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。
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
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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
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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
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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
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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
桥梁工程桥梁的设计设计荷载
横向折减的含义是：在多车道(或多线)桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构 产生某种最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置 的可能性大小。显然，车道数越多，可能性(即同时出现最不利加载的几 率)越小。
当桥涵设计车道数≥2时，汽车荷载产生的效应 应 该按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。
第一节 作用分类和作用代表值
需要注意的是:
有些作用是设计铁路桥所特有的，如列车横向摇摆力、 牵引力等；
有些作用仅在一本规范中列出，如公路规范中的支座摩 阻力，但在按另一本规范设计桥梁时，可视情况加以采用。
另外，在设计公铁两用桥时，目前的设计实践是：在铁 路荷载的基础上，增加公路桥全部活载的75％；但对仅承受 公路活载的构件，应计及全部公路活载。
我国铁路桥梁设计规范仍基于容许应力法，其各类 荷载的代表值相当于上述标准值，没有规定频遇值和 准永久值。
第一节 作用分类和作用代表值
作用的分类不是绝对的! 例如，铁路钢梁桥的水平联结系(见第六章)主要承受风力和制 动力，在设计水平联结系时，就该视风力和制动力为活载而非 附加力。
设计基准期(design reference period) 简单地讲，它就是在确定某些作用(这些作用的最大值
对铁路桥梁，仅考虑横向折减。
双线桥的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活 载之和的90％(相当于横向折减系数取0.9);
三线及三线以上者应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。
4 车辆活载的加载
加载就是按最不利原则布置标准活载，通过结构分 析计算桥梁活载效应(内力、应力和位移、变形等)的 最不利值。
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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（Permanent action） – 可变作用（Variable action） – 偶然作用（Accidental action） 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。
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
2019/2/8
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
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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φ1
基 本 可 变 荷 载其 他 可 变 荷 载
（铁路）桥梁荷载 主力 恒载 活载
2019/2/8 李亚东: 桥梁工程概论 第三章 5
附加力
特殊荷载Biblioteka 术语解释（续） 作用效应（Effect of an action）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（Design value of an action effect）作 用标准值效应与分项系数的乘积。 分项系数（Partial safety factor）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 项系数和抗力分项系数。 作用效应组合（Combination for action effects）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（Coefficient of combination for action effects）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
李亚东: 桥梁工程概论 第三章 6
2019/2/8
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。
第三章 桥梁的设计荷载
荷载的种类、型式、大小的确定是否得当，既
关系到桥梁建设的投资，也关系到桥梁的安全 特点
本章内容：介绍各类荷载及其组合的基本概念
– 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
和计算方法，实际设计时荷载取值按《铁路桥 涵设计基本规范》和《公路桥涵设计通用规范》 计算 结构设计方法的发展简介（第九章）
2019/2/8
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
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术语解释（续）
作用效应基本组合（Fundamental combination for
action effects）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（Accidental combination for action effects）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、一种偶然作用标准值效 应的组合 作用短期效应组合（Combination for short-term action effects）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（Combination for long-term action effects）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
– 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φ2
偶然作用－标准值
2019/2/8
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
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第一节 作用分类、代表值和作用效应组合 一、作用分类：
（ 公 路 ） 桥 梁 荷 载 永 久 荷 载 （ 恒 载 ） 可 变 荷 载 偶 然 荷 载
2019/2/8 李亚东: 桥梁工程概论 第三章 8
公路桥涵结构 按承载能力极限状态设计时的基本组合
m n S S S S 0 ud 0 Gi Gik Q 1 Q 1 k c Qj Qjk i 1 j 2
2019/2/8
李亚东: 桥梁工程概论 第三章
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术语解释（续）
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 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。 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）