桥梁的设计荷载
桥梁的设计荷载范文
桥梁的设计荷载范文桥梁设计荷载是指在进行桥梁结构设计时，考虑到桥梁所承受的各种荷载情况，对桥梁的设计进行的一种荷载要求。
桥梁设计荷载的确定是为了确保桥梁在使用过程中能够安全运行，并保证其结构的承载能力和使用寿命。
桥梁设计荷载通常分为静荷载和动荷载两种。
1.静荷载静荷载是指桥梁上的永久荷载，包括桥梁自重、桥面铺装、护栏、人行道等，以及永久性的附加荷载，如电力线、管道、压力容器等。
这些荷载是长期作用在桥梁上的，不会消失或减小。
2.动荷载动荷载是指桥梁上的临时荷载，包括车辆荷载、列车荷载等。
这些荷载是瞬变荷载，会根据车辆或列车的移动而不断变化。
桥梁设计荷载的确定要考虑到桥梁所在的具体环境和设计要求，以确保桥梁结构的安全性和承载能力。
1.静荷载的确定静荷载的确定一般根据设计规范和标准来进行，包括国内规范和国际规范。
国内常用的规范有《公路桥梁设计规范》、《铁路桥梁设计规范》等，国际常用的规范有《AASHTO LRFD桥梁设计规范》、《Eurocode桥梁设计规范》等。
这些规范中明确了各种静荷载的计算方法和取值，包括桥梁自重、人行道、护栏、路缘带、管道、电力线等。
2.动荷载的确定动荷载主要考虑车辆荷载和列车荷载。
车辆荷载是指桥梁上通过的各类车辆产生的荷载，主要根据当地的交通流量和车辆类型来确定。
列车荷载是指桥梁上通过的火车产生的荷载，主要根据列车类型、列车长度和列车动力等因素来确定。
车辆荷载和列车荷载的计算可以通过实测及统计分析，也可以通过模拟计算和计算机仿真进行。
为了更加准确地确定桥梁设计荷载1.桥梁所在地的地质和地形条件。
不同地质和地形条件下，桥梁所承受的荷载情况会有所不同。
2.桥梁所处的环境条件。
包括气候、温度、风速、震动等，这些因素都会对桥梁的荷载产生影响。
3.桥梁结构的特点和材料性能。
不同类型的桥梁结构和不同材料的特性会影响桥梁的荷载承载能力。
通过综合考虑这些因素，工程师可以确定适当的设计荷载，并进行桥梁的设计计算和结构选型，以确保桥梁的安全可靠性和使用寿命。
桥梁的设计荷载
桥梁的设计荷载第三章桥梁的设计荷载（作⽤）教学⽬的：荷载分析重要，⽐结构分析重要。
教学内容：1、桥梁上的设计荷载分类。
2、根据荷载的重要性和同时作⽤的可能性，《桥规》规定了六种不同的荷载组合。
3、桥梁按极限状态法设计，包括承栽能⼒极限状态和正常使⽤极限状态，前者验算强度和稳定性，后者验算应⼒、变形和裂缝。
重点：设计荷载分类难点：荷载叫法不确切荷载：施加于结构上的直接作⽤。
作⽤：引起结构反应的原因例：结构不均匀沉降、混凝⼟收缩徐变思考题及习题1、试分别列出永久荷载、可变荷载和偶然荷载的主要内容。
2、为什么车道很多或桥梁很长时，汽车荷载效应可予以折减?3、什么叫汽车冲击⼒，它是如何计算的?4、桥梁设计应考虑哪两个极限状态？所含内容分别是什么?第⼀节规范中有关设计荷载的规定三类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载⼀、永久荷载永久荷载亦称恒载——在设计使⽤期内，其值不随时间变化，或其变化与平均值相⽐可以忽略不计的荷载。
础变位影响⼒和⽔的浮⼒。
7种。
⼆、可变荷载可变荷载（活载）——在设计使⽤期内，其值随时间变化，或其变化与平均值相⽐不可忽略不计的荷载。
基本可变荷载——包括：汽车荷载及其引起的冲击⼒、离⼼⼒、⼟侧压⼒、平板挂车（或履车）及其引起的⼟侧压⼒和⼈群。
其它可变荷载——包括：汽车制动⼒、风⼒、流⽔压⼒、冰压⼒、温度影响⼒和⽀座摩阻⼒。
（⼀）基本可变荷载（活载）：车辆荷载车辆荷载影响⼒⼈群荷载各级公路的永久性桥涵参照表2-2确定车辆荷载等级：都进⾏计算，⽽是以⼀种统⼀的标准荷载进⾏设计。
制定标准：⽬前经过统计分析将来车辆荷载等级选⽤表三个等级：汽车－10、汽车－20 和汽车－超20 级（汽车－15取消）标准车：主车加重车（1）单位（T）10 KN＝1T（2）荷载为轴重（3）顺序不变，左进或右进不限（从两端可任进）以产⽣最⼤内⼒为准。
（4）汽车横向布置轮距1.8m，间距1.3m。
偏载时外轮离0.5m，P为轴重。
桥梁设计荷载
第4.2.2条 预加力 在结构进行正常使用极限状态设计和使用 阶段应力计算时，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。
支座摩阻力
F = µ ⋅W
偶然作用
偶然作用
偶然作用是指在结构使用期间出现的 概率很小，一旦出现，其值很大且持续时 间很短的作用。《桥规》中的偶然荷载包 括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用和 汽车撞击作用。
地震作用
在地震区建造桥梁，必须考虑地震作用。
第4.4.1条 地震作用 地 震 动 峰 值 加 速 度 等 于 0.10g 、 0.15g 、 0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设 计。 地震作用的计算及结构的设计，应符合现 行《公路工程抗震设计规范》的规定。
车辆荷载
前轮： 0.3×0.2 中、后轮： 0.6×0.2 各荷载等 级采用相同的 车辆荷载。
横向布载
车道荷载横向分布系数应按设计车道数如下图布 置车辆荷载进行计算。
横向布载
桥涵设计车道数应符合下表的规定：
桥面宽度 车辆单向行驶时 车辆双向行驶时 W<7.0 7.0≤W<10.5 6.0≤W<14.0 10.5≤W<14.0 14.0≤W<17.5 14.0≤W<21.0 17.5≤W<21.0 21.0≤W<24.5 21.0≤W<28.0 24.5≤W<28.0 28.0≤W<31.5 28.0≤W<35.0 桥涵设计车道数 1 2 3 4 5 6 7 8
桥梁设计荷载
❖ 结构基频估算公汽式：车冲击力
（2）连续梁桥：
正弯矩效应和剪力效应
负弯矩效应
汽车荷载离心力
（三）汽车荷载离心力 1.产生原因： ❖ 当弯道桥梁的曲线半径等于或小于250m时，需考
虑车辆的离心力作用。
2.计算： ❖ 车辆荷载（不计冲击力）标准值乘以离心力系数C。
离心力系数按下式计算：
可变作用
二、可变作用（活载） （一）汽车荷载 ❖ 汽车荷载分为公路-I级和公路-Ⅱ级。
汽车荷载
1.车道荷载（整体计算）
车道 均布荷载标准值 荷载 集中荷载标准值
qk=10.5kN/m
P k kN
360 180
5
注：
1.计算剪力效应时，集中荷载标准值PK应 乘以1.2的系数。
2.均布荷载标准值应满布于使结构产生
第一篇 总论 Introduction
1 概论 2 桥梁的基本组成和分类 3 桥梁总体规划和设计要点 4 桥梁的设计荷载
4-1规范中有关设计荷载的规定
作用 Action —— 施加于结构上的一组 集中§力4或-1 分规布范力中有，关或设引计起荷结载构的外规加定变形或 分约类束： 变形的原因。前者称直接作用，也称 1）永久作用 荷Per载man，ent后act者ion称——间在接结构作使用用期。间，其量值不
气温分布
钢桥面板钢桥 最高 最低
混凝土桥面板钢桥
最高
最低
严寒地区
46
-43
39
-32
寒冷地区
46
-21
39
-15
温热地区
46 -9（-3） 39 -6（-1）
注：表中（）内数值适用于昆明、南宁、广州、福州地区。
第三节 桥梁设计荷载
S ld = ∑ S Gik + ∑ψ 2 j S Qjk
i =1 j =1
m
n
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、 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
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 恒荷载+1.4* 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4* 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+ 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+ 恒荷载+1.4*汽车荷载 0.7*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载） 0.7*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载） 人群荷载+1.1*风荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 恒荷载+1.4* +0.6*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力） +0.6*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力） 人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*（1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*（1.4*人群荷载 恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5* +1.1*风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力） +1.1*风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力） 风荷载+1.4*土。 2 、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用 的效应分项系数取1.0； 的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的 1.0 可变作用， 可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当 的代表值。地震作用标准值及其表达式按 的代表值。 公路工程抗震设计规范》JTJ004规定采用 规定采用。 《公路工程抗震设计规范》JTJ004规定采用。 偶然组合。 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
桥梁设计荷载
荷载分类确定结构计算模式、选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分。
其中荷载的种类、型式和大小选择是否恰当，关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全，也关系到桥梁建设费用的合理投资。
荷载可以根据不同的观点分类，可以分为主要荷载、次要荷载及特殊荷载，前者为结构设计中必须考虑的经常起作用的荷载；次要荷载为设计结构主要部分时虽非经常起作用，但在荷载组合时必须考虑的荷载；特殊荷载则根据桥梁结构特性，建桥地点具体情况和施工方法等，是要特别加以考虑的荷载。
在我国现行的公路桥梁设计规范中（1985年）荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
一、永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。
作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物的重力及附属设备等外加重力；作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）。
预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应，在承载能力极限状态设计时，作为结构抗力的一部分，而非永久荷载。
二、可变荷载可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,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（活载）和其它可变荷载。
1、基本可变荷载（活载）包括车辆荷载及其影响力，人群荷载和汽车冲击力，离心力，汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力，即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。
2、其它可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力，如风力（风荷载），汽车制动力，温度影响力，支座摩阻力、流水压力及冰压力等。
三、偶然荷载偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。
主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力荷载组合荷载组合是荷载效应组合的简称。
指各类构件设计时不同极限状态所应取用的各种荷载及其相应的代表值的组合。
桥梁设计中的荷载计算方法
桥梁设计中的荷载计算方法桥梁作为连接不同地区的重要交通工具，必须承受各种荷载，如车辆荷载、行人荷载、风荷载等。
因此，准确计算荷载对于确保桥梁的安全性和可靠性至关重要。
荷载是指作用在桥梁结构上的外力或物体的重量。
在桥梁设计中，通常将荷载分为静荷载和动荷载。
静荷载主要包括桥梁本身的重量、建筑材料的重量、桥面所承受的行人荷载以及道路的自重等。
这些荷载在设计中需要以合适的数值进行考虑，并按照某种规范要求加以估计。
动荷载则是指桥梁上行驶的车辆、火车等交通工具所带来的荷载。
由于车辆类型、车速、载荷等因素的不同，动荷载的计算相对较为复杂。
根据各国的规范和标准，桥梁设计中通常采用荷载模型法进行计算。
荷载模型法是通过建立桥梁的数学模型，将各种荷载转化为作用在桥梁结构上的力，从而进行力学计算和结构设计。
在荷载模型法中，常见的荷载计算方法有静力荷载分析法、静态荷载分析法和动力荷载分析法。
静力荷载分析法主要用于计算静荷载，即桥梁自身的重量和行人荷载。
这种方法通过建立结构的支座反力平衡方程，计算桥梁受力情况。
根据不同荷载的特点和分布形式，可以采用等效集中荷载法、等效弹簧支承法、等效连续梁法等进行计算。
静态荷载分析法则更加综合，可同时考虑静荷载和动荷载。
通过建立桥梁的静力模型，将各种荷载转化为作用在结构上的力，从而进行受力计算和设计。
这种方法的优点是准确计算荷载的作用和响应。
动力荷载分析法是用于计算动荷载的主要方法。
在桥梁设计中，车辆荷载是常见的动荷载之一。
该方法以车辆的特性和行驶速度为基础，通过建立车桥-桥梁结构系统的动力模型，计算车辆作用下的动荷载分布。
除了上述方法，荷载计算还需要考虑其他因素，如温度荷载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载需要按照相关规范进行计算，并结合桥梁结构的特点和材料的强度进行评估。
荷载计算是桥梁设计中非常重要的一部分，影响着桥梁的结构设计和安全性。
为了保证桥梁的安全和可靠运行，设计者需要充分了解各种荷载的性质和作用方式，并根据规范和经验进行准确计算。
3-3桥梁的设计荷载
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
18
6. 作用效应组合 作用效应组合——是指在确定出各种桥梁作用 后，需要根据作用特性、桥梁结构特性、施工 方法以及桥位处的环境等因素来决定各种作用 的取舍以及它们同时作用的可能性。
(5)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
13
14
公路等级与汽车荷载等级的关系
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 公路－I级 公路－I级 公路－II 公路－II 公路－II
等级
级
级
级
15
行车道
桥涵设计车道数
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定 16
7
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
对重要结构的桥梁结构，要采用动态抗震设计，及建立 结构的动力计算公式，直接采用地震波进行动力分析。
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船只或漂流物撞击力
船只或漂流物撞击力在有可能的条件下，应采 用实测资料或模拟撞击试验进行计算，并依此进 行防撞设计。
偶然作用取其标准值为代表值。
偶然作用应根据试验资料，结合工程 经验确定其标准值。
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船舶撞击力
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第二节 永久作用
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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。
1.结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积
结构重力
结构附属部分的重力
永久 结构使用期内量值不 作用 变或变化很小的作用
预应力 收缩徐变
土的重力及侧压力 水的浮力
基础变位
可变 作用
结构使用期内量值随 时间变化，且变化值 与平均值相比不可忽 略的作用
汽车荷载 汽车冲击力
人群荷载 风荷载
温度作用
汽车离心力 汽车制动力 汽车产生的土压力 流水（冰）压力
第一节 作用分类和作用代表值 二. 作用代表值
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3.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） 足够长 的观测期内
4.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，与寿命的关系
第三节 可变作用
1、铁路列车活载
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第三节 可变作用
1、铁路列车活载
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第三节 可变作用
1、铁路列车活载
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考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，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；
偶然 作用
结构使用期内发生概 率很小，但出现后影 响很大、持续时间又 很短的作用
地震作用
船、车撞击 作用
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《规范》
第一节 作用分类和作用代表值 二. 作用代表值
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1.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。 2.作用标准值（Characteristic value 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。 3.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） 足够长的 观测期内
第二节 永久作用
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附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期恒载 受力结构（梁）自身的重量，一期恒载
混凝土的收缩徐变会产生变形， 超静定结构中还会产生内力。
土对下部结构的侧压力及重力 超静定结构中基础变位会产生内力
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第二节 永久作用
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?结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 ?在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标。
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。
第三节 可变作用
2、公路车辆荷载
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第三节 可变作用
桥梁工程概论
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
第三章 桥梁的设计荷载
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第一节 作用分类和作用代表值
施加在结构上的力 直接作用
又称为“荷载”
作
用 引起结构外加变形、
约束改变的原因
间接作用
弯矩
轴力
作
结构内力的反应
用
结构对所受作用
剪力
效 应
的反应
扭矩
结构位移的反应
第一节 作用分类和作用代表值
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一. 作用分类
（铁路）桥梁荷载
主力
附加力 特殊荷载
恒载 活载
永久作用（Permanent action ） 可变作用（Variable action ） 偶然作用（Accidental action ）
第一节 作用分类和作用代表值 一. 作用分类
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第二节 永久作用
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位于水中的构造均会受到水的 浮力作用
第二节 永久作用
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预应力
第二节 永久作用
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第三节 可变作用
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一、车辆活载 车辆活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。
第二节 永久作用
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4.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，但在连续梁等超静定结构中， 仍需考虑其次效应。 5.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。
第二节 永久作用
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2.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 3.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 透水性地基上的墩表值
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1.永久作用－标准值 2.可变作用－根据不同的极限状态和组合方式分别采用标 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