黑龙江工程学院土工工程系教案 《桥梁工程》 第一篇 第三章 19
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?
系部主任： 教研室主任： 任课教师：王丽荣
抽查情况： 抽查情况： 任课班级：B03级51～53班
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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。
包括：结构重力、预应力、土的重力和土侧压力、混凝土收缩及徐变影响力、基础变位影响力和水的浮力。7种。 减少重力方法：轻质、高强
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：
标准荷载：桥梁上行驶车辆类型很多，载运情况复杂，世界时不可能对每种情况都进行计算，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
计算荷载：标准化荷载中，经常大量出现汽车 验算荷载：偶然、个别平板挂车、履带车
车 辆 荷 载 等 级 选 用 表
公路等高速公路 一 二 三 四 级 计算荷汽-超20级 汽-超20级 汽车-20级 汽车-20级 汽车-10级 载 汽-20级 验算荷挂车-120 挂车-120 挂车-100 挂车-100 履带-50 载 挂车-100 1． 汽车荷载 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
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加重车 规定：
（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。 （5）排列间距大于15m，但不能小于15m。 （6）每级车队只能规定一辆重车，主车不限。 （7）多车道同向行驶，横向折减
（8）当桥梁计算跨径大于150m时，纵向折减 2.平板挂车和履带车 平板挂车：挂车-100和挂车-120种（挂－80取消）。 履带车：履带-50一种。 规定：
（1）单位（T）10 KN＝1T
（2）履带车纵多辆，但两车净距不得小于50m； （3）平板挂车全桥一辆；
（4）挂车轮距0.9m，偏载时外轮离缘石1m， （5）履带车距2.5m，偏载时外轮离缘石1m，
（6）履带车、平板挂车：均居中缓行、不计冲击力 3．人群荷载 22
（1）有人行道：一般3kN／m；行人密集3．5kN／m。
（2）计算人行道板：如钢筋混凝土以1.2KN集中竖向力验算。
（3）作用在栏杆立柱顶上的水平推力一般采用0.75kN／m；施力点：柱顶 作用在栏杆上部扶手上的竖向力一般采用1kN／m。施力点：上部扶手 （4）规定：计算汽车荷载时才考虑人群 验算荷载不计人群。
4．车辆荷载影响力 1）冲击力 冲击作用定义： 原因：（1）速度较高，突然
（2） 路面不平 （3） 车轮不圆 （4） 发动机抖动 冲击力定义：
冲击系数μ：随跨径的增大而减小，与桥梁的结构形式有关。 现代车速高，μ偏小
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是试验数据，近似粗糟方法，按表1－31采用 支座的冲击系数按相应的桥梁采用。
填料厚度（包括路面厚度）等于或大于50cm的拱桥和涵洞也均不计冲击力。
2) 离心力
曲线半径等于或小于250m时，计算车辆的离心力。
设曲线半径为R,车辆荷载重力为P，在桥上行驶的车速为ν，则车辆的离心力为
2
H=Pν/(127R)=CP
式中：C——离心力系数。
着力点设在桥面以上1.2m处，也可移至桥面上。 3）车辆荷载引起的土侧压力 等代的均布土层厚度
(二）其它可变荷载
1．风力（大跨度斜拉、悬索非常重要）
迎风面的压力 背风面的吸力 横向风力 纵向风力 1）横向风力
横向风压乘以迎风面积。
横向风压W：是每平方米迎风面积上所受横向风力的大小
W=K1K2K3K4W0
式中：K1：——设计风速频率换算系数，对特殊大桥及在高速公路、一、二级公路上的大、中桥梁采用1.0；其它桥梁采用0.85；
K2——风载体型系数，桥墩见表2-7；其它构件为1.3； K3——风压高度变化系数，见表2-8； K4——地形、地理条件系数，见表2-9；
2
W0——基本风压值（Pa），当有可靠风速记录时，按W0 =ν／1.6计算；若无风速记录时，可参照《公路桥涵设计通用规范JTJ021-85）所规定的《全国基本风压分布图》，并通过实地调查核实后采用； 其中：ν——设计风速（m/S），按平坦空旷地面，离地面20m高，频率1／100的10min平均最大风速确定。
2）纵向风力
按折减的横向风压乘以迎风面积
2．汽车制动力――属于车辆荷载影响力。
制动力：当汽车在桥上刹车时，车轮和路面之间将产生一种水平的滑动摩擦力，称
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车辆制动力。
制动力大小：非全部重力乘以摩擦系数。
规定：1、1～2车道，制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重力的10％计算，但不得小于一辆重车的30％；
2、4车道，制动力为上述数值的两倍。 制动力方向：行车方向
着力点：在桥面以上1.2m处，
刚架桥、拱桥——移至桥面上；
其它型式的上部构造——移至支座中心。
刚性墩台各种支座传递的制动力——见《公路桥涵设计通用规范》表2·3·9。
对于简支梁桥，当墩台为柔性桩墩时，设有油毛毡的墩台,制动力可按其刚度分配； 设有板式橡胶支座的墩台，可考虑联合抗推作用； 3.支座摩阻力
支座摩阻力F：温度变化，活动支座接触面上，水平方向的摩阻力，
F=μV
式中：V ——作用于活动支座的竖向反力；
μ一-支座的摩阻系数，油毛毡垫层μ=0.6；橡胶与混凝土间的摩阻系数μ=0.3；橡胶与钢板间的摩阻系数μ=0.2。 4.其它外力
超静定结构——温度变化引起的内力。
计算墩台、基础——流水压力、冰压力 施工荷载
吊装动力系数1.2或0.85(可视具体情况增减）。
三、 偶然荷载
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。
包括：船只或漂浮物撞击力、地震力。 （一）、船只或漂浮物的撞击力 （二）地震力
“公路桥梁的抗震设防，一般应以设计地震烈度8度为起点，但连续梁、T型刚构等桥型，宜采用设计烈度7度。”《规》
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