第一篇第四章 橋梁的設(shè)計(jì)荷載

1、第四章第四章 橋梁的設(shè)計(jì)荷載橋梁的設(shè)計(jì)荷載 1規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定 2荷載組合荷載組合 第第 一一 篇篇 總總 論論 1規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定 l老規(guī)范稱“荷載”，04年新規(guī)范稱為“作用”。 l作用引起橋涵結(jié)構(gòu)反應(yīng)的各種原因的統(tǒng)稱。 我我國(guó)公路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)作用的分類國(guó)公路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)作用的分類: 永久作用永久作用 可變作用可變作用 偶然作用偶然作用 永久作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間而 變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。 結(jié)構(gòu)重力 預(yù)加應(yīng)力 土的重力 土側(cè)壓力 混凝土收縮及徐變作用 水的浮力 基礎(chǔ)變位作用 定義 內(nèi)容 （7種） 1.永久作

2、用永久作用 2.可變作用可變作用 可變作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間其量值隨時(shí)間變化，且 其變化值與平均值相比不可忽略的作用。 汽車荷載，由汽車荷載引起的沖擊力、離心力、制動(dòng) 力及其引起的土側(cè)壓力 人群荷載 風(fēng)荷載 流水壓力 冰壓力 溫度作用 支座摩阻力 定義 內(nèi)容 （11種） 2.1汽車荷載汽車荷載 v汽車荷載的2個(gè)等級(jí)（1、3） v汽車荷載的2個(gè)表現(xiàn)形式（2） v汽車荷載的5點(diǎn)內(nèi)容：適用條件、作用形式、位置、大 小、方向（2、4、5） v橫向分布計(jì)算（6） v多車道和特大跨度時(shí)的汽車縱向橫向折減（7、8） 弄清楚以下5個(gè)問(wèn)題： 問(wèn)題一：汽車荷載如何分級(jí)，如何選??？ 第1條：汽車荷載分為2個(gè)等級(jí)：公

3、路級(jí)和公路級(jí)。 第3條：等級(jí)選取 第2條：汽車荷載有2種簡(jiǎn)化型式：車道荷載和車輛荷載車道荷載和車輛荷載。 兩者適用條件不同 舊規(guī)范（2004年前）新規(guī)范（2004年后） 車道荷載車道荷載 車輛荷載車輛荷載 問(wèn)題二：汽車荷載的作用形式如何？（簡(jiǎn)化） 選擇其一加載 車道荷載（第2、4條） v適用條件：橋梁整體計(jì)算 v作用形式：由均布荷載和集中荷載組成。 v位置：一條車道上。均布荷載位于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效 應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載位于該同號(hào)影響線最大值 處。（隱含著最不利布置的概念） v方向：向下 v大?。?問(wèn)題三：汽車荷載的具體內(nèi)容？ 必須共同加載 車道荷載 v大小： 1、公路一級(jí)： 均布荷載取

4、10.5KN/m；集中荷載取180360KN，按 照最大計(jì)算跨徑5米到50米內(nèi)插；求剪力時(shí)乘以1.2系數(shù)； 多跨橋按照最大跨度取值。 2、公路二級(jí)：以上荷載乘以0.75的系數(shù)。 車輛荷載（第2、5條） v適用條件：局部結(jié)構(gòu)（主要指：橋面板）計(jì)算，以及橋 臺(tái)、涵洞、擋土墻計(jì)算。 v作用形式：一輛車。各車輪按照矩形均布荷載考慮。 v位置：一個(gè)車道上，選取能夠產(chǎn)生最大或最小內(nèi)力的最 不利位置處，注意車輪尺寸和間距規(guī)定。 v方向：向下 v大?。阂惠v車總重55噸；無(wú)公路等級(jí)之分 車輛荷載 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 汽 車 荷 載 車道荷載 （整體計(jì)算） 車輛荷載 （局部和涵洞計(jì)算） 按照不同計(jì) 算場(chǎng)合 一輛一輛55噸

5、的重車，對(duì)車輪各自取值見(jiàn)表。噸的重車，對(duì)車輪各自取值見(jiàn)表。 公路一級(jí) 公路二級(jí) 按照不同公 路標(biāo)準(zhǔn) 均布荷載：范圍：一車道；方 向：縱向；位置：同號(hào)影響線 上；大?。?0.5KN/m 集中荷載：位置：上述最大影 響值處；大?。?80360KN按 照最大計(jì)算跨徑5米到50米內(nèi) 插；求剪力時(shí)乘以1.2系數(shù)。 按照組成，放在 一起計(jì)算 上述荷載分別乘以0.75倍系數(shù) v適用條件：橫向分布計(jì)算 v作用形式：車輪為集中力 v位置：選取最不利布置 v大?。好總€(gè)車輪取P/2； v方向：向下 問(wèn)題四：橫向分布計(jì)算時(shí)的汽車？ 同一輛車車輪間距1.8米不變。 相鄰車輛輪間距最小值為1.3米，距 離路緣石最小值0.

6、5米 車輪橫向間距值？橫向能夠布置幾輛車？ 教材：第6條 確定橫向設(shè)計(jì)車道數(shù)（第7條） 問(wèn)題五：汽車效應(yīng)（計(jì)算結(jié)果）的縱橫向折減？ 當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)大于2時(shí)，汽車荷載應(yīng)考慮多車道折減， 但是折減后的效應(yīng)不得小于兩設(shè)計(jì)車道的荷載效應(yīng)。 橫向折減系數(shù) 橫向布置 車隊(duì)數(shù) 345678 橫向折減 系數(shù) 0.780.670.600.550.520.50 多車道時(shí)，計(jì)算結(jié)果橫向折減系數(shù) 為什么要折減？ 當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的縱 向折減。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按最大的計(jì)算跨徑考慮 縱向折減系數(shù) 計(jì)算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù)計(jì)算跨徑 L(m)縱向折減系數(shù) 150L4000.978

7、00L10000.94 400L6000.96L10000.93 600L8000.95 特大跨徑時(shí)，計(jì)算結(jié)果縱向折減系數(shù)（第8條） 汽車荷載 v汽車荷載的等級(jí) v汽車荷載的兩個(gè)表現(xiàn)形式。 v汽車荷載的五點(diǎn)內(nèi)容 v橫向分布系數(shù)計(jì)算時(shí)的汽車 v多車道和特大跨度的效應(yīng)縱向橫向折減 由汽車引起的影響力 2.2汽車荷載沖擊力汽車荷載沖擊力 v 原因：車輛以較高速度駛過(guò)橋梁時(shí)，由于橋面不平整、 車輪不圓、發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)等原因， 使橋梁結(jié)構(gòu)引起振動(dòng)。 v取值：沖擊系數(shù)1+ 一般采用靜力學(xué)的方法，求沖擊系數(shù)；汽車荷載變成了（1+ ）q 不計(jì)入沖擊力的場(chǎng)合： 沖擊系數(shù)取1.3的場(chǎng)合： 一般場(chǎng)合： 填料厚度大于0.

8、5米的拱橋、涵洞和重力式墩臺(tái)。梁體變形 按照結(jié)構(gòu)基頻，帶入下述公式計(jì)算，取值0.05-0.45之間。 汽車荷載局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊 當(dāng)當(dāng) f 14Hz 時(shí)，時(shí)， = 0.45= 0.45 結(jié)構(gòu)基頻結(jié)構(gòu)基頻 f 的計(jì)算宜采用有限元法，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用的計(jì)算宜采用有限元法，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用 橋規(guī)橋規(guī)JTG D60條文說(shuō)明條文說(shuō)明83-85頁(yè)中給出的公式估算。頁(yè)中給出的公式估算。 2.3汽車離心力汽車離心力 彎橋橫向受力與抗扭設(shè)計(jì)計(jì)算要考慮。當(dāng)彎道橋梁的 曲線半徑等于或小于250m時(shí)，需要考慮汽車荷載離心 力。 離心力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載（不計(jì)沖擊力）標(biāo)準(zhǔn)值乘以 離心力系數(shù)C。離

9、心力系數(shù)按下式計(jì)算： R V C 127 2 （1-3-3） 式中 V設(shè)計(jì)速度，應(yīng)按橋梁所在公路等級(jí)的規(guī)定采用，以km/h計(jì)； R曲線半徑，以m計(jì)。 1.適用場(chǎng)合 2.取值 2.3汽車離心力汽車離心力 計(jì)算多車道橋梁的汽車荷載離心力時(shí)，應(yīng)考慮橫向折減系數(shù)；計(jì) 算曲線長(zhǎng)度大于150m的橋梁的離心力時(shí)，應(yīng)計(jì)入縱向折減系數(shù)。 離心力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m，為計(jì)算簡(jiǎn)便，也可移至橋面上， 不計(jì)由此引起的豎向力和力矩。方向：水平向外 3、離心力的橫向和縱向折減 4、方向、位置 2.4汽車引起的土壓力汽車引起的土壓力 1、車輛荷載作用在橋臺(tái)臺(tái)背或路堤擋土墻上，將引起臺(tái)背填土或擋 土墻后填土的破壞棱體對(duì)橋

10、臺(tái)或擋土墻的土側(cè)壓力，此類土側(cè)壓力 可按下式換算成等代均布土層厚度h計(jì)算： 0 Bl G h （1-3-4） 破壞棱體的范圍；擋土墻需要車輪的橫向最不利布置 土的重力密度，以kN/m3計(jì)； B橋臺(tái)的計(jì)算寬度或擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度，以m計(jì)； l0橋臺(tái)或擋土墻后填土的破壞棱體長(zhǎng)度，以m計(jì)； G布置在Bl0面積內(nèi)的車輛車輪總重力，以kN計(jì)。當(dāng)涉及 多車道加載時(shí)，車輪總重力應(yīng)進(jìn)行折減。 汽車引起的土壓力采用車輛荷載加載。 2、計(jì)算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時(shí)，車輪按照其著 地面積的邊緣向下作30度角度分布。當(dāng)幾個(gè)車輪的壓力擴(kuò)散線相重 疊時(shí)，擴(kuò)散面積以最外邊的擴(kuò)散線為準(zhǔn)。（確定擴(kuò)散范圍） 2.5汽車制

11、動(dòng)力汽車制動(dòng)力 一個(gè)設(shè)計(jì)車道上的汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值，為布置在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總 重力的10%；但公路級(jí)汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN；公路級(jí) 不得小于90kN； （加載長(zhǎng)度，同向行駛，不計(jì)沖擊的汽車荷載） 同向行駛雙車道的汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的2 倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34倍；同向行駛四車道為一 個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。（同橫向折減系數(shù)取值） 制動(dòng)力的作用點(diǎn)在設(shè)計(jì)車道橋面以上1.2m處，在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至 支座中心，或滑動(dòng)支座、橡膠支座、擺動(dòng)支座的底座面上；計(jì)算鋼構(gòu)橋、 拱橋時(shí)，可移至橋面上，介不計(jì)因此而產(chǎn)生的力矩。 單車道的取值 多車道的取值 部位和

12、方向 2.5汽車制動(dòng)力汽車制動(dòng)力 3kN/m2 2.5kN/m2 人群荷載橫向布置 緣石 人行道寬 0.75kN/m 1.0kN/m 3kN/m2 2.5kN/m2 2.6人群荷載人群荷載 50m-計(jì)算跨徑-150m 行人密集地區(qū)：1.15倍系數(shù) 專用人行橋： 3.5kN/m2 人群 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定: 1、當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑小于或等于50m時(shí)，取 3.0KN/m2， 當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑大于150m時(shí)，取 2.5KN/m2， 當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑在50m-150m之間時(shí)，線性內(nèi)插計(jì)算。 對(duì)跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨為準(zhǔn). 2、 城市郊區(qū)行人密集區(qū)一般取上述值得1.15倍。 3、專用人行橋梁，

13、人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5KN/m2 。 1)人行道板（鋼筋混凝土）可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)4.0kNm2 2) 計(jì)算欄桿時(shí)人群作用于欄桿上的水平推力按0.75kN/m考慮，作 用于立柱和扶手的豎向力按1.0kN/m來(lái)考慮。 4、人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加于 使主梁產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。 對(duì)于大跨徑橋梁，特別是斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載是極為重要的設(shè)計(jì)荷載 2.7颶風(fēng)颶風(fēng) 2.8流水壓力與冰壓力流水壓力與冰壓力 2.92.9溫度作用溫度作用 溫度作用包括均勻溫度和梯度溫度兩種影響 均勻溫度為常年氣溫變化，這種溫變將導(dǎo)致橋梁縱向長(zhǎng)度的變 化，當(dāng)這種變化受到約束時(shí)就會(huì)引起溫度

14、次內(nèi)力； 梯度溫度主要因太陽(yáng)輻射而來(lái)，它使結(jié)構(gòu)沿高度方向形成非線 性的溫度變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。 線膨脹系數(shù) 最高和最低有效溫度標(biāo)準(zhǔn)值； 日照溫差梯度曲線 2.102.10支座摩阻力支座摩阻力 支座摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： F=W （1-3-5） 式中 W作用于活動(dòng)支座上由上部結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的效應(yīng)； 支座摩擦系數(shù)，無(wú)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)按表1-3-9取用。 在結(jié)構(gòu)使用期間內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其持 續(xù)時(shí)間很短且數(shù)值很大的作用叫偶然作用， 地震作用 船舶或漂流物撞擊力 汽車撞擊力 定義 內(nèi)容 3.偶然作用偶然作用 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 004-89） 公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則2008 3.1地震作用地震作用 橋規(guī)JTG D604.4.2條中根據(jù)航道等級(jí)、船舶噸位定出的 撞擊作用標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)缺乏實(shí)際調(diào)查資料時(shí)可參考采用。 3.2船只或漂流物撞擊力船只或漂流物撞擊力 佛山九江大橋 汽車撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值在行駛方向取1000kN，與之垂直方向取為500kN， 兩個(gè)方向不同考慮；其作用于行車道上1.2m處，直接分布在撞擊涉及的 構(gòu)件上。對(duì)于設(shè)