凝土收缩和徐变的影响力•对于公路桥梁，结构物的自重往往占全部设计荷载的很大部分，随跨径的加大而比重上升第二节 可变荷载(可变作用)•可变荷载为在设计使用期内，其作用位置和大小、方向随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载按其对桥涵结构的影响程度又分为基本可变荷载(亦称活载)和其他可变荷载一、基本可变荷载————桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间接引起的荷载接引起的荷载（一）车辆荷载（一）车辆荷载————按照各种车辆统计值确定的按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距轴重及轴距 按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载一.车辆荷载1、计算荷载：（车列荷载）•汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级•一列车队中可以有多辆车•全桥可以有多列车队，大于2列要折减•每一车队中均有一辆重车和多辆车。

见P27图1－3－12、验算荷载：•履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车-120•全桥只允许布置一辆车新规范•可变作用为在设计使用期内，其作用位置和大小、方向随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载按其对桥涵结构的影响程度又分为基本可变荷载(亦称活载)和其他可变荷载————桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间接引起的荷载接引起的荷载（一）汽车荷载（一）汽车荷载————按照各种车辆统计值确定的按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距轴重及轴距一一. .汽车荷载汽车荷载 分为车道荷载和车辆荷载分为车道荷载和车辆荷载1 1、计算荷载：（车道荷载）、计算荷载：（车道荷载）n n公路－公路－I I级、公路级、公路- -IIII级级n n一个车道以均布荷载一个车道以均布荷载++集中荷载模拟集中荷载模拟n n均布荷载集度：公路－均布荷载集度：公路－I I级级10.510.5KN/mKN/m、、公路公路- -IIII级折减级折减0.750.75n n集中荷载：公路－集中荷载：公路－I I级级180180KNKN、、公路公路- -IIII级折减级折减0.750.75n n横向大于横向大于2 2个车道要折减。

个车道要折减n n均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上线上n n集中荷载作用于相应影响线峰值处集中荷载作用于相应影响线峰值处公路公路—Ⅰ—Ⅰ级车道荷载级车道荷载均布荷载标准值：均布荷载标准值： 10.5kN/m 10.5kN/m集中荷载：集中荷载： 计算跨径小于等于计算跨径小于等于5m5m时，时，180kN 180kN 计算跨径大于等于计算跨径大于等于50m50m时，时，360kN360kN 计算跨径在计算跨径在5 5至至50m50m之间时，直线内插之间时，直线内插 剪力效应应再乘以剪力效应应再乘以1.21.2的系数公路公路—Ⅱ—Ⅱ级车道荷载级车道荷载 车道荷载标准值应取公路车道荷载标准值应取公路—Ⅰ—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标级汽车荷载的车道荷载标准值的准值的0.750.75倍倍车道荷载的选用及布载规定n n汽车荷载的选用——按公路的等级公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路－I级公路－I级公路－II级公路－II级公路－II级各级公路桥涵的汽车荷载等级3、车辆荷载的选用及布载规定•车辆的选用——按公路的等级•车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数•车辆荷载的折减n n车辆荷载 （桥涵结构的整体计算采用车道（桥涵结构的整体计算采用车道荷载，荷载，局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引起局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引起的的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采用土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采用车辆荷载。

车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加车辆荷载车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加（二）人群荷载公路桥涵公路桥涵3kN/m23kN/m2，城市郊区，城市郊区3.5kN/m23.5kN/m2–人群荷载只与计算荷载（汽车）同时考虑人群荷载只与计算荷载（汽车）同时考虑–人人行行道道板板————以以1.2kN1.2kN集集中中竖竖向向力力作作用用在在一一块板上进行验算块板上进行验算–计计算算栏栏杆杆————水水平平推推力力0.75kN/m0.75kN/m，，作作用用在在栏栏杆杆柱柱顶顶，，竖竖向向力力1kN1kN／／mm，，作作用用在在上上部部扶扶手（三）汽车冲击力（三）汽车冲击力桥面不平整，车轮不圆及发动机抖动引起的由于汽车荷桥面不平整，车轮不圆及发动机抖动引起的由于汽车荷载通行产生的桥梁结构的振动之动力效应其效应为载通行产生的桥梁结构的振动之动力效应其效应为引起大于静荷载的内力和变形与结构基频有关引起大于静荷载的内力和变形与结构基频有关– –8585规范规定与桥型及跨径有关规范规定与桥型及跨径有关– –可视为荷裁增大系数可视为荷裁增大系数– –跨径越大冲击系数越小，见跨径越大冲击系数越小，见P29P29表表1 1－－3 3－－1 1– –理论上应与结构自振频率有关理论上应与结构自振频率有关– –动挠度动挠度/ /静挠度静挠度（四）离心力–曲曲线线桥桥梁梁半半径径小小于于250250米米时时应应计计算算汽汽车车荷荷载载的离心力的离心力（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、其它可变荷载二、其它可变荷载–风风力力————中中小小桥桥按按静静风风压压计计算算，，大大桥桥按按动动力力计算计算–汽车制动力汽车制动力————计算支座及桥墩时使用计算支座及桥墩时使用–温度影响力温度影响力————日照及常年温差日照及常年温差–支支座座摩摩阻阻力力、、流流水水压压力力及及冰冰压压力力————计计算算桥桥墩时使用墩时使用第三节 偶然荷载一、地震力二、船只或漂流物撞击力第四节 荷载组合•六类荷载组合•常规中小跨径梁桥一般主要考虑前三个组合。

•新规范中只有一种组合，即所有的作用综合考虑后取最不利的一个作用组合•各种作用并非同时作用于桥梁上；各种作用并非同时作用于桥梁上；•根据各种作用的重要性和同时出现的可能性进行根据各种作用的重要性和同时出现的可能性进行组合，取最不利效应组合进行设计；组合，取最不利效应组合进行设计；•按承载能力极限状态设计的组合效应按承载能力极限状态设计的组合效应 基本组合基本组合 偶然组合偶然组合•按正常使用极限状态设计的组合效应按正常使用极限状态设计的组合效应 短期效应短期效应 长期效应长期效应按承载能力极限状态设计的组合效应按承载能力极限状态设计的组合效应1 1 基本组合永久作用的设计值效应与可变作用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，其效应组合表达式为：设计值效应相组合，其效应组合表达式为：结构重要性系数，按本规范表规定的结构设计安全等级结构重要性系数，按本规范表规定的结构设计安全等级采用对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取采用对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.11.1、、1.01.0和和0.90.9；； 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取数，取1.41.4。

当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第离心力）、风荷载外的其他第j j个可变作用效应（含本规个可变作用效应（含本规范第条规定的人行道板等局部构件和人行道栏杆上的可范第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，取变作用效应）的分项系数，取1.41.4，但风荷载的分项系数，但风荷载的分项系数取取1.11.1；； 1.2*1.2*恒荷载恒荷载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载1.2*1.2*恒荷载恒荷载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载+0.8*1.4*+0.8*1.4*人群荷载人群荷载1.2*1.2*恒荷载恒荷载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载+ + 0.7* 0.7*（（1.4*1.4*人群荷载人群荷载+1.1*+1.1*风荷载）风荷载）1.2*1.2*恒荷载恒荷载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载 +0.6* +0.6*（（1.4*1.4*人群荷载人群荷载+1.1*+1.1*风荷载风荷载+1.4*+1.4*土压力）土压力）1.2*1.2*恒荷载恒荷载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载+0.5*+0.5*（（1.4*1.4*人群荷载人群荷载 +1.1* +1.1*风荷载风荷载+1.4*+1.4*土压力土压力+1.4*+1.4*汽车制动力）汽车制动力）2 2、一种偶然作用标准值效应相组合。

偶然作用、一种偶然作用标准值效应相组合偶然作用3 3的效应分项系数取的效应分项系数取1.01.0；与偶然作用同时出现的；与偶然作用同时出现的4 4可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当当5 5的代表值地震作用标准值及其表达式按的代表值地震作用标准值及其表达式按6 6《《公路工程抗震设计规范公路工程抗震设计规范》》JTJ004JTJ004规定采用规定采用7 7偶然组合永久作用标准值效应与可变作用偶然组合永久作用标准值效应与可变作用8 8某种代表值效应某种代表值效应按正常使用极限状态设计的组合效应按正常使用极限状态设计的组合效应1 1作用短期效应组合永久作用标准值效作用短期效应组合永久作用标准值效2 2应与可变作用频遇值效应相组合，其效应应与可变作用频遇值效应相组合，其效应3 3组合表达式为：组合表达式为：2.2.作用长期效应组合作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：久值效应相组合，其效应组合表达式为：第五节 荷载的确定与选用•桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用•对主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性•对长、短桥跨的不同影响•对于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载。