道路桥梁荷载计算与设计方法
交通流 桥梁荷载计算
交通流桥梁荷载计算交通流桥梁荷载计算随着城市交通的发展和人口的增加，城市道路桥梁的设计和建设变得越来越重要。
在设计桥梁时，交通流荷载是一个必须考虑的重要因素。
本文将探讨交通流对桥梁的荷载产生的影响，并介绍桥梁荷载计算的相关内容。
交通流荷载是指由行驶车辆对桥梁产生的静载荷和动载荷。
静载荷是指车辆停止时对桥梁产生的荷载，动载荷是指车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
交通流荷载的计算需要考虑车辆类型、车辆速度、车辆重量以及车辆在桥梁上行驶的位置等因素。
在进行桥梁荷载计算时，首先需要确定设计交通流量。
设计交通流量是指在设计年内通过桥梁的最大车辆流量。
根据道路类型和所在位置的不同，设计交通流量有不同的计算方法。
通常，可以通过交通调查和统计数据来确定设计交通流量。
确定设计交通流量后，需要考虑不同类型车辆对桥梁的荷载影响。
不同类型的车辆对桥梁的荷载影响不同，常见的车辆类型包括轿车、客车、货车和特种车辆等。
对于不同类型的车辆，需要考虑车辆的重量、轴距、轴重和车辆行驶的速度等因素。
在进行桥梁荷载计算时，还需要考虑车辆行驶的位置对桥梁荷载的影响。
通常，桥梁的荷载是通过在桥面上布设传感器进行实测得到的。
根据实测数据，可以确定车辆在桥梁上行驶时对桥梁的荷载分布情况。
根据以上信息，可以进行桥梁荷载计算。
桥梁荷载计算的目标是确定桥梁在设计交通流量下的最大荷载。
通常，桥梁荷载计算可以采用静态方法或动态方法。
静态方法是指假设车辆静止在桥面上时对桥梁产生的荷载，动态方法是指考虑车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
静态荷载计算通常采用荷载模型进行计算。
荷载模型是根据实测数据和经验公式建立的数学模型，可以通过计算确定桥梁的荷载。
常见的荷载模型包括AASHTO荷载模型和欧洲规范荷载模型等。
动态荷载计算通常采用有限元方法进行计算。
有限元方法是一种数值计算方法，可以模拟车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
通过有限元分析，可以确定桥梁在不同车辆行驶速度下的荷载分布情况。
道路设计荷载
7.0
1.4
15.0
550KN汽车的平面尺寸
1.8 1.3 1.8 0.5
横向布置
图1-4-2 各级汽车的平面尺寸和平面布置（尺寸单位：m）
2020年6月28日星期日
8
验算荷载：偶然个别出现的平板挂车、履带车 ✓ 验算荷载的等级：
履带-50，挂车-80，挂车-100，挂车-120 ✓ 履带车顺桥向可多辆行驶，净距不小于50m，
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15
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17
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18
多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减。当桥涵设计 车道数≥2时，汽车荷载产生的效应 应该按表 6.0.6-2规定的多车道横向折减系数进行折减，但折 减后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。
2 120
60
3
120 60
3.6m 4.8m
1.2m
0.25m 0.25m 0.6m
0.6m 1.8m 0.6m
0.25m
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25
城－Ａ级车道荷载和城－Ｂ级车道荷载应按
均布荷载加一个集中荷载计算。
均布荷载和集中荷载的标准值应按桥梁的跨
径确定。
跨径2-２０m
城－Ａ级
✓ 计算弯矩，车道荷载的均布荷载标准值
5 160 80
3.6m
6.0m 18.0m
7.2m
0.6m
0.6m
0.25m 0.25m 1.2m
3.0m
1.8m
0.6m
0.6m
2020年6月28日星期日
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城－Ｂ级车辆荷载： 标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN
荷载种类及计算条件
荷载种类及计算条件荷载是指施加于建筑结构或其他构筑物上的外力或外荷，常用于分析和设计建筑、桥梁、道路、船舶等工程的强度和稳定性。
根据实际情况分析和选择合适的荷载种类和计算条件，可以确保结构的安全性和经济性。
本文将介绍常见的荷载种类及其计算条件。
一、荷载种类1.死荷载死荷载是指在结构使用和工作过程中始终存在的固定荷载，如自重、装修材料、固定设备等。
死荷载的大小与结构自身的质量和构造方式有关。
2.活荷载活荷载是指结构使用过程中人员、设备、货物等所有活动的荷载。
根据不同情况，活荷载可以分为移动活荷载和停止活荷载。
移动活荷载是指在结构上频繁移动的活荷载，如行人、车辆等。
停止活荷载是指在结构上停留的活荷载，如货物、设备等。
3.风荷载风荷载是指结构受到风力作用时所承受的荷载。
风荷载的大小与结构的外形、高度、地理位置、风速等有关。
一般需要根据当地的风速数据和结构的风荷载系数来进行计算。
4.雪荷载雪荷载是指结构受到积雪作用时所承受的荷载。
雪荷载的大小与结构的外形、地理位置、设计寿命等有关。
一般需要根据当地的雪厚度和结构的雪荷载系数来进行计算。
5.地震荷载地震荷载是指结构受到地震时所承受的荷载。
地震荷载的大小与地震的震级、地震波形、结构的设计地震参数等有关。
一般需要根据地震区域划分、地震烈度等级等来进行计算。
6.温度荷载温度荷载是指结构受到温度变化引起的热应力时所承受的荷载。
温度荷载的大小与结构的材料、尺寸、温度差等有关。
一般需要根据结构的热膨胀系数和温度差来进行计算。
二、荷载计算条件1.荷载标准荷载计算需要根据国家和地区的荷载标准进行。
常见的荷载标准有《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载标准》等。
2.荷载计算方法荷载计算方法包括静力计算方法和动力计算方法。
静力计算方法适用于荷载作用下结构的静力平衡条件，动力计算方法适用于考虑结构的动态响应。
3.荷载系数荷载系数是指荷载计算中所引入的系数，用于考虑各种不确定因素，以确保结构的安全性。
道路与桥梁工程中的荷载规范要求
道路与桥梁工程中的荷载规范要求在道路与桥梁工程中，荷载规范要求是至关重要的。
荷载规范是指针对不同类型的交通工具、载重条件和路况等因素而设定的一系列要求，旨在确保道路与桥梁结构的安全性和可靠性。
本文将从不同类型的荷载、荷载规范的制定和应用等方面进行讨论。
一、道路与桥梁工程中的荷载类型道路与桥梁工程中所承受的荷载类型多种多样，包括动态荷载和静态荷载。
动态荷载是指交通工具在行驶过程中所产生的载荷，如车辆重量及其运动引起的荷载。
静态荷载是指静止在桥梁上的荷载，如自身重量、雪、风等。
根据实际应用情况，道路与桥梁工程中的荷载可以分为移动荷载和静止荷载。
移动荷载主要包括汽车、卡车、公交车、火车等交通工具所产生的荷载，其特点是载荷大小和分布位置会随车辆类型和载重情况而变化。
静止荷载则是针对特定情况下的桥梁结构所考虑的设计荷载，如桥上设备、修建物的自重以及雪、风等自然因素所带来的荷载。
二、荷载规范的制定荷载规范的制定是基于大量的实测数据和工程经验，并结合结构设计的安全性要求以及国家法规进行的综合分析和研究。
荷载规范通常由国家或地区的交通运输主管部门制定，并定期修订与更新。
荷载规范的制定过程中需要考虑多种因素，如交通工具的类型、载重情况、行驶速度、道路和桥梁的状态等。
同时，还需要考虑到不同结构材料的特性以及工程的寿命和维护情况。
制定荷载规范的目的是为了保证道路与桥梁结构的安全可靠性，同时兼顾经济性和环境可持续性。
三、荷载规范的应用荷载规范的应用在道路与桥梁工程中具有重要的意义。
合理应用荷载规范可以确保工程的结构稳定性和安全性，减少事故和故障的发生，同时也能降低工程的维护成本。
在实际的工程设计中，工程师需要根据具体情况选择适用的荷载规范，并结合工程要求进行计算和分析。
对于不同的工程类型和使用环境，荷载规范的应用也会有所不同。
严格按照规范要求进行设计和施工，可以保证工程的性能达到预期要求，并且具有一定的抗灾能力。
四、荷载规范的更新和发展随着交通运输行业的发展和技术的进步，荷载规范也在不断更新和发展。
桥梁常用计算公式
桥梁常用计算公式桥梁是道路、铁路、水路等交通工程中非常重要的基础设施。
在设计和施工过程中，需要进行一系列的计算来保证桥梁的稳定性和安全性。
下面是桥梁常用的计算公式和方法，供参考：1.静力平衡计算桥梁的静力平衡是保证桥梁结构稳定的基础。
在计算静力平衡时，常用的公式有：-受力平衡公式：对于简支梁，ΣFy=0，ΣMa=0；对于连续梁，ΣFy=0，ΣMa=0。
-桥墩反力计算公式：P=Q+(M/b)，其中P为桥墩反力，Q为桥面荷载，b为桥墩底宽度。
2.梁的弯矩计算桥梁在受到荷载作用时，会出现弯矩。
常用的梁的弯矩计算公式有：-点荷载的弯矩计算公式：M=Px；- 面荷载的弯矩计算公式：M=qx^2/2；-均布载荷的弯矩计算公式：M=qL^2/83.梁的挠度计算挠度是指梁在受荷载作用时的变形程度。
常用的梁的挠度计算公式有：-点荷载的挠度计算公式：δ=Px^2/(6EI)；- 面荷载的挠度计算公式：δ=qx^2(6L^2-4xL+x^2)/24EI；-均布载荷的挠度计算公式：δ=qL^4/(185EI)。
4.桥梁的自振频率计算自振频率是指桥梁结构固有的振动频率。
常用的自振频率计算公式有：-单跨梁自振频率计算公式：f=1/2π(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L^2；-多跨梁自振频率计算公式：f=1/2π(π^2(EI/ρA)^0.5/L^2+Σ(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L_i^2)。
5.破坏形态计算桥梁在受到荷载作用时可能发生不同的破坏形态，常用的破坏形态计算公式有：-弯曲破坏计算公式：M=P*L/4；-剪切破坏计算公式：V=P/2；-压弯破坏计算公式：M=P*L/2；-压剪破坏计算公式：V=P。
6.抗地震设计计算在地震区设计的桥梁需要进行抗地震设计，常用的抗地震设计计算公式有：-设计地震力计算公式：F=ΣW*As/g；-结构抗震强度计算公式：S=ηD*ηL*ηI*ηW*A。
其中，ΣW为结构作用力系数，As为地震地表加速度，g为重力加速度，ηD为调整系数，ηL为长度和工况调整系数，ηI为体型和影响系数，ηW为材料和连接性能系数，A为结构抗震强度。
公路桥梁设计规范
公路桥梁设计规范公路桥梁是道路交通系统中不可或缺的重要组成部分。
为了确保公路桥梁的安全可靠，需要遵守一系列的设计规范。
本文将介绍公路桥梁设计规范的相关内容，包括桥梁类型、设计原则、结构设计、施工技术以及养护要求等方面。
一、桥梁类型公路桥梁的类型多种多样，根据桥梁的功能和形式可以分为以下几类：1. 梁式桥：梁式桥是指梁体直接承受载荷的桥梁，其中包括简支梁、连续梁、刚构梁等形式。
2. 拱式桥：拱式桥是由拱形结构支撑的桥梁，适合跨越较大跨径的桥梁。
3. 悬索桥：悬索桥是通过一条或多条悬索连接桥塔与桥面板的桥梁形式，具备良好的抗震性能。
4. 斜拉桥：斜拉桥是通过斜拉索连接桥塔和桥面板的桥梁形式，具有较好的力学性能和审美效果。
二、设计原则公路桥梁的设计需要遵循以下原则：1. 安全性原则：桥梁设计应以确保使用安全为首要目标，充分考虑承受荷载、抗震性能以及运行安全等因素。
2. 经济性原则：桥梁的设计应在满足基本功能和安全要求的前提下，尽可能减少造价和维护成本。
3. 可行性原则：桥梁设计应在不同工况下保持稳定，合理布置桥墩、桥台和支座等结构要素。
4. 美观性原则：桥梁设计应注重审美效果，与周围环境相协调，展现独特的艺术特色。
三、结构设计公路桥梁的结构设计应满足以下要求：1. 跨径确定：根据预计承受的荷载和地形条件，确定桥梁的跨径范围，并选择合适的桥型。
2. 荷载计算：根据设计目标和标准要求，计算桥梁的荷载大小和作用位置，确保结构稳定。
3. 断面设计：选择合适的断面形式，包括梁型、墩台形式等，满足结构强度和刚度要求。
4. 材料选择：合理选择桥梁结构所使用的材料，如混凝土、钢材等，确保结构的耐久性和抗腐蚀性。
四、施工技术公路桥梁的施工过程需要注意以下技术要求：1. 桥梁基础施工：桥梁基础的施工应按照设计要求进行，包括桩基、桥墩和桥台的施工工艺。
2. 桥梁上部结构施工：根据设计图纸，合理组织预制构件的制作和运输，并注意施工过程中的安全措施。
13桥梁设计和荷载计算
级
级
级
级
级
b.由车道荷载和车辆荷载组成
第一篇 总论
27
2.车道荷载的标准值
k k
车道 均布荷载标准值 qk=10.5kN/m（公路-I级）； 荷载 集中荷载标准值 180~360kN （公路-I级）
Pk kN
360 180
5
50
lm
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.公路-Ⅱ级车道荷载的标准
使用和技术要求
(1) 通航河流：应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方 便的河域。对于变迁性河流，根据具体条件，应多设几个通航孔。
(2) 平原区宽阔河流上的桥梁：通常在主河槽部分按需要布置较大 的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。
第一篇 总论
13
(3) 对于在山区深谷上、水深流急的江河上，或需在水库上修 桥时，应加大跨径，甚至采用特大跨径的单孔跨越。 (4) 从结构的受力特性考虑，合理地确定相邻跨之间的比例。 (5) 可以适当加大跨径避开不利的地质段。
特殊：
对于深埋基础，一般允许稍大一点的冲刷，使总跨径能适当减 小；
对于平原区稳定的宽滩河段，流速较小、漂流物少、主河槽较 大，可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩，但必须慎重校核， 压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。
第一篇 总论
12
2、桥梁的分孔
原则：在满足使用和技术要求的前提下，使上、下部结构的总造价趋 于最低。
7
基础变位作用
用
8
9
汽车荷载 汽车冲击力
分
10
11
汽车离心力 汽车引起的土侧压力
12
人群荷载
农村道路桥梁设计荷载标准
农村道路桥梁设计荷载标准一般遵循国家相关规定，包括《公路桥梁设计规范》（GB 50010-2010）和《公路桥梁荷载规范》（JTG/T D60-01-2004）等。
这些标准主要考虑了桥梁的使用年限、交通量、车辆类型、地形地貌、气候条件等因素，根据这些因素进行了荷载标准的设计。
具体来说，农村道路桥梁设计荷载标准一般包括以下几个方面：
1. 车辆荷载：考虑到农村地区的交通量和车辆类型较少，一般会根据当地实际情况确定设计荷载标准，包括轻型车辆、中型车辆和重型车辆等。
2. 自然荷载：考虑到桥梁所处地区的地形地貌、气候条件等因素，会考虑自然荷载，包括风荷载、地震荷载、雪荷载等。
3. 桥梁使用年限：根据桥梁的使用年限确定设计荷载标准，以确保桥梁在设计寿命内能够安全使用。
4. 桥梁结构类型：不同类型的桥梁结构，比如梁式桥、拱桥、悬索桥等，会有不同的设计荷载标准。
总的来说，农村道路桥梁设计荷载标准是根据当地实际情况和国家相关规定进行综合考虑和确定的，以确保桥梁的安全使用和可靠性。
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道路桥梁荷载计算与设计方法
摘要：桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称。
本
文依托实测车辆的统计数据，对桥梁车辆设计荷载进行了研究和分析，为公路桥
梁荷载设计理念和设计方法的逐步完善实现科学化和合理化。
关键词：设计荷载；公路桥梁；荷载效应；分项系数
前言
桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称，包括恒载、活载和其他荷载。
包括铁路列车活载或公路车辆荷载，及它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力（铁路列车）、制动力或牵引力，人群荷载，及由列车
车辆所增生的土压力等。
在公路桥上行驶的车辆种类很多，而且出现机率不同，
因此把大量出现的汽车排列成队，作为计算荷载；把出现机率较少的履带车和平
板挂车作为验算荷载。
车辆活载对桥梁结构所产生的动力效应中，铅直方向的作
用力称冲击力、它使桥梁结构增加的挠度或应力对荷载静止时产生的挠度或应力
之比称为动力系数μ，也称冲击系数。
最近的研究成果把动力系数分为两部分：
一为适用于连续完好的线路部分μ1；另一为受线路不均匀性影响部分μ2。
动力
系数则为μ1与μ2之和。
在计算公式中，除考虑桥梁的跨度外，反映了车辆的运
行速度和桥梁结构的自振频率。
公路桥梁汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击
系数，平板挂车和履带车不计冲击力。
1 公路桥梁荷载标准
2004 年修订的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）采用车道荷载形式。
2004 版公路桥梁荷载标准中规定：汽车荷载修改调整为车道荷载的模式，废
除车队荷载计算模式。
并且提出车道荷载的均布荷载kq和集中荷载KP 的标准值
2 荷载效应计算
2.1 影响线计算
桥梁结构必须承受桥面上行驶车辆时的移动荷载的作用，结构的内力也随作
用点结构上的变化而变化。
所以需要研究并确定其变化范围和变化规律和内力的
最大值此过程中作为设计标准。
因此，需要确定的是荷载最不利位置和最大值。
首先要确定在移动荷载作用下，结构内力的变化规律，将多种类型的移动荷载抽
象成单位移动荷载P=1 的最简单基本形式。
只要经过清楚地分析内力变化规律，
其他类型的荷载就可以根据单位移动荷载作用下的结构内力变化规律叠加原理求出。
影响线是内力（或支座反力）在移动单位荷载的作用下的引起的变化规律的
图形。
所以，影响线是研究车辆荷载等移动荷载作用下桥梁结构内力最大值的基
本工具。
初步选定对周围环境的影响的工程规模及结构类型、使用要求、材料情况、施工条件、造价等因素，根据路基地质条件，几种可供考虑的路基处理方案。
勘察工作提供的资料一般仅作一般性的对软土描述，土的物理力学组成状况性质
指标没有提供。
结构力学中认为影响线是一个指向不变的单位集中荷载沿结构移
动时某一量值变化规律图形。
实际上，影响线是以荷载位置为变量的某量值的函数。
F＝f（x，y，z）（1）
有限元法目前被公认是求解工程中所遇到的各种问题的有效通用方法，实际上，其应用范围还要广泛得多。
桥梁结构影响线一般采取此种方法。
2.2 横向分布系数计算
计算原理是用一个近似的影响面去代替精确的影响面。
荷载横向分布的原理
可以归纳如下：（1）建立在用一个近似的内力影响面去代替精确的内力影响面
的基础上。
近似内力影响面可用变量分离得到，其坐标η（x，y）=η1（x）*η2（y）；（2）梁桥空间结构近似计算中，“荷载横向分布”仅仅是借用的概念，其
本质是“内力”的横向分布。
原因是在变量分离后在计算式的表现形式上成了“荷载”横向分布；（3）只有在一些特殊的条件下，比如常截面的简支梁桥承受按正弦
曲线沿桥跨分布的荷载时才存在确切的荷载横向分布。
荷载横向分布常用的方法：杠杆原理法：将桥面板看成忽略了与主梁之间横向联系的支承在主梁上的简直梁
或悬臂梁；正交异性板法：换算成弹性平板来求解主梁和横隔梁的刚度。
修正偏
心受压法：考虑横隔梁刚性很大的主梁的抗扭影响；刚性横梁法：假定横隔梁变
形后保持直线，刚性无限大；刚接板法：把相邻主梁之间的联系视为刚性链接，
传递剪力和弯矩。
3 桥梁荷载设计问题
目前桥梁设计中存在的主要问题是桥梁载重能力设计不足。
桥梁在载重力有
两种极限状态：承载能力和正常使用。
由于承载能力不足，结构整体或某部位的
稳定性在超出桥梁的承载极限后就会受到破坏，桥梁混凝土构件在重复荷载的情
况下会超出疲劳极限而丧失稳定性。
目前，在桥梁设计中有些规范不予考虑对于
重复荷载产生的破坏，这样规定使得桥梁主梁设计非常有效，但是直接忽视重复
荷载在桥梁其他部分设计，非常不利于桥梁安全性和年久性。
3.1 加强管理
目前桥梁超载问题要尽量避免，在我国大体上有三种桥梁超载现象：一是一
些老桥梁超龄负载运营，较早时期修建的；二是车流量超过了设计上限的桥梁在
实际使用过程中；三是违规超载现象，这种现象只有个别车辆存在。
为了计算方便，均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。
城市桥梁中，占绝大大多数的是低于50m 跨度的荷载连续的中小型跨度桥，应该5～50m
跨度桥梁按照荷载的内插方法，具体的参照《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）来考虑。
3.2 耐久性问题
在建造和使用桥梁的过程中，因为其基本功能导致，桥梁要能抵抗住包括有
害化学物质和自然环境（如以及台风、地震）以及人为因素等作用的影响。
另外，在桥梁使用过程中，其材料将会日趋衰退导致功能减退，导致了桥梁各部分存在
不同程度的损坏。
据不完全统计，除上述原因，影响桥梁结构耐久性的问题根源
是设计。
4 桥梁作用效应组合
根据极限承载能力来设计荷载组合，有以下几种组合方式：组合Ⅰ，基本可
变荷载与永久荷载组合；组合Ⅱ，基本可变荷载与永久荷载组合加上可变荷载；
组合Ⅲ，基本可变荷载与永久荷载组合加上偶然荷载（由于船只或漂浮物碰撞而
引起）；组合Ⅳ，城市桥梁在施工过程中，可以利用施工中可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群等由于施工而产生的荷载进行组合；组合Ⅴ，城市桥梁
在设计时承受的永久荷载，例如由于重力、预加力、地震等原因产生的荷载相互
作用组合在一起组合方式。
桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应方向
相同时：组合Ⅰ： 1.2SQ+1.4S'Q1 ；组合Ⅱ：
1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2：但是，如果桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生
的效应不同：组合Ⅰ：0.9SQ+1.4S'Q1；组合Ⅱ：0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。
其中结
构重要性系数为标准值、频域值、分项系数以及组合系数等，此内容在进行公路
桥梁设计时，自由度和灵活度设计宽泛一些。
参考文献：
[1]王大伟.我国公路桥梁设计中车辆荷载标准的发展历程[J].交通标准化，2005.
[2]贡金巍.工程结构可靠性设计原理[M].北京：机械工业出版社，2007.。