桥梁上的作用和效应组合
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第3讲第一篇第三章作用(二)可变作用
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
制动力计算规定：
• 1、一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值为车道 荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。 • 但公路—I级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165kN； • 公路—Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 90kN；。 • 同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计 车道制动力标准值的两倍； • 同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍； • 同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。 • 2、汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力） 计算，并应按表3-13的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵 向力的加载长度进行纵向折减。
主讲人 ： 王丽荣
（八）流水压力
• 1、计算：标准值 • 2、桥墩形状系数：
桥 墩 形 状 方形桥墩 矩形桥墩（长边与水流平行） 圆形桥墩
Fw KA
V5 1.3 0.8 桥 墩 形 状 尖端形桥墩 圆端形桥墩 K 0.7 0.6
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
（3）计算：粗略近似 • A、支座的冲击力，按相应的桥梁取用。 • B、汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以 冲击系数μ。 • C、理论上应与结构自振频率有关，冲击系数μ可按下 式计算： • 当f＜1.5HZ时， μ=0.05 • 当1.5HZ≤f≤14HZ时， μ=0.1767lnf—0.0157 • 当f＞14 HZ时 μ=0.45 • 式中： f——结构基频（HZ）。结构基频宜采用有限 元方法计算
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
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
第三章 桥梁的作用及其效应组合
(2)连续梁桥结构的基频可按下列公式计算:
13.616 EI c f1 = mc 2πl 2 23.651 EI c f2 = mc 2πl 2
计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和 剪力效应时,采用 f 1 ;计算连续梁的冲击力 引起的负弯矩效应时采用 f 2 .
3)拱桥结构的基频可按下列公式计算:
3)车道荷载的特点
(1)车道荷载的形式简明.在内力影响线上加载只 要已知影响线面积与最大坐标值就可以,加载手续简 单,电算和手算工作量均减少; (2)通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式 可以解决大,中,小不同跨径的活载设计标准,例如 均布荷载的集度在某跨径区段可采用跳跃变化以满足 不同跨径的要求; (3)车道荷载中的集中荷载可采用双值,以满足弯 矩和剪力计算的不同要求;
作用的分类与代表值编号作用分类作用名称永久作用结构重力包括结构附加重力可变作用汽车荷载汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风力15流水压力16冰压力17温度作用均匀温度和梯度温度18支座摩阻力19波浪力20偶然作用地震作用21船舶或漂流物的撞击作用22汽车撞击作用表1315作用代表值representativevalueaction结构或结构构件设计时针对不同设计目的所采用的各种作用规定值它包括作用标准值准永久值和6作用标准值characteristicvalueaction结构或结构构件设计时采用的各种作用的基本代表值
12) 分项系数 partial safety factor 为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设 计表达式中采用的系数.分作用分项系数和抗力 分项系数两类. 13)作用效应组合 combination of action effects 结构上根据不同的设计状况采取的几种作用分 别产生的效应的叠加.
桥梁结构上作用和作用效应
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）
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）
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,与桥梁寿命关系
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
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。
作用标准值（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。
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
第二节 永久作用
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。
第四章 桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
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）
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,与桥梁寿命关系
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
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。
作用标准值（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。
15 汽车制动力 流水压力，冰压力，支座摩阻力
16 流水压
汽车制动力，流水压力
19 支座摩阻力
汽车制动力
第二节 永久作用
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。
第四章 桥梁结构上的作用和作用效应
作用与荷载
裂缝
作用的种类、型式、大小的确定是否得当?
桥梁工程第十二章 桥 台 计 算
第一节 重力式桥台的计算
(1)在桥跨结构上布置车辆荷载，设温度下降，制动力向桥 孔方向，并考虑台后土侧压力(图12-1a)。 (2)在台后破坏棱体上布置车辆荷载，设温度下降，并考虑 台后土侧压力(图12-1b)。 (3)在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载(当桥 台尺寸较大时，还要考虑在桥跨结构上、台后破坏棱体上 和桥台上同时布置车辆荷载的情况)，设温度下降，制动 力向桥孔方向，并考虑台后土侧压力(图12-1c)。
第一节 重力式桥台的计算
图12-3 拱桥桥台后的作用
第一节 重力式桥台的计算
2.作用效应组合 (1)上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 +混凝土收缩作用(此组合是验算地基承受永久作用时的合 力偏心距)。 (2)上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥 跨结构上的汽车荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩影 响作用。 (3)上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥 跨结构上的汽车荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩作 用+向路堤方向的制动温度上升作用。
第一节 重力式桥台的计算
(6)上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 (包括作用在破坏棱体上的汽车荷载所引起的土侧压力)+ 支座摩阻力。
图12-2 拱桥桥跨上的作用
第一节 重力式桥台的计算
(7)上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 (包括作用在破坏棱体上的汽车荷载所引起的土侧压力)+ 温度影响力。 (二)拱桥桥台的作用布置及组合 1.作用布置(只考虑顺桥向) (1)在桥跨结构上布置车辆荷载，使拱脚水平推力Ｈp达到 最大值，设温度上升，制动力向路堤方向，并考虑台后土 侧压力，拱圈材料收缩力(图12-2)。 (2)在台后破坏棱体上布置车辆荷载，设温度下降，并考虑 台后土侧压力，拱圈材料收缩力(图12-3)。
桥梁工程教案
桥梁工程教案编号：1板书设计：例如：桥梁的组成和分类简图：桥梁的组成桥梁由四个基本部分组成：(1).上部结构(2).下部结构解释：桥梁的计算跨径是指支座中到中的距离。
(3).桥梁支座(4) 附属设施几个基本概念：思考：为什么设计桥梁时要用计算跨径？(1)标准跨径：(2)计算跨径：(3)桥梁全长：(4)桥梁高度：题目（教学章、节或主题）：桥梁规划和设计原则1 桥梁设计的基本要求；2 设计资料的调查收集；3 桥梁的设计步骤；4 桥梁平、纵、横设计布置教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握桥梁平、纵、横设计布置；桥梁的设计步骤；熟悉桥梁设计的基本要求；了解设计资料的调查收集；教学内容（注明：* 重点# 难点？疑点）：1 重点：桥梁设计的基本要求：桥梁设计必须“按照安全、适用、经济、美观和有利环保”的原则进行，同时还要考虑建造技术的先进性以及可持续发展的要求。
桥梁纵断面设计主要内容有：桥梁总跨径的拟定、对桥梁进行分孔、确定桥面标高与桥下净空、桥上与桥头引道纵坡的设置等。
桥梁的横断面是桥面宽度等组成的，桥面宽度由行车和行人的交通需要来决定。
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第3.3.1条规定各级公路桥涵净空的建筑界限及其他各项规定；桥梁的线型及桥头引道的平面布置原则能使车辆平稳舒适地通过。
2 难点桥梁平、纵、横综合设计布置3 疑点新旧规范的区别在那里？板书设计：例如桥梁规划和设计原则简图 PPT图片1 桥梁设计的基本要求；2 设计资料的调查收集；3 桥梁的设计步骤；4 桥梁平、纵、横设计布置解释：桥梁纵断面设计的内容具体如何来考虑。
思考：如何设计新型桥梁结构？题目（教学章、节或主题）：桥梁设计作用和作用效应组合1 桥梁设计作用2 桥梁作用效应组合城市桥梁设计荷载及其组合教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1 掌握永久作用，可变作用，偶然作用、桥梁作用效应组合2 熟悉公路一I级和公路一Ⅱ级两个等级3 了解城市桥梁设计荷载及其组合；教学内容（注明：* 重点# 难点？疑点）：1 重点：永久作用，可变作用，偶然作用、桥梁作用效应组合2 难点公路一I级、公路一Ⅱ级与汽超-20、汽-20荷载对比3 疑点公路一I级与汽超-20算出的内力对比相差多少？桥面系一、桥面铺装二、排水设施三、伸缩装置四、桥跨结构与路堤的衔接简图 PPT图片解释：桥面铺装的作用是什么；图：毛勒伸缩装置构造（尺寸单位：cm）思考：伸缩装置设在何位置？题目（教学章、节或主题）：板桥的设计与构造1 板桥的类型及其特点；2 简支板桥的构造；3 斜交板桥的受力特点与构造。
第三章 桥梁上的作用
Ic
mc
结构跨中截面的截面惯性矩； 结构跨中处的单位长度质量； 结构跨中处延米结构重力。
G
连续梁桥的结构基频计算公式如下：
13.616 EI c f1 2 l 2 mc 23.651 EI c f2 2 2 l mc
注意： 计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用 计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用
6.正常使用极限状态作用短期效应组合：
m n
Ssd SGik 1 j SQjk
i 1 j 1
Ssd
作用短期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击 力）取0.7，人群荷载取1.0，风荷载取0.75，温度梯度 作用取0.8，其他作用取1.0；
1 j
结构重要性系数(Coefficient for importance of a structure)：对不同安全等级 的结构，为使其具有规定的可靠度而采用的作用效应附加的分项系数；
对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取为1.1、1.0和0.9；
桥涵的抗震设计不考虑结构的重要性系数。
3.在作用效应组合时应注意，各种作用并非同时作用于桥涵上，故应根据作用
制动力的作用点在桥面以上1.2m处，在计算墩台时，可移至支座铰中心或支 座底座面上；计算刚构桥、拱桥时可移至桥面上，但不计因此而产生的竖向力 和力矩。
设有板式橡胶支座的简支梁、连续桥面简支梁或连续梁排架式柔性墩台，应 根据支座与墩台的抗推刚度集成情况分配和传递制动力。 设有板式橡胶支座的简支梁刚性墩台，按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚 度分配制动力。
车辆荷载的横向布置如下图所示：行车道宽度与设计车道 Nhomakorabea的关系：
1-3桥梁上作用与效应组合
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3.2 永久作用
永久作用应采用标准值作为代表值。 3.2.1 结构自重（包括桥面铺装、附属设备等附加重力） 其标准值可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计 算确定。
材料种类 钢、铸钢 铸铁 钢筋混凝土或预应力混凝土 混凝土或片石混凝土 浆砌块石或料石 浆砌片石 干砌块石或片石 重力密度 （kN/m3） 78.5 72.5 25～26 24 24～25 23 21 材料种类 沥青混凝土 沥青碎石 碎（砾）石 填土 填石 石灰三合土、石灰土 重力密度 （kN/m3） 23～24 22 21 17～18 19～20 17.5
C= H H + 3h ⋅ 3 H + 2h
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（3）当β=0°时，破坏棱体破裂面与竖直线间 夹角θ的正切值可按下式计算：
tan θ = − tan ω +
( cot ϕ + tan ω )( tan ω − tan α )
D ( 2n − 1) b= n
当D > 1.0m时，作用在每一柱上的土压力计算宽度可按 下式计算：
n ( D + 1) − 1 b= n
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n
n n n n n n
6）压实填土重力的竖向和水平压力强度标准 值，可按下式计算： 竖向压力强度： qV=γh 水平压力强度： qH=λγh λ=tan2（45°-φ/2） 式中： h——计算截面至路面顶的高度（m）； λ——侧压系数。
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3.2 永久作用
永久作用应采用标准值作为代表值。 3.2.1 结构自重（包括桥面铺装、附属设备等附加重力） 其标准值可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计 算确定。
材料种类 钢、铸钢 铸铁 钢筋混凝土或预应力混凝土 混凝土或片石混凝土 浆砌块石或料石 浆砌片石 干砌块石或片石 重力密度 （kN/m3） 78.5 72.5 25～26 24 24～25 23 21 材料种类 沥青混凝土 沥青碎石 碎（砾）石 填土 填石 石灰三合土、石灰土 重力密度 （kN/m3） 23～24 22 21 17～18 19～20 17.5
C= H H + 3h ⋅ 3 H + 2h
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（3）当β=0°时，破坏棱体破裂面与竖直线间 夹角θ的正切值可按下式计算：
tan θ = − tan ω +
( cot ϕ + tan ω )( tan ω − tan α )
D ( 2n − 1) b= n
当D > 1.0m时，作用在每一柱上的土压力计算宽度可按 下式计算：
n ( D + 1) − 1 b= n
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n
n n n n n n
6）压实填土重力的竖向和水平压力强度标准 值，可按下式计算： 竖向压力强度： qV=γh 水平压力强度： qH=λγh λ=tan2（45°-φ/2） 式中： h——计算截面至路面顶的高度（m）； λ——侧压系数。
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5
50
lm
计算剪力效应时，集中荷载标 准值PK应乘以1.2的系数
12
第二节 可变作用
车辆荷载：一辆总重550kN的标准车
13
第二节 可变作用
加载方式的实例——一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载
方式的确定
➢ 加载方式：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
影响线竖标
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
2.00E+00
1.00E+00
0.00E+00 0
-1.00E+00
10
20
30
40
50Βιβλιοθήκη 607080
-2.00E+00
-3.00E+00
-4.00E+00 -5.00E+00
41单元末端（中跨跨中）弯矩影响线图
14
第二节 可变作用
各级公路的汽车荷载等级
公路等级
高速公路
各级公路桥涵的汽车荷载等级
一级公路
8
第一节 永久作用
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。 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
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
17
第二节 可变作用
大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000 L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
10
第二节 可变作用 1. 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 ➢ 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁
结构的整体计算 ➢ 车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局
部加载
11
第二节 可变作用
车道荷载的标准值
P k kN
360 180
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施） ➢ 土的重力 ➢ 土侧压力 ➢ 预加应力 ➢ 混凝土收缩徐变影响 ➢ 基础变位影响 ➢ 水的浮力等
7
第一节 永久作用
3.计算
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施）：G=V×g ➢ 土的重力：G=V×g ➢ 土侧压力：见规范 ➢ 预加应力：两种典型的计算方法 ➢ 混凝土收缩徐变影响：见规范 ➢ 基础变位影响：手算或者电算，考虑多种不同组合 ➢ 水的浮力： 见规范
9
的。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。
第二节 可变作用
1.定义：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与 平均值相比不可忽略的作用。
2.主要类型
➢ 汽车荷载 ➢ 汽车冲击力 ➢ 汽车离心力 ➢ 汽车引起的土侧压力 ➢ 汽车制动力 ➢ 人群荷载 ➢ 风荷载 ➢ 流水压力 ➢ 冰压力 ➢ 温度（均匀温度和梯度温度）作用 ➢ 支座摩阻力
桥梁上的作用和效应组合
1
第三章 桥梁上的作用
第一节 永久作用 第二节 可变作用 第三节 偶然作用 第四节 作用效应组合
2
第三章 桥梁上的作用
序言
1.作用的定义：是引起桥涵结构反应的各种原因的统称。 2.作用的确定与选用(种类、型式、大小)须考虑以下因素
作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁的安全，也关 系到桥梁建设的投资
19
第二节 可变作用
2.汽车冲击力
② 冲击系数μ的计算
✓ 当f＜1.5Hz时， ＝0.05 ✓ 当1.5Hz≤f≤14Hz时，＝0.1767f－0.0157 ✓ 当f＞14Hz时，＝0.45
f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算 例如：简支梁的计算公式
二级公路
三级公路
汽车荷载等级 公路—I 级
公路—I 级
公路—Ⅱ级
注：①二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I 级汽车荷载。
公路—Ⅱ级
四级公路 公路—Ⅱ级
15
第二节 可变作用
桥涵设计车道数
16
第二节 可变作用
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
18
第二节 可变作用
2.汽车冲击力
① 冲击作用、冲击系数μ的基本概念
➢ 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等 原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力 效应称为冲击作用。
➢ 在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应 的增大系数——冲击系数μ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车 荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
序言
4.按其作用的性质不同分类
➢ 直接作用：是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等 ➢ 间接作用：是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等
5.按随时间的变化情况分类
➢ 永久作用 ➢ 可变作用 ➢ 偶然作用
5
第三章 桥梁上的作用
序言
6.按照对结构的反应分类
➢ 静态作用 ➢ 动态作用
7.《89规范》一直用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结 构反应的所有原因；永久作用称为恒载，将可变作用中 对桥涵结构影响程度较大的几种称为活载。 按新规范，荷载仅表示施加于结构上的直接作用。
6
第一节 永久作用
1.定义：在结构使用期内，量值不随时间变化或其变化值与平 均值相比可以忽略不计的作用。
2.主要类型
桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用 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
3
第三章 桥梁上的作用
序言
3.特点 ➢ 荷载标准并不是一成不变的 ➢ 作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂 ➢ 对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
4
第三章 桥梁上的作用
50
lm
计算剪力效应时，集中荷载标 准值PK应乘以1.2的系数
12
第二节 可变作用
车辆荷载：一辆总重550kN的标准车
13
第二节 可变作用
加载方式的实例——一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载
方式的确定
➢ 加载方式：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
影响线竖标
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
2.00E+00
1.00E+00
0.00E+00 0
-1.00E+00
10
20
30
40
50Βιβλιοθήκη 607080
-2.00E+00
-3.00E+00
-4.00E+00 -5.00E+00
41单元末端（中跨跨中）弯矩影响线图
14
第二节 可变作用
各级公路的汽车荷载等级
公路等级
高速公路
各级公路桥涵的汽车荷载等级
一级公路
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第一节 永久作用
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。 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
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
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第二节 可变作用
大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000 L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
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第二节 可变作用 1. 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 ➢ 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁
结构的整体计算 ➢ 车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局
部加载
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第二节 可变作用
车道荷载的标准值
P k kN
360 180
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施） ➢ 土的重力 ➢ 土侧压力 ➢ 预加应力 ➢ 混凝土收缩徐变影响 ➢ 基础变位影响 ➢ 水的浮力等
7
第一节 永久作用
3.计算
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施）：G=V×g ➢ 土的重力：G=V×g ➢ 土侧压力：见规范 ➢ 预加应力：两种典型的计算方法 ➢ 混凝土收缩徐变影响：见规范 ➢ 基础变位影响：手算或者电算，考虑多种不同组合 ➢ 水的浮力： 见规范
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的。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。
第二节 可变作用
1.定义：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与 平均值相比不可忽略的作用。
2.主要类型
➢ 汽车荷载 ➢ 汽车冲击力 ➢ 汽车离心力 ➢ 汽车引起的土侧压力 ➢ 汽车制动力 ➢ 人群荷载 ➢ 风荷载 ➢ 流水压力 ➢ 冰压力 ➢ 温度（均匀温度和梯度温度）作用 ➢ 支座摩阻力
桥梁上的作用和效应组合
1
第三章 桥梁上的作用
第一节 永久作用 第二节 可变作用 第三节 偶然作用 第四节 作用效应组合
2
第三章 桥梁上的作用
序言
1.作用的定义：是引起桥涵结构反应的各种原因的统称。 2.作用的确定与选用(种类、型式、大小)须考虑以下因素
作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁的安全，也关 系到桥梁建设的投资
19
第二节 可变作用
2.汽车冲击力
② 冲击系数μ的计算
✓ 当f＜1.5Hz时， ＝0.05 ✓ 当1.5Hz≤f≤14Hz时，＝0.1767f－0.0157 ✓ 当f＞14Hz时，＝0.45
f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算 例如：简支梁的计算公式
二级公路
三级公路
汽车荷载等级 公路—I 级
公路—I 级
公路—Ⅱ级
注：①二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I 级汽车荷载。
公路—Ⅱ级
四级公路 公路—Ⅱ级
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第二节 可变作用
桥涵设计车道数
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第二节 可变作用
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
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第二节 可变作用
2.汽车冲击力
① 冲击作用、冲击系数μ的基本概念
➢ 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等 原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力 效应称为冲击作用。
➢ 在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应 的增大系数——冲击系数μ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车 荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
序言
4.按其作用的性质不同分类
➢ 直接作用：是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等 ➢ 间接作用：是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等
5.按随时间的变化情况分类
➢ 永久作用 ➢ 可变作用 ➢ 偶然作用
5
第三章 桥梁上的作用
序言
6.按照对结构的反应分类
➢ 静态作用 ➢ 动态作用
7.《89规范》一直用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结 构反应的所有原因；永久作用称为恒载，将可变作用中 对桥涵结构影响程度较大的几种称为活载。 按新规范，荷载仅表示施加于结构上的直接作用。
6
第一节 永久作用
1.定义：在结构使用期内，量值不随时间变化或其变化值与平 均值相比可以忽略不计的作用。
2.主要类型
桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用 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
3
第三章 桥梁上的作用
序言
3.特点 ➢ 荷载标准并不是一成不变的 ➢ 作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂 ➢ 对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
4
第三章 桥梁上的作用