第四章 桥梁的设计荷载,4.1 规范中有关设计荷载的规定 4.2 荷载组合,作用： 所有引起结构反应的因素（荷载、风、地震、温度改变等）。 作用效应： 作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。 作用分类： 永久作用、可变作用、偶然作用。,4.1 规范中有关设计荷载的规定,一、永久作用,在设计基准期内不变或变化可忽略不计的作用； 永久作用包括结构重力、预加力、土的重力、混凝土收缩及徐变作用、水的浮力和基础变位作用； 永久作用的标准值，对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重（重力密度）计算确定。其它力的计算参照桥梁设计通用规范。 预加力在结构进行承载能力极限状态设计时不考虑，在正常使用极限状态设计时考虑，但不计预加力引起的偏心距增大。,二、公路桥梁基本可变荷载 可变作用：在设计基准期内随时间变化的作用。 、汽车荷载： （1）等级：公路级和公路II级两个等级； 各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合下规定。 各级公路桥涵的汽车荷载等级,（2）组成：汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载； 桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙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。,车道荷载的计算图式： 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。,车辆荷载的立面、平面尺寸,车辆荷载的主要技术指标 公路I级和公路II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。,（3）横桥向设计车道布置及汽车荷载横向分布系数,设计车道数：按获得最大荷载效应，并考虑有足够宽的行车道，设计车道数应符合下表规定。,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。,（4）汽车荷载折减,1-4-4,1-4-5,2、汽车冲击力,汽车荷载冲击力应按下列规定计算： ）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。 ）填料厚度（包括路面厚度）等于或大于.m的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。 ）支座的冲击力，按相应的桥梁取用。 ）汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。,）冲击系数可按下式计算： 当fz时， . 式中 f结构基频（z） ）汽车荷载的局部加载及在梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用.。,f的计算：,f的计算：,3、离心力,4、人群荷载,5、汽车制动力,6、支座摩阻力,三、偶然作用,三、偶然作用,三、偶然作用,荷载组合,荷载组合,荷载组合,公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计: 1、只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。 、当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，不考虑其作用效应的组合。 举例：汽车荷载制动力与支座摩阻力不同时参与组合。 计算下部墩台基础时：汽车荷载制动力与温度作用力相组合，组合结果与支座摩阻力相比较取小值。（思考为什么？）,4.2 作用效应组合,荷载组合,、施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用效应宜分两个阶段组合，底梁受荷作为第一阶段，组合梁受荷为第二阶段。 、多个偶然作用不同时参与组合。,荷载组合,、公路桥涵结构承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合： （）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： OSud O ( GiSGik+ Q1SQ1k+ c QjSQjk) 或 OSud O (SGid+ SQ1d+ cSQjd) 式中：Sud承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；,荷载组合, O结构重要性系数，对于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9； 公路桥涵结构的设计安全等级,荷载组合, Gi第i个永久作用效应的分项系数； 永久作用效应的分项系数,荷载组合,SGik、SGid第i个永久作用效应的标准值和设计值； Q1汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取 Q1=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，设计时应作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值。 SQ1k、 SQ1d汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；,荷载组合, Qj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个可变作用效应的分项系数，取 Qj=1.4，但风荷载的分项系数取 Qj=1.； SQjk、 SQjd在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值；,荷载组合, c在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取 c=0.80，当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取 c=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取 c=0.60；尚有四种及多于四种可变作用参与组合时，其组合系数取 c=0.50； 设计弯道时，当离心力与制动力同时参与组合时，制动力标准值或设计值按70%取用。,荷载组合,（2）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、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现行公路工程抗震设计规范规定采用。,荷载组合,6、公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合： （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： Ssd SGik+ 1jSQjk 式中： Ssd作用短期效应组合设计值； 1j第j个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力） 1=0.7，人群荷载 1=1.0，风荷载 1=0.75，温度梯度作用 1=0.8 ，其他作用 1=1.0； 1jSQjk第j个可变作用效应的频遇值。,荷载组合,（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： Sld SGik+ 2jSQjk 式中： Sld作用长期效应组合设计值； 2j第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力） 2=0.4，人群荷载 2=0.4，风荷载 2=0.75，温度梯度作用 2=0.8 ，其他作用 2=1.0； 2jSQjk第j个可变作用效应的准永久值。,荷载组合,