2019荷载分类、代表值定义及各守则荷载组合
2019[讲稿]桥梁的设计荷载及荷载组合.doc
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桥梁的设计荷载及荷载组合（1）如图:一、桥梁的设计荷载选定荷载和进行荷载分析是比结构分析更为重要的问题。
因为它关系到桥梁结构在它的设计使用期限内的安全和桥梁建设费用的合理投资。
近年来，由于交通量的不断增加，大型超重车辆的不断出现，风载、地震荷载的重要性愈显突出等，导致实际与可能作用在桥梁结构上的荷载越来越复杂，这就为桥梁荷载的选定和分析造成了困难，常因初始设计荷载选定的滞后，而造成桥梁早期破坏或加固。
我国现行的公路桥涵设计通用规范（JTJ021-85）中，将作用在桥梁上的荷载分为三大类：1．永久荷载（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。
它包括结构重力、预加应力、土的重力及侧压力、混凝土收缩及徐变影响力，基础变位影响力和水的浮力。
2．可变荷载（活载）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和其他可变荷载。
基本可变荷载包括汽车荷载及其引起的冲击力，平板挂车（或履带车）荷载，人群荷载，离心力，以及所有车辆所引起的土侧压力。
其他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。
3．偶然荷载在设计使用期内，不一定出现，但一旦出现其值很大且持续时间较短的荷载，它包括船只或漂浮物撞击力，地震作用。
下面具体讲述各种荷载的意义：（一）永久荷载结构物的重力及桥面铺装、附属设备等外加重力均属结构重力，可按照结构的实际体积或设计时所假定的体积与材料密度计算。
作用在墩台上的土重力，土侧压力可参照《公路桥涵通用规范》（JTJ021-85）附录一、二和《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）附录二中规定计算。
对于预应力混凝土结构，预加应力在结构使用阶段设计时，应作为永久荷载计算其效应，计算时应考虑相应阶段的预应力损失；在结构承载能力极限状态设计时，预应力不作为荷载，而将预应力筋作为普通钢筋计入结构抗力。
2019荷载分类、代表值定义与各规范荷载组合
荷载分类及取值荷载分类类型代表值永久荷载例如结构自重、土压力，预应力等。
标准值偶然荷载例如爆炸力、撞击力等（自重是指材料自身重量产生的荷载（重力））标准值、组合值、频遇值或准永久值可变荷载例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等按建筑结构使用的特点确定荷载代表值定义荷载组合荷载代表值定义标准值荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载分布的特征值对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计金准期内的超越概率，能与该荷载组合值单独出现是的相应概率趋于一致的荷载值，或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
组合值=标准值×组合系数频遇值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越概率为规定频率的荷载值准永久值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值注：设计基准期，为确定设计可变荷载代表值而选定的时间参数。
建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的，如设计时所采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。
设计使用年限，设计使用年限是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需要进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。
基本组合永久荷载+可变荷载的组合承载能力荷极限状态偶然组合永久荷载+可变荷载+一个偶然荷载，以及偶然事件发生后受损结构整体稳定性验算时，永久荷载+可变荷载的组合载标准组合采用标准值或组合值为荷载代表值的组合组合正常使用极限状态频遇组合对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合准永久组合对可变荷载采用准永久值为代表值的组合使用状态、设计组合、适用计算及分项系数验算状态荷载效应组合适用计算抗力取值分项系数规范正常使用极限状态标准组合按地基承载力确定基底面积及埋深；按单桩承载力确定桩数；地基承载力特征值或单桩承载力特征值地基基础3.0.5.验算基础裂缝宽度准永久组合地基变形（含沉降、差异沉降、倾斜）（不计风荷载和地震作用）；分项系数1.0 挡墙、地基或滑坡稳定；基础抗浮稳定分项系数1.0承载能力极限状态基本组合确定基础或桩基承台高度；确定支挡结构截面；计算基础或支挡结构内力，确定配筋相应分项系数和验算材料强度；挡土墙压力及滑坡推力按单桩承载力确定桩数或布桩；基桩或复合基桩承载力特征值计算水平地震作用、风荷载作用下的正常使用标准组合桩基水平位移；验算坡地、岸边建筑桩基整体稳定（抗极限状态震设防区，应采用地震作用效应和荷桩基载效应标准自合）；3.1.7承台和桩基裂缝控制验算准永久组合桩基沉降或水平位移；承台和桩基裂缝控制验算承载能力极限状态基本组合计算桩基结构承载力、确定桩基尺寸和配筋；按地基承载力确定支护结构或构件的基础底面积及埋深；按单桩承载力确定桩数；基桩或复合基桩承载力特征值标准组合计算锚杆面积、锚杆杆体与砂浆的锚正常使用极限状态固长度、锚杆锚固体与岩土层的锚固长度；计算支护结构抗裂；边坡计算支护结构变形、锚杆变形及地基3.3.2准永久组合沉降（不计风荷载和地震作用）（相应限值为支护结构、锚杆或地基变形的允许值）承载能力极限状态基本组合确定支护结构截面、基础高度、计算基础或支护结构内力、确定配筋和验算材料强度分项系数1.0.。
建筑结构计算基本原则载荷分类及载荷代表值
2）结构的可靠性和可靠度的概念 结构可靠性——结构的安全性、适用性和耐久性的总 称。 结构可靠度——结构在规定时间内，在规定条件下，完成
预定功能的概率。 规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施 工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反
原来规定的使用情况。
结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠 性的定量描述。
（2）可变荷载标准值 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和 永久值系数按表1.1.1采用。
1）可变荷载准永久值 定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值 （总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。
可变荷载准永久值可表示为ψqＱk ，其中Ｑk为可变荷 载标准值，ψq为可变荷载准永久值系数。ψq值见表1.1.1。
1.1.2 荷载代表值
1.荷载代表值 定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况， 应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。 2.荷载标准值 定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概 率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。 设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参 数，一般取为50年。
（1）永久荷载标准值 永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重 量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体 积（或面积）的自重标准值确定。 对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构 有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。 [例] 取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25 kN/m3，则 截面尺寸为200×500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准 值为0.2×0.5×25=2.5kN/m。
第一讲
教学目标：
1. 了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 理解结构的功能及其极限状态的含义； 3. 能确定永久荷载、可变荷载的代表值。
建筑结构计算基本原则载荷分类及载荷代表值
教学目标：
1. 了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 理解结构的功能及其极限状态的含义； 3. 能确定永久荷载、可变荷载的代表值。
重点
1、荷载分类；荷载代表值； 2、结构的功能；结构功能的极限状态； 3、结构上的作用、作用效应和结构抗力。
难点
结构上的作用、作用效应和结构抗力。
§1.1 荷载分类及荷载代表值（2）结构的功能函数源自Z g (S , R) R S
(1.2.1)
实际工程中，可能出现以下三种情况
小 结：
1. 荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 永久荷载、可变荷载的代表值； 3. 作用效应、结构抗力的概念； 4. 结构的功能及其极限状态的含义。
作业布置：
预 习：思考题1.4、1.5； 思考题：1.1 、1.2 。
1.1.2 荷载代表值
1.荷载代表值 定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况， 应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。 2.荷载标准值 定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概 率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。 设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参 数，一般取为50年。
1.1.1 荷载分类
按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类： 1.永久荷载
永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不 随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。 如结构自重、土压力、预应力等。
2.可变荷载 可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随 时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。 3.偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大 且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。
可变荷载频遇值可表示为ψfＱk。其中ψf为可变荷载频
,荷载分类和荷载组合
3 荷载分类和荷载组合荷载分类和荷载代表值结构的荷载可分为以下三类：1，永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。
2，可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。
3，偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。
建筑结构设计时，对不同荷载应采纳不同的代表值。
对永久荷载应采纳标准值作为代表值。
对可变荷载应依照设计要求采纳标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
对偶然荷载应按建筑结构利用的特点确信其代表值。
确信可变荷载代表值时应采纳50年设计基准期。
荷载的标准值，应按本标准各章的规定采纳。
承载能力极限状态设计或正常利用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应按规定的荷载组合采纳荷载的组合值或标准值作为其荷载代表值。
可变荷载的组合值，应为可变荷载的标准值乘以荷载组合值系数。
正常利用极限状态按频遇组合设计时，应采纳可变荷载的频遇值或准永久值作为其荷载代表值；按准永久组合设计时，应采纳可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。
可变荷载的频遇值，应为可变荷载标准值乘以频遇值系数。
可变荷载准永久值，应为可变荷载标准值柔以准永久值系数。
荷载组合建筑结构设计应依照利用进程中在结构上可能同时显现的荷载，按承载能力极限状态和正常利用极限状态别离进行荷载组合，并应取各自的最不利的组合进行设计。
关于承载能力极限状态，应按荷载的大体组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采纳以下设计表达式进行设计：d d R S ≤0γ 式中：γ0——结构重要性系数，应按各有关结构设计标准的规定采纳；S d ——荷载组合的效应设计值；R d ——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计标准的规定确信。
荷载大体组合的效应设计值S d ，应从以下荷载组合值中取用最不利的效应设计值确信：1，由可变荷载操纵的效应设计值，应按下式进行计算：∑∑==++=mjniQik ci Li Qi k Q L Q Gjk Gj d S S S S 12111ψγγγγγ 式中：γGj——第j 个永久荷载的分项系数，应按本标准第条采纳；γQi ——第i 个可变荷载的分项系数，其中γQ1为主导可变荷载Q 1的分项系数，应按本标准第条采纳；γLi ——第i 个可变荷载考虑设计利用年限的调整系数，其中γL1为主导可变荷载Q 1考虑设计利用年限的调整系数；S Gjk ——按第j 个永久荷载标准值G jk 计算的荷载效应值；S qik ——按第i 个可变荷载标准值Q ik 计算的荷载效应值，其中S Q1k 为诸可变荷载效应中起操纵作用者；ψcj ——第i 个可变荷载Q i 的组合值系数； m ——参与组合的永久荷载数； n ——参与组合的可变荷载数。
新版《建筑结构荷载规范》主要修订10页word文档
《建筑结构荷载规范》GB50009-2019主要修订内容简介《建筑结构荷载规范》GB50009-2019的修订从2009年开始，到2019年5月28日发布，同年10月1日实施，再到10月中旬正式上架，经历的时间是够长的。
结合这次新版规范的培训，查阅相关资料以及个人的理解进行总结，仅供大家参考。
一、扩充荷载规范的涵盖范围和内容第1.0.4条，规范编制依据由《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2019改为《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2019，以便扩大设计范畴。
第1.0.4条，建筑结构设计中设计的作用包括直接作用（荷载）和间接作用。
前者是指分布或集中作用中结构上的力，习惯称之为荷载，如恒载、活荷载、风雪荷载等，后者是指引起结构变形的原因，如温度、收缩和徐变等。
现行荷载规范只涵盖直接作用，这次增加了温度作用后，规范内容覆盖了直接作用和间接作用。
根据工程建设标准体系，荷载规范属于通用设计标准，名称为“建筑结构荷载和间接作用规范”。
但本着尊重习惯、方便使用的原则，新的荷载规范名称保持不变。
修订后的荷载规范共有10章、10个附录。
其中增加l了“永久荷载”、“温度作用”和“偶然荷载”3章，增加了“消防车荷载考虑覆土厚度的折减系数”、“横风向及扭转风振的等效风荷载”和“高层建筑顺风向和横风向风振加速度计算”等3个附录。
二、荷载分类和组合1. 增加可变荷载考虑设计使用年限的调整系数设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。
主要体现在调整荷载设计值和耐久性两个方面。
《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153-2019）规定的建筑结构的设计使用年限如下表： 类别 设计使用年限（a ）示 例15 临时性建筑结构 225 易替换的结构构件 350 普通房屋和构造物 4 100 标志性建筑和特别重要的建筑结构 在强条第3.2.3条的荷载基本组合式中，增加可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，荷载基本组合公式改为：(1-1)(1-2)式中，、分别为永久荷载和可变荷载的分项系数；第i 个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数；、分别为永久荷载和可变荷载的效应值；可变荷载的组合系数。
分清荷载代表值、标准值、组合值、频遇值、准永久值、及设计值
分清荷载代表值、标准值、组合值、频遇值、准永久值、及设计值荷载代表值：设计中用以验算极限状态所用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值、准永久值。
组合值：对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值。
频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。
准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值、众值、中值、或某个分位值）。
在设计时除了采用能便于设计者使用的设计表达式外，对荷载仍应赋予一个规定的量值，即荷载代表值，荷载可根据不同的设计要求规定不同的代表值，以使之能更确切地反映它在设计中的特点。
荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值。
对永久荷载应该用标准值作为代表值，对可变荷载应根据设计要求用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值。
荷载标准值是荷载的基本代表值，其他代表值都可以在标准值的基础上乘以相应的系数后得出。
由于荷载本身的随机性，因而使用期间的最大荷载亦是随机变量，可以用其统计分布来描述，按照《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）的规定，标准值由设计基准期内最大荷载概率分布的某个分位值来确定（但未具体规定分位值，此为数理统计概念，可以简单理解为符合正态分布），设计基准期统一为50年。
当对荷载有足够的资料而有可能对其统计分布作出合理的估计时，取分位值作为荷载的代表值，原则上可取分布的特征值。
目前并非所有的荷载都能取得充分的的资料，根据工程实践协议一个公称值（Nominal value）作为代表值，以上两种方式确定的代表值统称为荷载标准值。
砼结构设计规范中主要谈谈材料方面的问题。
首先，砼强度等级的确定原则为：砼强度总体分布的平均值减去1.645倍标准差（保证率为95%，实际就是符合正态分布）。
【精品文档】荷载的代表值
【专业知识】荷载的代表值【学员问题】荷载的代表值？【解答】是结构或构件设计时采用的荷载取值，它包括标准值、准永久值和组合值等。
设计时应根据不同极限状态的设计要求来确定采用哪一种荷载值。
1.荷载标准值(G↓K、Q↓K)。
荷载的基本代表值，是结构设计按各类极限状态设计时所采用的荷载代表值。
2.荷载组合值(ψ↓qQ↓x)。
是当结构承受两个或两个以上可变荷载时，承载能力极限状态按基本组合设计及正常使用极限状态按短期效应组合设计所采用的荷载代表值。
3.荷载准永久值(ψ↓cQ↓K)。
是正常使用极限状态长期效应组合设计时所采用的荷载代表值。
因此，永久荷载只有标准值作为它的唯一代表值，而可变荷载的代表值则除了标准值外，还有组合值和准永久值。
结构自重的标准值，可按设计尺寸与材料的标准容重计算。
可变荷载的标准值Q↓K，应根据荷载的观测和试验数据，并考虑工程经验，按设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定，设计时可按《荷载规范》采用。
荷载组合值系数ψ↓c应根据两个或两个以上可变荷载在设计基准期内的相遇情况及其组合的最大荷载效应概率分布，并考虑结构构件可靠指标具有一致性的原则确定。
一般情况下，当有风荷载参与组合时，ψc取0.6;当没有风荷载参与组合时，ψc取1.0;对于高层建筑和高耸构筑物，其组合中风荷载效应的Ψ↓c均取1.0;在一般框架、排架结构的简化组合中，当参与组合的可变荷载有两个或两个以上，且其中包括风荷载时，ψ取0.85;其他情况，Ψ均取1.0。
荷载准永久值系数Ψ↓q是荷载准永久值与荷载标准值的比值。
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验算坡地、岸边建筑桩基整体稳定（抗震设防区，应采用地震作用效应和荷载效应标准自合）；
承台和桩基裂缝控制验算
准永久组合
桩基沉降或水平位移；
承台和桩基裂缝控制验算
承载能力极限状态
基本组合
计算桩基结构承载力、确定桩基尺寸和配筋；
正常使用极限状态
标准组合
按地基承载力确定支护结构或构件的基础底面积及埋深；
对可变荷载采用准永久值为代表值的组合
使用状态、设计组合、适用计算及分项系数
验算状态
荷载效应
组合
适用计算
抗力取值
分项系数
规范
正常使用极限状态
标准组合
按地基承载力确定基底面积及埋深；按单桩承载力确定桩数；
地基承载力特征值或单桩承载力特征值
地基基础3.0.5
验算基础裂缝宽度
准永久组合
地基变形（含沉降、差异沉降、倾斜）（不计风荷载和地震作用）；
分项系数1.0
承载能力极限状态
基本组合
挡墙、地基或滑坡稳定；
基础抗浮稳定
分项系数1.0
确定基础或桩基承台高度；
确定支挡结构截面；
计算基础或支挡结构内力，确定配筋和验算材料强度；挡土Leabharlann 压力及滑坡推力相应分项系数
正常使用极限状态
标准组合
按单桩承载力确定桩数或布桩；
基桩或复合基桩承载力特征值
桩基
3.1.7
分项系数1.0
?【
按单桩承载力确定桩数；
基桩或复合基桩承载力特征值
边坡
3.3.2
计算锚杆面积、锚杆杆体与砂浆的锚固长度、锚杆锚固体与岩土层的锚固长度；
计算支护结构抗裂；
准永久组合
计算支护结构变形、锚杆变形及地基沉降（不计风荷载和地震作用）（相应限值为支护结构、锚杆或地基变形的允许值）
承载能力极限状态
基本组合
确定支护结构截面、基础高度、计算基础或支护结构内力、确定配筋和验算材料强度
荷载组合
荷载组合
承载能力极限状态
基本组合
永久荷载+可变荷载的组合
偶然组合
永久荷载+可变荷载+一个偶然荷载，以及偶然事件发生后受损结构整体稳定性验算时，永久荷载+可变荷载的组合
正常使用极限状态
标准组合
采用标准值或组合值为荷载代表值的组合
频遇组合
对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合
准永久组合
定义
标准值
荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载分布的特征值
组合值
对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计金准期内的超越概率，能与该荷载单独出现是的相应概率趋于一致的荷载值，或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。组合值=标准值×组合系数
频遇值
对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越概率为规定频率的荷载值
荷载分类及取值
荷载分类
类型
代表值
永久荷载
例如结构自重、土压力，预应力等。
标准值
偶然荷载
例如爆炸力、撞击力等（自重是指材料自身重量产生的荷载（重力））
标准值、组合值、频遇值或准永久值
可变荷载
例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等
按建筑结构使用的特点确定
荷载代表值定义
荷载代表值
准永久值
对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值
注：设计基准期，为确定设计可变荷载代表值而选定的时间参数。建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的，如设计时所采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。
设计使用年限，设计使用年限是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需要进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。