第一篇第三章-桥梁上的作用(修改)-09级教学课件
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lm
计算剪力效应时，集中荷载标 准值PK应乘以1.2的系数
第二节 可变作用
车辆荷载：一辆总重550kN的标准车
第二节 可变作用
加载方式的实例——一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载
方式的确定
➢ 加载方式：均布荷载满布于同号影响线区域，集中
荷载只作用在相应影响线中的一个最大峰值处
影响线竖标
2.00E+00 1.00E+00 0.00E+00
第二节 可变作用
2.汽车冲击力
② 冲击系数μ的计算
✓ 当f＜1.5Hz时， ＝0.05 ✓ 当1.5Hz≤f≤14Hz时，＝0.1767f－0.0157 ✓ 当f＞14Hz时，＝0.45
f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算 例如：简支梁的计算公式
π f1= 2l 2
第二节 可变作用 1. 汽车荷载
➢ 车荷载等级:公路－I级、公路II级 ➢ 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者
的作用不得叠加 ➢ 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁
结构的整体计算 ➢ 车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局
部加载
第二节 可变作用
车道荷载的标准值
P k kN
360 180
第一节 永久作用
1.定义：在结构使用期内，量值不随时间变化或其变化值与平 均值相比可以忽略不计的作用。
2.主要类型
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施） ➢ 土的重力 ➢ 土侧压力 ➢ 预加应力 ➢ 混凝土收缩徐变影响 ➢ 基础变位影响 ➢ 水的浮力等
第一节 永久作用
3.计算
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施）：G=V×g ➢ 土的重力：G=V×g ➢ 土侧压力：见规范 ➢ 预加应力：两种典型的计算方法 ➢ 混凝土收缩徐变影响：见规范 ➢ 基础变位影响：手算或者电算，考虑多种不同组合 ➢ 水的浮力： 见规范
桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用 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
第三章 桥梁上的作用
序言
3.特点 ➢ 荷载标准并不是一成不变的 ➢ 作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂 ➢ 对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
第三章 桥梁上的作用
序言
2.汽车冲击力
① 冲击作用、冲击系数μ的基本概念
➢ 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等 原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力 效应称为冲击作用。
➢ 在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应 的增大系数——冲击系数μ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车 荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
4.按其作用的性质不同分类
直接作用：是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等 间接作用：是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等
5.按随时间的变化情况分类
➢ 永久作用 ➢ 可变作用 ➢ 偶然作用
第三章 桥梁上的作用
序言
6.按照对结构的反应分类
静态作用 动态作用
7.《89规范》一直用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结 构反应的所有原因；永久作用称为恒载，将可变作用中 对桥涵结构影响程度较大的几种称为活载。 按新规范，荷载仅表示施加于结构上的直接作用。
第二节 可变作用
大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000 L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
第二节 可变作用
第一节 永久作用
作用于桥梁上部结构的恒载－结构的重力和附属设备等外加重力； 作用在桥梁下部结构的恒载－由支座传递的上部结构的重力、墩台本身的重力、土
压力和水压（浮）力等。 结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形，也与气
第二节 可变作用
1.定义：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与 平均值相比不可忽略的作用。
2.主要类型
➢ 汽车荷载 ➢ 汽车冲击力 ➢ 汽车离心力 ➢ 汽车引起的土侧压力 ➢ 汽车制动力 ➢ 人群荷载 ➢ 风荷载 ➢ 流水压力 ➢ 冰压力 ➢ 温度（均匀温度和梯度温度）作用 ➢ 支座摩阻力
第一篇 总论
第三章 桥梁上的作用
第三章 桥梁上的作用
第一节 永久作用 第二节 可变作用 第三节 偶然作用 第四节 作用效应组合
第三章 桥梁上的作用
序言
1.作用的定义：是引起桥涵结构反应的各种原因的统称。 2.作用的确定与选用(种类、型式、大小)须考虑以下因素
作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁的安全，也关 系到桥梁建设的投资
象、水文和外加荷载等因素有关 水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建筑物基础底面的（由下
而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，需在 设计中考虑水浮力。 对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土应力）时，预加应力当 视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强度）时，预加应力不作为恒载，但把 预应力钢筋视为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效 应。 在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响力是长期存在并起作用 的。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。
0 -1.00E+00 -2.00E+00 -3.00E+00 -4.00E+00 -5.00E+00
10
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41单元末端（中跨跨中）弯矩影响线图
第二节 可变作用
各级公路的汽车荷载等级
公路等级
高速公路
各级公路桥涵的汽车荷载等级
一级公路
二级公路
三级公路
汽车荷载等级 公路—I 级
公路—I 级
公路—Ⅱ级
注：①二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I 级汽车荷载。
公路—Ⅱ级
四级公路 公路—Ⅱ级
第二节 可变作用
桥涵设计车道数
第二节 可变作用
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
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lm
计算剪力效应时，集中荷载标 准值PK应乘以1.2的系数
第二节 可变作用
车辆荷载：一辆总重550kN的标准车
第二节 可变作用
加载方式的实例——一个三跨连续梁中跨跨中最大正弯矩布载
方式的确定
➢ 加载方式：均布荷载满布于同号影响线区域，集中
荷载只作用在相应影响线中的一个最大峰值处
影响线竖标
2.00E+00 1.00E+00 0.00E+00
第二节 可变作用
2.汽车冲击力
② 冲击系数μ的计算
✓ 当f＜1.5Hz时， ＝0.05 ✓ 当1.5Hz≤f≤14Hz时，＝0.1767f－0.0157 ✓ 当f＞14Hz时，＝0.45
f为结构基频（Hz），按有限元分析或简化公式计算 例如：简支梁的计算公式
π f1= 2l 2
第二节 可变作用 1. 汽车荷载
➢ 车荷载等级:公路－I级、公路II级 ➢ 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，两者
的作用不得叠加 ➢ 车道荷载：均布荷载＋集中荷载，用于桥梁
结构的整体计算 ➢ 车辆荷载：一辆标准车，用于桥梁结构的局
部加载
第二节 可变作用
车道荷载的标准值
P k kN
360 180
第一节 永久作用
1.定义：在结构使用期内，量值不随时间变化或其变化值与平 均值相比可以忽略不计的作用。
2.主要类型
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施） ➢ 土的重力 ➢ 土侧压力 ➢ 预加应力 ➢ 混凝土收缩徐变影响 ➢ 基础变位影响 ➢ 水的浮力等
第一节 永久作用
3.计算
➢ 结构自重（桥面铺装及附属设施）：G=V×g ➢ 土的重力：G=V×g ➢ 土侧压力：见规范 ➢ 预加应力：两种典型的计算方法 ➢ 混凝土收缩徐变影响：见规范 ➢ 基础变位影响：手算或者电算，考虑多种不同组合 ➢ 水的浮力： 见规范
桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用 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
第三章 桥梁上的作用
序言
3.特点 ➢ 荷载标准并不是一成不变的 ➢ 作用于桥梁结构上的荷载（及其组合）可能会越来越复杂 ➢ 对结构行为和材料行为的认识在逐步加深
第三章 桥梁上的作用
序言
2.汽车冲击力
① 冲击作用、冲击系数μ的基本概念
➢ 汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等 原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力 效应称为冲击作用。
➢ 在计算中采用静力学的方法来考虑，即引入一个竖向动力效应 的增大系数——冲击系数μ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车 荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
4.按其作用的性质不同分类
直接作用：是直接施加于结构上的外力，例如车辆、结构自重等 间接作用：是以间接的形式作用于结构上，例如地震、混凝土收缩徐变等
5.按随时间的变化情况分类
➢ 永久作用 ➢ 可变作用 ➢ 偶然作用
第三章 桥梁上的作用
序言
6.按照对结构的反应分类
静态作用 动态作用
7.《89规范》一直用“荷载”这一术语来概括引起桥涵结 构反应的所有原因；永久作用称为恒载，将可变作用中 对桥涵结构影响程度较大的几种称为活载。 按新规范，荷载仅表示施加于结构上的直接作用。
第二节 可变作用
大跨度桥梁上汽车荷载的纵向折减
计算跨径L0（m） 150＜ L0＜400 400≤ L0 ＜600 600≤ L0 ＜800 800≤ L0 ＜1000 L0 ≥1000
纵向折减系数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
对多跨连续结构，按最大计算跨径进行纵向折减
第二节 可变作用
第一节 永久作用
作用于桥梁上部结构的恒载－结构的重力和附属设备等外加重力； 作用在桥梁下部结构的恒载－由支座传递的上部结构的重力、墩台本身的重力、土
压力和水压（浮）力等。 结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 土的重力及土侧压力计算涉及结构型式、填料性质、墩台位移和地基变形，也与气
第二节 可变作用
1.定义：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与 平均值相比不可忽略的作用。
2.主要类型
➢ 汽车荷载 ➢ 汽车冲击力 ➢ 汽车离心力 ➢ 汽车引起的土侧压力 ➢ 汽车制动力 ➢ 人群荷载 ➢ 风荷载 ➢ 流水压力 ➢ 冰压力 ➢ 温度（均匀温度和梯度温度）作用 ➢ 支座摩阻力
第一篇 总论
第三章 桥梁上的作用
第三章 桥梁上的作用
第一节 永久作用 第二节 可变作用 第三节 偶然作用 第四节 作用效应组合
第三章 桥梁上的作用
序言
1.作用的定义：是引起桥涵结构反应的各种原因的统称。 2.作用的确定与选用(种类、型式、大小)须考虑以下因素
作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁的安全，也关 系到桥梁建设的投资
象、水文和外加荷载等因素有关 水浮力指由地表水或地下水通过地基土壤的孔隙而传递给建筑物基础底面的（由下
而上的）水压力；对位于碎石类土、砂类土、粘砂土等透水性地基上的墩台，需在 设计中考虑水浮力。 对于预应力混凝土桥梁，在检算结构的使用性能（如混凝土应力）时，预加应力当 视为恒载；在检算结构的承载能力（如抗弯强度）时，预加应力不作为恒载，但把 预应力钢筋视为结构抗力的一部分，但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑其次效 应。 在外部超静定的混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变影响力是长期存在并起作用 的。基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的。
0 -1.00E+00 -2.00E+00 -3.00E+00 -4.00E+00 -5.00E+00
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41单元末端（中跨跨中）弯矩影响线图
第二节 可变作用
各级公路的汽车荷载等级
公路等级
高速公路
各级公路桥涵的汽车荷载等级
一级公路
二级公路
三级公路
汽车荷载等级 公路—I 级
公路—I 级
公路—Ⅱ级
注：①二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—I 级汽车荷载。
公路—Ⅱ级
四级公路 公路—Ⅱ级
第二节 可变作用
桥涵设计车道数
第二节 可变作用
多车道汽车荷载的横向折减
设计车道数（条） 2 3 4 5 6 7 8
横向折减系数 1.0 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50