1、第三章 公路桥梁上的作用,重点： 什么是作用 作用的类型 作用效应的组合及计算, 桥梁作用分类,公桥通规中将桥梁作用（ action ）分为三大类：永久作用（ permanent action ）可变作用（ variable action ）偶然作用（ accidental action ）城桥荷载）的荷载分类基本同公桥通规。,作用 施加在结构上的一组集中力或分布力，或者是引起结构外加变形或者约束变形的原因 直接作用：车辆、人群、结构自重等 间接作用：地震、结构不均匀沉降、混凝土收缩及徐变、温度变化等,永久作用在结构使用期间，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以忽略不计
2、的作用。永久作用也叫恒载（dead load）。主要包括五个部分：结构自重、桥面铺装及附属设备的重力；结构的预加力；土的重力及土的侧压力；水的浮力；混凝土收缩及徐变作用。,可变作用可变作用是指在结构使用期间，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作用。按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变作用（又称活载，live load）和其他可变作用。,偶然作用在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。地震作用撞击作用,作用效应结构对所受作用的反应弯矩、扭矩、位移、应变等, 永久作用计算,结构重力构件尺寸及重力密度 预加力正常使用极限状态设计、使用阶段构件
3、应力计算承载能力极限状态设计时不考虑其作用 墩台土压力、土侧压力公路桥涵设计通用规范,水的浮力透水性地基 以设计水位浮力作稳定验算，以低水位浮力作地基应力验算（或不考虑） 不透水性地基 不考虑 桩基承台浮力 地基透水性无法判断时 取最不利效应组合,混凝土的收缩与徐变外部超静定结构、钢筋混凝土结构 应变系数和徐变系数：公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 徐变的计算，假定应力与应变成线性关系 圬工结构，折减系数.,1）、公路汽车荷载 公路汽车荷载分为公路I级和公路II级 各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合规定。, 可变作用计算,二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的 设计可采用公路一I
4、级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时。其桥涵设计所采用的公路一级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。,）车道荷载,公路一I级车道荷载的均布荷载标准值为qx=105kNm；集中荷载标准值按以下规定选取： 桥梁计算跨径小于或等于5m时,PK=180kN； 桥梁计算跨径等于或大于50m时,PK =360kN； 桥梁计算跨径在5m一50m之间时， PK值采用直线内插求得。 计算剪力效应时，上述集中荷载标准值PK应乘以l2的系数。,公路一级车道荷载的均布荷载标准值qx和集中荷载标准值PK按公路一I级车道荷载的075倍采用。车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最
5、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。,二) 车辆荷载 公路一I级和公路一级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。,车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算。桥涵设计车道数应符合规定。多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应按规定的多车道折减系数折减，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。,大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。当桥梁计算跨径大于150m时，应按规定的纵向折减系数进行折减。当为多跨连续结构时，整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。,车辆荷载的主要技术指
6、标,横向折减系数,设计车道数,三) 城市桥梁汽车荷载城市桥梁荷载等级城级汽车荷载 标准载重汽车采 用五轴式货车加载，总重700kN城级汽车荷载 标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN汽车荷载：车辆荷载（标准载重汽车）车道荷载（标准荷载）,城级车辆荷载,城级车辆荷载,城级车道荷载和城级车道荷载应按均布荷载加一个集中荷载计算。均布荷载和集中荷载的标准值应按桥梁的跨径确定。,横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加。,城级车道荷载,城B级车道荷载,城级 跨径2-m计算弯矩，车道
7、荷载的均布荷载标准值 qM=22.5kN/m；计算剪力，均布荷载标准值qQ=37.5kN/m集中荷载P=140kN跨径m-150m计算弯矩，qM=10.0kN/m计算剪力，qQ=15.0kN/m集中荷载P=300kN车道数等于或大于4条时，计算弯矩不乘增长系数。计 算剪力乘增长系数1.25。,城B级 跨径2-m 计算弯矩，车道荷载的均布荷载标准值qM=19.0kN/m；计算剪力，均布荷载标准值qQ=25.0kN/m集中荷载P=130kN跨径m-150m计算弯矩，qM=9.5kN/m计算剪力，qQ=11.0kN/m集中荷载P=160kN车道数等于或大于4条时，计算弯矩不乘增长系数。计算剪力乘增长
8、系数1.30。,2)汽车荷载的冲击力冲击作用：车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖动等原因， 使桥梁结构引起振动。冲击系数： 公桥通规规定：1 、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。2、冲击系数可按下式计算：当f1. 5Hz时， =0. 05当1.5Hzf14Hz时，=0. 17671nf0.157 当f14Hz时， =0. 45式中f结构基频(Hz)。,城桥荷载对车辆荷载的冲击系数规定如下：1）车道荷载冲击系数： = 20 (80 + l)式中：l 跨径（ m ）当l 20
9、m时， 0.2；当l 150m时， 0.1。2）车辆荷载的冲击系数： = 0.6686 0.3032 log l但是 的最大值不能超过0.4 。,3)汽车荷载离心力 公桥通规规定：位于曲线上的桥梁，当曲线半径等于或小于250m 时，须考虑车辆离心力的作用。离心力为车辆荷载（不计冲击力）乘以离心系数C ，离心力系数按下式计算：在计算多车道的离心力时，应按规定进行横向折减。离心力的着力点在桥面以上1.2m 。城桥荷载的规定同上。,4)汽车荷载引起的土侧压力公桥通规规定：车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可换算成等代均布土层厚度h（m）计算：,5)汽车荷载的土制动力制动力是汽车
10、在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力（摩擦系数可达0.5 以上）。公桥通规规定：一个设计车道上，汽车荷载产生的制动力为加载长度上汽车荷载总重的10%，公路-级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN；公路-级车荷载的制动力标准值不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准为一个设计车道制动力标准的2.0倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行四车道为一个设计车道的2.68倍。制动力的方向为汽车行车方向，其着力点在桥面以上1.2m 。,城桥荷载对汽车荷载制动力的规定为：一个设计车道的制动力，城-A 级采用160kN 或10% 车道荷载两者中的较大值；城
11、-B 级采用90kN 或10% 车道荷载两者中的较大值，车道荷载不包括冲击作用。当计算的加载车道为2条或2 条以上时，应以2 条车道为准，其制动力不折减。制动力作用点的规定同公桥通规。,）人群荷载当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为30kN；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN；当桥梁计算跨径在50m150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。 对跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。 城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1. 15倍。 专用人行桥梁。人群荷载标准值为3. 5kN。,）其它作用力风荷载流水压力冰压力温度作用支
12、座摩阻力详见公桥通规和城桥荷载,3、偶然作用偶然作用在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。公路桥梁的抗震设防一般为设计地震烈度8度，连续梁桥、T形刚构桥等为7度。 公路工程抗震设计规范通航河流、有漂流物的河流：桥梁墩台，应考虑船只或漂流物的撞击力。,地震动峰值加速度等0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地区的公路桥梁，应进行抗震设计。地震动峰值加速度大于或等于0.40g地区的公路桥梁，应进行专门的抗震研究和设计。地圧动峰值加速度小于或等于0.05g地区的公路桥梁，除有特殊要求者外，可采用简易设防。做过地震小区划的地区，应按主管部门审批后的地震动参数进行抗震设
13、计。公路桥梁的地震作用的计算和结构设计，应符合桥梁抗震设计细则的规定。, 作用效应组合,一、公路桥梁组合的原则 （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。 （2）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。 （3）施工阶段作用效应的组合，应按照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。 （4）多个偶然荷载不同时参与组合。,二、公路桥梁承载能力极限状态设计的作用组合（1）基本组合，它是永久作用的设计值与可变作用的设计值效应组合。（2）偶然组合，它是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
14、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。,三、公路桥梁正常使用极限状态设计（1）作用短期效应组合，它是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。（2）作用长期效应组合，它是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。,四、城市桥梁荷载效应组合组合 ：一种或几种基本可变荷载与一种或几种 永久荷载相组合； 组合 ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种 永久荷载叠加后，与其他可变荷载相组合； 组合 ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后，与偶然荷载中的船只或漂流物撞击力相组合； 组合 ：桥梁在进行施工阶段验算时，
15、根据可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥的单向推力等施工荷载进行组合； 组合 ：结构重力、预应力、土的重力及土侧压力中的一种或几种与地震力相结合。,第四章 桥面布置与构造,重点： 桥面的构造 桥面铺装的类型 伸缩装置,一、桥面的组成 公路桥面构造包括行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具和伸缩缝等。,铁路桥面构造通常包括钢轨、轨枕、道碴、挡碴墙、泄水管、人行道、栏杆和钢轨伸缩调节器等,重要性及设计桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影响到桥梁的使用功能。桥面的布置应在桥梁
16、的总体设计中考虑，根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定。,二、桥面铺装作用：保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用要求：桥面铺装的结构型式宜与所在位置的道路路面相协调。桥面铺装应有完善的防水、排水系统。类型：主要类型有水泥混凝土和沥青混凝土等。注意：高速公路和一级公路上特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土桥面铺装。,排水系统桥梁上部结构应设置防水层，其形式和方法应根据当地的气候条件、雨量情况和桥梁具体结构形式等确定。圬工桥台背面及拱桥拱圈与填料间应设置防水层，并设盲沟排水。,铺装类型普通水泥砼铺装：表面粗
17、糙，耐磨好，不小于80mm，强度不小于C40，应设置钢筋网，直径不小于8mm，间距不大于100mm. 沥青砼铺装：较轻，养护方便，通车快，高速公路、一级公路厚度不小于70mm，其它不小于50mm。 防水砼铺装：非冰冻地区需防水时用，厚810cm，上面可铺2cm沥青磨耗层 具有贴式防水层的铺装：防水程度高，桥面板位于受拉区时采用，“三油二毡”厚12cm，砼保护层厚4cm,桥面铺装构造,三、桥面排水系统桥面纵坡2%，桥长2%，桥长=50m，设一个泄水管 桥面纵坡2%，每隔68m设一个泄水管 泄水管：要求过水面积不小于23cm2/m2,左右对称或 交错排列，距缘石2050cm，可在人行道下设置,泄水
18、管的型式金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径 1015cm，管下端伸出行车道板底面1520cm以上 钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装 横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔 封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完整的落水管道,桥面泄水管布置,金属与钢筋混凝土泄水管,横向泄水管道,四 桥面伸缩缝伸缩缝的作用 保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩徐变等影响下按净力图式自由变形使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞减小车辆通过的噪音,分类1）按材料 填充式伸缩缝 钢板伸缩缝 橡胶伸缩缝 组合伸缩缝,暗缝式伸缩缝,钢板伸缩缝,橡胶伸缩缝,异形钢条形橡胶伸缩缝,异形钢条形橡胶伸缩缝,板式橡胶
19、伸缩装置,组合伸缩缝 钢与橡胶组合的模数式伸缩逢,伸缩缝的设计与施工要求适应桥梁温度变化引起的伸缩 桥面平坦，行驶良好 施工安装方便，与桥梁结构连成整体 安全排水、防水 承担车辆荷载 养护、修理、更换方便 经济价廉,伸缩量的计算（1）由温度变化引起的伸缩量 （2）由混凝土收缩引起的梁体缩短量 （3）由混凝土徐变引起的梁体缩短量 （4）由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量或闭口量 （5）按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号,五、桥梁附属设施与构造1、人行道及安全带人多人行道0.75米+0.5米的倍数 人少安全带，0.250.35米 高度0.250.35米 做法：现浇与桥面连成整体
20、预制做成配件，现场组合安装,布置方式,搁置式人行道构造（单位：cm）,预制装臂式人行道构造（单位：cm）,预制装臂式人行道构造（单位：cm）,不设人行道的桥上的护轮安全带,六 栏杆与护栏栏杆,钢栏杆,护栏（railing）,七、照明与标示,标示：交通标志、交通标线。 （1）警告标志：警告车辆、行人注意危险地点的标志。 （2）禁令标志：禁止或限制车辆、行人交通行为的标志。 （3）指示标志：指示车辆、行人行进的标志。 （4）指路标志：传递道路方向、地点、距离信息的标志。 （5）辅助标志：种类和使用方法有：表示时间、表示 车辆种类、表示区域或距离、表示警告、禁令理由及组 合辅助标志等。 （6）交通标线是管制和引导交通的安全措施。,八、防落梁装置 防落措施一:限制支承连接部位的支承面最小宽度；二:相邻梁之间、梁与墩台之间的刚体位移约束。,梁端最小边缘距离,横向防落差装置,
