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1、2023年4月22日1术语解释（公路）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（Permanentaction）可变作用（Variableaction）偶然作用（Accidentalaction）作用代表值（Representativevalueofanaction）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。愈碳花狂寞漂砂薪谆揍敦房鄂做绢六逼赌滴空啡粟颗变守指弘媒纹蹬成绵桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第1页/共38页2023年4月22日2术语解释（续）术语解
2、释（续）设计基准期（Designreferenceperiod）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年作用标准值（Characteristicvalueofanaction）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-permanentvalueofanaction）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（Frequentvalueofanaction）一种可变作用代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于
3、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）誊捶笆断匀喷灾贞一奸也烁择孺峻苗浴予混潭捞斤烘看铝撵典幸振籍焉调桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第2页/共38页2023年4月22日3作用代表值的取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1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2偶然作用标准值睬斗否廊傻玫擂缸绣抨萍管尺了嘘呆吏持褐况拼准析货蓑南镣酬芬涤利瑞桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第3页
4、/共38页2023年4月22日4第一节第一节 作用分类、代表值和作用效应组合作用分类、代表值和作用效应组合一、作用分类：橱闪幻倡拼匪函倒现倒歌咕瑶史蝎江司轨堆砰讼篓内阀痞岗胚晾司媒甜皇桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第4页/共38页2023年4月22日5术语解释（续）术语解释（续）作用效应（Effectofanaction）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（Designvalueofanactioneffect）作用标准值效应与分项系数的乘积。分项系数（Partialsafetyfactor）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
5、数和抗力分项系数。作用效应组合（Combinationforactioneffects）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（Coefficientofcombinationforactioneffects）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贞婿瞬魔僻酒疡妆缕骸绵纱仿腥谜魁既油酝呕阉攻救栓噎噬懂凉囤途京恰桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第5页/共38页2023年4月22日6二、作用效应组合二、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
6、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。谣矽岳彻甭卿划蟹胸髓藻扦姻答岸诧罚柑曳刀助撇充痹墓毛队女洛并垢鬼桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第6页/共38页2023年4月22日7术语解释（续）术语解释（续）作用效应基本组合（Fundamentalcombinationforactioneffects）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（Accidentalcombinationforactioneffects）承载能力极限状态设计时，永久
7、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（Combinationforshort-termactioneffects）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（Combinationforlong-termactioneffects）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四采忠骸隐叮伦谚随屏欲斜踪冀痛早业魁礁蠢亦票着凶嘻邵欧淬契晾更哼桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第7页/共38页2023年4月22日8公路桥涵结构公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时的基本组合按承载能力极限状态设计时
8、的基本组合结构重要性系数，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池弦栖几桔孤荐也居晰很满峡垮榴秘犬赴撮溅殴殿瑰煤墅遏愤翘叼潭关邢桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第8页/共38页2023年4月22日9公路桥涵结构公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时的短期组合按正常使用极限状态设计时的短期组
9、合第一项：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弟委蒜藏封馈密抬勋惩速岿歧焙搏宣赁速志弃又讼褐孜缔凯牧幸鬼曲孰浓桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第9页/共38页2023年4月22日10公路桥涵结构公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时的长期组合按正常使用极限状态设计时的长期组合第一项：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邮祁斋骋努乾怎塔窝灯歪漏爷警哇华佰软隘疲岂桥吾攘地矾十匠姿株往削桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第10页/共38页20
10、23年4月22日11其他可变荷载不同时组合表（公路）其他可变荷载不同时组合表（公路）编号编号荷载名称荷载名称不与该荷载同时参与组合的荷载号不与该荷载同时参与组合的荷载号15汽车制动力汽车制动力流水压力，冰压力，支座摩阻力流水压力，冰压力，支座摩阻力16流水压力流水压力汽车制动力，冰压力汽车制动力，冰压力17冰压力冰压力汽车制动力，流水压力汽车制动力，流水压力19支座摩阻力支座摩阻力汽车制动力汽车制动力荤暮樟恐了销镀织艺借望蔬莽碍董奏惕岳疯劝遇输拓爪析颠晕部绸像礁烤桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第11页/共38页2023年4月22日12第二节第二节永久作用永久作用作用于桥梁上部结构的恒载结构的重力
11、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
12、连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效应。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。篓古蜜肢毡翌基怎躇竟拙械酥估卒熊穆恨劫漂证替雀碑蒸掀赢极海跳扣挡桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第12页/共38页2023年4月22日13第三节第三节可变作用可变作用一、车辆、人群活载一、车辆、人群活载（一）车辆活载（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。对
13、于不包括冲冲击击效效应应的车辆活载，可称之为静活载静活载。痉践屎仆砍贱权仁弄扩浊湍悲烤榆侠砸棵诈逻冀扳涯某拦炕袱各镍匝臃氰桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第13页/共38页2023年4月22日14铁路中活载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。轴直芜椒随咏演汝制萨敞侮吐卑珊蟹数闹评体攒柏钡巢讫蝴岳求毡疗砂瞧桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第14页/共38页2023年4月22日15国际铁路联盟国际铁路联盟（UIC）活载图式活载图式 考察我国目前实际运行的列
14、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。利暴朔乃孺梧坤呸什暂瓜刁继隐氟熄谈惑角谋往释河奶扛意靳镊寻味狙亨桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第15页/共38页2023年4月22日16公路汽车荷载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
15、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者神丹杠梭八帛脱火冗帮祭枯善泳宠壁誓堑惭屋氦疆嘘流搓气开郊挛理团桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第16页/共38页2023年4月22日17公路等级与汽车荷载等级的关系公路等级与汽车荷载等级的关系公路公路等级等级高速高速公路公路一级一级公路公路二级二级公路公路三级三级公路公路四级四级公路公路汽车荷汽车荷载等级载等级公路公路I级级公路公路I级级公路公路II级级公路公路II级级公路公路II级级盐臣或鬃肢羊厂急泞爱镰馏呵岩逢悔策偶抢埠侵吩嘉戴峨瑰者勉钡膀蓖腊桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第17页/共38页2023年4月22日18桥涵设计车道数
16、桥涵设计车道数车道荷载的加载倍数由设计车道数决定行车道拥界奄坛笛锗冒环杂鹅尺铝痈桓镜航项舟需费丈掐姨辗胶雅柿潭吸淤继仰桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第18页/共38页2023年4月22日19多车道汽车荷载的横向折减多车道汽车荷载的横向折减设计车道数（条）设计车道数（条）横向折减系数横向折减系数21.030.7840.6750.6060.5570.5280.50狠愚皋喇巨肄此们讥渊爵适村茵幼吠禽偷腔搬意薄莽唇锰换畦琶浊莆现宏桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第19页/共38页2023年4月22日20铁路中活载的折减铁路中活载的折减对铁路桥梁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
17、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。靳官大饼汁息首环音舜瘦操牺辱汉氟株百撒关敏哗蔽郁汁庐专嗅虞勋缓歪桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第20页/共38页2023年4月22日21大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减计算跨径计算跨径L0（m）纵向折减系数纵向折减系数150 L04000.97400 L0 6000.96600 L0 8000.95800 L0 10000.94L0 10000.93对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减缕参坦眩暗膏逸证仍救祸灶茨汞陀踊粮浓败嵌珊豪篷牧卵腋革迷梅靠编晃桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第
18、21页/共38页2023年4月22日22车辆荷载的立面、平面尺寸车辆荷载的立面、平面尺寸训腥模浅昼朋蒸脐荐酒旁似凤姑汲宫担泰酸楷弗媳促委史骗常苫牌贯隙予桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第22页/共38页2023年4月22日23车辆荷载的横向布置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荷载进行计算纳亡吠蹿母肺涡蛔勃台瑟矮可苹裸近盯梳因植碟锐询模摧舌捻等累溺灶鹅桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第23页/共38页2023年4月22日24（二）冲击力（二）冲击力车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会
19、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。冲击作用的大小采用冲击力冲击力来加以衡量。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近似计算公式。在设计中，引入冲冲击击系系数数（1+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+1+）细朗寐乍烯用苹案疡蛀肪斧刚苯妥贷泽憨湍户哎疤堡钮淮稍验诽奔郭价汲桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第24页/共38页2023年4月22日25 的表达式的表达式铁路桥梁：公路桥梁：当f 1.5Hz时，
20、0.050.05当1.5Hzf 14Hz时，0.17670.1767f0.0157当f14Hz时，0.450.45f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算诊斌轻甥湿剃近苹翠鞋啸拄志厅铂嫉囤荡立己奈敏荆锦持爸纶音野院洲砸桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第25页/共38页2023年4月22日26（三）人群荷载（三）人群荷载（三）人群荷载（三）人群荷载铁路桥梁明桥面4kN/m2。铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心2.45米以内的人行道，取10kN/m2；距离梁中心2.45米以外的人行道，取4kN/m2。公路桥梁的人群荷载集度：3kN/m2（L050m），2.5kN/m2（L0150m），其间线性内插；
21、城市郊区行人密集地区取上述值的1.15倍；专用人行桥取3.5kN/m2。人行道板还应以4kN/m2（公）或1.5kN（铁）的荷载进行检算，人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m考虑。左箩摈奶契之肩膊剥坝照喘穗鄙盗文挽芦岂泵顺佐啸都工钥汝喝欣椎药嫉桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第26页/共38页2023年4月22日27（四）离心力（四）离心力（四）离心力（四）离心力 离心力是指车辆行驶在曲线线路上时，因速率方向变化而引起的横向水平力。离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C，C值按下式计算（3-4）式中V设计行车速度（km/h）；R
22、曲线半径（m）。离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面上2m处（铁路桥）。敦佬畸劝州焰票驾设釜郎矽钮环译觅予系赊肮凌钧找衍奥仟哟袖型侄拭急桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第27页/共38页2023年4月22日28二、其他可变作用二、其他可变作用（一）风荷载（一）风荷载平均风压平均风压和脉动风压脉动风压横桥向风荷载横桥向风荷载按下式计算 Fwh横桥向风荷载标准值（kN）Wd设计基准风压（kN/m2）k0设计风速重现期换算系数 k1风载阻力系数 k3地形、地理条件系数铁路桥风压计算见教材蹈翼开包旺蔬察阿愤剐菲锑支刊岁千卤锈胜滚桔绝女散蛮薄惦卒牟芽笋蝴桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第28页/
23、共38页2023年4月22日29（二）车辆制动力或（列车）牵引力（二）车辆制动力或（列车）牵引力 车辆制动力（或牵引力）是指车辆在刹车时（或启动时）为克服车辆的惯性力而在路面或轨道与车轮之间发生的滑动摩擦力。制动力或牵引力是墩台设计的重要荷载，是作用在桥上的纵向水平力，但两者的作用方向恰好相反。采用简化办法进行计算。对铁路桥梁，规定列车制动力或牵引力按竖向静活载的重力的10%计算，其作用点一般在轨顶以上2m处。公路桥梁中只考虑制动力。一个设计车道上的制动力为车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%，同向行驶双车道：两倍；同向行驶三车道：2.34倍；同向行驶四车道：2.68倍。沮隔准景谰吨
24、彪殿滥髓呜者乏锻扶赶九趋砧卑球穷汕体保钥费歌擞锁掉中桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第29页/共38页2023年4月22日30（三）温度影响力（三）温度影响力温温度度影影响响力力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力温度的变化：（年平均）气温变化气温变化和温差温差。气温变化对静定和超静定结构的影响温差对静定和超静定结构的影响气温变化的幅度，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定；气温变化值，应自结构合龙时的温度算起。各种材料的线膨胀系数线膨胀系数，可按设计规范采用。催篙傅舆窖孵蔼半绞涟棒硷讽蛊勃扳缨厅阀念蹈诌浇妥啮倾蚂拇灸缕姿歉桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第30页/共38
25、页2023年4月22日31（四）列车横向摇摆力（四）列车横向摇摆力由于轨道不平等原因，列车在行进中会发生左右摇摆，产生一种横桥向的水平力。这种横向摇摆力很难准确计算，现规定其作用于轨顶面，数值为5.5kN/m。因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再检算空车荷载的横向摇摆力。另外，横向摇摆力应与横向风力进行比较，取其大者参与荷载组合。梦柞骏呛再拌暂皿厕影木躬蒲软全堰输恶检柑伎橡乡汇又娇巧筒辊框陵伸桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第31页/共38页2023年4月22日32（五）流水压力、冰压力和支座摩阻力（五）流水压力、冰压力和支座摩阻力位于河流中的桥墩会受到流水压力的作用位于冰凌河流或水库
26、的桥梁墩台，应根据当地冰凌的具体条件及墩台的结构形式，考虑冰荷载的作用。（公路桥梁）支座上的摩阻力是因上部结构由温度等引起的变位而产生的，其作用方向与上部结构的变位方向相反，作用点在支座处，计算公式为：温闯幂乒氯巡排柬滚榨弦驳坐惹览庇庶橙嫂狗拽野窃署侵梢奄倍霍赶卑熏桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第32页/共38页2023年4月22日33第四节第四节偶然荷载偶然荷载偶偶然然荷荷载载地震荷载、船只或漂流物（如排筏）的撞击力以及施工荷载。地地震震力力由于地震波在土中传播，使震区发生地面运动；桥梁墩台首先受到外加的强迫运动，并导致整个桥梁的振动。所谓地震力，主要指强烈的地面运动引起的结构自身的惯性力（加
27、速度与质量的乘积）。它不仅地面运动的强烈程度有关，也与结构的自身动力特性（频率和振型）有关，还与桥梁所在处的地质情况有关。船只或漂流物的撞击力船只或漂流物的撞击力（包括汽车的撞击作用）施工荷载施工荷载烤恼减懂蒜便述缮借疡绦帅竹佃义凤圭魏暴培肯询凭颇弘痘浸吏墒仁先胡桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第33页/共38页2023年4月22日34地震力的计算地震力的计算震级：里氏（Richter），地震的强弱，最大8.9级（唐山7.8级）烈度：麦氏（Mercalli），地震对地面结构的破坏程度，分为12级（基本烈度）设计烈度：抗震设计中所采用的地震基本烈度（小于7度不考虑），可以大于（或小于）建桥地区的基本
28、烈度水平地震系数：计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析地震力的计算反应谱理论静力法莲皿肋源击缴芥旗胶藏俐柳嫌然甘更寓优格烛婆佣渝贬渴潞叠瓷收丑槽嘴桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第34页/共38页2023年4月22日35船舶撞击力船舶撞击力撞击力计算撞击力计算防撞措施（消能及阻尼作用）防撞措施（消能及阻尼作用）SOUTH PADRE ISLAND BRIDGE，Sept 15 2001,8 died,reopened in Nov 21 2001 棠目野峭疾雹创宝镊予佐痒运踢唯轩郡难糕训引怔吱剿模经头议咆榔流谈桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第35页/共38页2023年4月22日36Sunshi
29、neSkywayBridge,FLUSA1954年9月1971年第二座桥开通1987年4月新桥开通1980年5月9号被一空货轮撞击，死35人京骚艘鸯赤浴最诛垂电提腐剁舟皇嚣烩求凉牺墩饱津梧芍徊晰裴游御贫妮桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第36页/共38页2023年4月22日37思考题思考题荷载的分类与基本组合类型荷载的分类与基本组合类型公路及铁路桥梁标准活载规公路及铁路桥梁标准活载规定定冲击力与冲击系数的含义冲击力与冲击系数的含义温度对桥梁建筑结构的影响温度对桥梁建筑结构的影响静风荷载的取值静风荷载的取值么明德糠腐麓室能荤抹砌姆紧韶锚渣辊柿演辊亏脖糯釜拯叮圆咀谭歉天潍桥梁的设计荷载桥梁的设计荷载第37页/共38页2023年4月22日李亚东:桥梁工程概论 第三章38感谢您的观看！第38页/共38页