桥梁荷载的计算

桥梁的设计荷载桥梁荷载分类•根据荷载出现的概率划分–主要荷载、次要荷载及特殊荷载•我国目前的公路设计规范划分–永久荷载、可变荷载、偶然荷载第一节永久荷载（永久作用）•恒载——是在设计使用期内，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷裁。永久荷裁包括结构物自重、桥面铺装及附属设备重量、作用于结构上的土重及土侧压力、基础变位的影响力、水浮力、长期作用于结构上的人工预施力以及混凝土收缩和徐变的影响力。•对于公路桥梁，结构物的自重往往占全部设计荷载的很大部分，随跨径的加大而比重上升第二节可变荷载(可变作用)•可变荷载为在设计使用期内，其作用位置和大小、方向随时间变化，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(亦称活载)和其他可变荷载。一、基本可变荷载——桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间接引起的荷载（一）车辆荷载——按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载一.车辆荷载1、计算荷载：（车列荷载）•汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级•一列车队中可以有多辆车•全桥可以有多列车队，大于2列要折减•每一车队中均有一辆重车和多辆车。见P27图1－3－12、验算荷载：•履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车-120•全桥只允许布置一辆车新规范•可变作用为在设计使用期内，其作用位置和大小、方向随时间变化，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(亦称活载)和其他可变荷载。——桥梁的使用荷载：车辆、人群、由车辆间接引起的荷载（一）汽车荷载——按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距一.汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载1、计算荷载：（车道荷载）公路－I级、公路-II级一个车道以均布荷载+集中荷载模拟均布荷载集度：公路－I级10.5KN/m、公路-II级折减0.75集中荷载：公路－I级180KN、公路-II级折减0.75横向大于2个车道要折减。均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上集中荷载作用于相应影响线峰值处公路—Ⅰ级车道荷载均布荷载标准值：10.5kN/m集中荷载：计算跨径小于等于5m时，180kN计算跨径大于等于50m时，360kN计算跨径在5至50m之间时，直线内插。剪力效应应再乘以1.2的系数。公路—Ⅱ级车道荷载车道荷载标准值应取公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标准值的0.75倍车道荷载的选用及布载规定汽车荷载的选用——按公路的等级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等级公路－I级公路－I级公路－II级公路－II级公路－II级各级公路桥涵的汽车荷载等级3、车辆荷载的选用及布载规定•车辆的选用——按公路的等级公路等级高速公路一二三四计算荷载汽车—超20级汽车—超20级汽车-20级汽车-20级汽车-20级汽车-10级验算荷载挂车-120挂车-120挂车-100挂车-100挂车-100履带-50•车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数•车辆荷载的折减横向折减系数横向布置车队数345678横向折减系数0.780.670.600.550.520.50车辆荷载（桥涵结构的整体计算采用车道荷载，局部加载、横向桥面板、涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。）（二）人群荷载公路桥涵3kN/m2，城市郊区3.5kN/m2–人群荷载只与计算荷载（汽车）同时考虑–人行道板——以1.2kN集中竖向力作用在一块板上进行验算–计算栏杆——水平推力0.75kN/m，作用在栏杆柱顶，竖向力1kN／m，作用在上部扶手。（三）汽车冲击力桥面不平整，车轮不圆及发动机抖动引起的由于汽车荷载通行产生的桥梁结构的振动之动力效应。其效应为引起大于静荷载的内力和变形。与结构基频有关。–85规范规定与桥型及跨径有关–可视为荷裁增大系数–跨径越大冲击系数越小，见P29表1－3－1–理论上应与结构自振频率有关–动挠度/静挠度（四）离心力–曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车荷载的离心力（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力——计算桥台时使用二、其它可变荷载–风力——中小桥按静风压计算，大桥按动力计算–汽车制动力——计算支座及桥墩时使用–温度影响力——日照及常年温差–支座摩阻力、流水压力及冰压力——计算桥墩时使用第三节偶然荷载一、地震力二、船只或漂流物撞击力第四节荷载组合•六类荷载组合•常规中小跨径梁桥一般主要考虑前三个组合。•新规范中只有一种组合，即所有的作用综合考虑后取最不利的一个。作用组合•各种作用并非同时作用于桥梁上；•根据各种作用的重要性和同时出现的可能性进行组合，取最不利效应组合进行设计；•按承载能力极限状态设计的组合效应基本组合偶然组合•按正常使用极限状态设计的组合效应短期效应长期效应按承载能力极限状态设计的组合效应1基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：)(2111QjknjQjcKQQGiKmiGioudSSSS)(211njQjdcdQmiGidoudSSSS结构重要性系数，按本规范表1.0.9规定的结构设计安全等级采用。对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第j个可变作用效应（含本规范第4.3.5条规定的人行道板等局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.4，但风荷载的分项系数取1.1；1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载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+0.7*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载）1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.6*（1.4*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+1.1*风荷载+1.4*土压力+1.4*汽车制动力）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；与偶然作用同时出现的可变作用，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《公路工程抗震设计规范》JTJ004规定采用。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按正常使用极限状态设计的组合效应1作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：QjknjjmiGiksdSSS1112.作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：QjknjjmiGikldSSS121第五节荷载的确定与选用•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、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