任务8-2 基础上的荷载
在检算基础是否符合设计要求时，必须先计算作用于基底上的合力，此合力由作用于
基底以上的各种荷载所组成。
荷载按其性质和发生几率划分为主力、附加力和特殊力三类。主力是经常作用的；附加力不是经常发生的，或者其最大值发生几率较小；特殊力是暂时的或者属于灾害性的，发生的几率是极小的。
《铁路桥涵设计基本规范TB1002.1-2005》对桥涵荷载分类和组合规定见表8-1。《高速铁路设计规范(试行) TB10621-2009》在表8-1的基础上另在活载中增加了“气动力”。
表8.1 桥涵荷载
一、主力
主力包括恒载和活载两部分。
6
（一）恒载 1.结构自重
如桥跨自重(包括梁部结构、线路材料、人行道等)、墩台自重、基础及基顶上覆土自重等。检算基底应力和偏心时，一般按常水位(包括地表水或地下水)考虑，计算基础台阶顶面至一般冲刷线的土重；检算稳定性时，应按设计洪水频率水位(即高水位)考虑，计算基础台阶顶面至局部冲刷线的土重。
2.水浮力
在河中的墩台，其基底下的持力层若为透水性土时，则基础要承受向上的水浮力，水浮力大小可由结构浸水部分体积求出。《铁路桥涵设计基本规范》规定：位于碎石土、砂土、粉土等透水地基上的墩台，当检算稳定性时，应考虑设计洪水频率水位的水浮力；计算基底应力或基底偏心时，仅考虑常水位(包括地表水或地下水)的水浮力。检算墩台身截面或检算位于黏性土上的基础，以及检算岩石(破碎、裂隙严重者除外)上的基础且基础混凝土与岩石接触良好时，均不考虑水浮力。位于粉质黏土和其他地基上的墩台，不能肯定是否透水时，应分别按透水与不透水两种情况检算基底而取其不利者。
3.土压力
桥台承受台后填土土压力、锥体填土土压力及台后滑动土楔(也称破坏棱体)上活载所引起的土压力(简称活载土压力)。台后填土土压力、锥体填土土压力，可按库伦楔体极限平衡理论推导的主动土压力计算，公式见《铁路桥涵设计基本规范》附录A。
活载土压力的计算是将活载压力强度q(kPa)换算成与填土重度相同的当量均布土层，也就是将均布活载q换算成等效厚度为h活(h活?q?)的土体进行计算。
在计算滑动稳定时，墩台前侧不受冲刷部分土的侧压力可按静止土压力计算，公式见《铁路桥涵设计基本规范》附录B。
4.预加力
预加力是对预应力结构而言的。 5.混凝土收缩和徐变的影响
对于刚架、拱等超静定结构，预应力混凝土结构、结合梁等，应考虑混凝土收缩和徐变的影响，而涵洞可不考虑。
（二)活 载
列车活载虽然不像恒载那样时刻作用于桥梁结构，但通过车辆是建造桥梁的目的，故活载与恒载一样，并列为主要荷载，它包括以下几种：
1.列车竖向静活载
常速铁路列车竖向静活载采用中华人民共和国铁路标准活载，即“中-活载”。标准活
图8-6 中—活载图式（距离以m计）
7
载的计算图式如图8-6所示。一般可能产生最不利情况的列车位置有如下几种，在检算纵向(顺桥方向)时为：二孔满载(水平力即制动力最大，而竖向合力接近最大)；二孔重载(墩上的竖向合力最大，而水平力可能亦为最大者)；一孔重载(水平力最大，且支座反力亦最大)；一孔轻载(水平力最大，而支座反力最小)。在检算横向(横桥方向)时为：二孔满载(产生大水平力如风力或列车横向摇摆力和最大竖向合力)；二孔空车(产生大水平力和小竖向合力)；桥上无车(产生更大风水平力和更小竖向力)。总之，列车位置的截取标准是：水平力要最大；检算基底压力时竖向合力要最大；检算偏心、倾覆稳定、滑动稳定时，竖向合力要最小。加载时可由计算图式中任意截取或采用特种活载，均以产生最不利情况为准。空车的竖向活载按10 kN／m计算。
高速铁路列车竖向静活载采用ZK活载，如图8-7 所示，ZK标准活载如图8-7（a）所示，ZK特种活载如图8-7(b)所示。
(a) ZK标准活载
(b) ZK特种活载 图8-7 ZK活载
2.公路活载
桥梁为铁路、公路两用时，尚应考虑公路活载，其值按交通部现行《公路工程技术标准》规定的全部活载的75％计算，但对仅承受公路活载的构件，应按公路全部活载计算。
3.列车竖向动力作用
列车竖向活载包括列车竖向动力作用时，该列车竖向活载等于列车竖向静活载乘以动力系数(1??)，其动力系数的计算见《铁路桥涵设计基本规范》和《高速铁路设计规范》。
4.离心力
列车在曲线上行驶时，要产生离心力。离心力为作用于轨顶以上2 m高处的横向水平力。
对集中活载N
8
F?对分布活载q
?2127R?f?N? (8-1) (8-2)
F??2127R?f?q?式中 F—— 离心力(kN)；
N——“中一活载”图式中的集中荷载(kN)； q——“中一活载”图式中的分布荷载(kN /m)；
?——设计速度(km/h)；
R——曲线半径(m)；
f——竖向活载折减系数，计算见《铁路桥涵设计基本规范》和《高速铁路设计
规范》。
5.横向摇摆力
横向摇摆力取100kN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面。多线桥梁只计算任一线上的横向摇摆力。空车时应考虑横向摇摆力。
6.列车活载所产生的土压力
列车静活载在桥台背后破坏棱体上引起的侧向土压力，应按列车静活载换算为当量均布土层厚度计算。
7.人行道荷载
铁路桥梁上的人行道以通行巡道和维修人员为主，有时需放置钢轨、轨枕和工具等。设计主梁时，人行道的竖向静活载不与列车活载同时计算。
铺设无缝线路桥梁，桥梁设计应考虑无缝线路长钢轨纵向力作用。长钢轨纵向力及其与制动力或牵引力等的组合，按《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》有关规定办理。
8.气动力
由驶过列车引起的气动压力和气动吸力，气动力应分为水平气动力qh和垂直气动力。 qv。气动力的计算见《高速铁路设计规范》
二、附加荷载
附加荷载是指非经常性作用的荷载，多为水平向，有如下几种： （一)制动力或牵引力
制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算。但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。
制动力或牵引力作用在轨顶以上2m处，但计算桥墩台时移至支座中心处，计算台顶活载的制动力或牵引力时移至轨底，计算刚架结构时移至横杆中线处，均不计移动作用点所产生的竖向力或力矩。采用特种活载时，不计算制动力或牵引力。
9
简支梁传到墩台上的纵向水平力数值应按下列规定计算：固定支座为全孔制动力或牵引力的100％，滑动支座为全孔制动力或牵引力的50％，滚动支座为全孔制动力或牵引力的25％。在一个桥墩上安设固定支座及活动支座时，应按上述数值相加，但对于不等跨梁，则不应大于其中较大跨的固定支座的纵向水平力，对于等跨梁，不应大于其中一跨的固定支座的纵向水平力。
（二)风 力
作用于桥梁上的风力等于风荷载强度W乘以受风面积。风荷载强度及受风面积应按下列规定计算：
作用在桥梁上的风荷载强度W按下式计算：
W?K1K2K3W0 (8-3) 式中 W——风荷载强度(Pa)；
W0——基本风压值(Pa)，W0?12?，系按平坦空旷地面，离地面20 m高，频率1.61／100的10 min平均最大风速?(m/s)计算确定；一般情况下W0可按《铁路桥涵设计基本规范》附录D“全国基本风压分布图”并通过实地调查核实后采用；
K1——风载体形系数，桥墩见表8-2，其他构件为1.3；
K2——风压高度变化系数，见表8-3，风压随离地面或常水位的高度而异，除特别
高墩个别计算外，为简化计算，全桥均取轨顶高度处的风压值；
K3——地形、地理条件系数，见表8-4。
表8-2 桥墩风载体形系数置K1
10