1、第四章 桥梁的设计荷载,第一节 设计荷载 第二节 荷载组合,桥梁设计,荷载的种类型号大小的选择是否恰当，关系到桥梁在使用寿命内的安全及桥梁建设的费用是否合理，荷载分析比结构分析更重要。,设计荷载分类,规范中有关设计荷载的规定：桥梁结构除承受本身自重及各种附加恒载以外，主要承受桥上各种交通荷载:汽车、平板挂车、履带车、电车以及各种非机动车和人群荷载。自然环境中，气候、水文、地震等复杂因素 (外力)的影响。,永久荷载 可变荷载 偶然荷载,设计荷载,永久荷载,1.概念：亦称恒载，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荷载 。,2.组成：,(1)作用于上部结
2、构的恒载 结构物自重； 桥面铺装重量； 附属设备的重量(人行道板、栏杆等）；,(2)作用于墩台的恒载 上部结构恒载支座作用力； 墩台自重； 土的自重及土侧压力（对于桥台）； 基础变位影响力； 水浮力(水中墩台)；,(3)预应力混凝土桥的作用力（包括上述荷载外） 预加应力； 混凝土收缩与徐变影响力。,永久荷载,对于公路桥梁： 梁桥：L=20150m时，结构自重占总重量的3060%； 拱桥：中、小跨径时，恒载占总荷载的80%；大跨径时，恒载占总荷载的85%以上。,说 明,注意：在内力计算中，只计算永久荷载中的结构物自重和铺装层重量，其他永久荷载在内力组合中乘以一个大于1的系数来考虑。,可变荷载,1
3、.概念：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。,2.按其对桥涵结构的影响程度分：,基本可变荷载(活载)：主要是车辆荷载及其影响力。 其他可变荷载：自然力及人为产生的各种变化力。汽车制动力 支座摩阻力 温度影响力风力 流水压力 冰压力,(1)车辆荷载 载重标准：通过对实际车辆的轮轴数目，前后轴间距轴重力等分析综合统计而成的技术标准。,汽车-超20级、汽车-20级、汽车-15级、汽车-10级挂车-120、挂车-100、挂车-80、履带-50,基本可变荷载(活载),汽车-超20级、汽车-20级、汽车-15级、汽车-10级荷载级列表示一辆主车重量，吨，车
4、队要求主车数目不限，重车一辆。,B.设计荷载：把大量经常出现的汽车荷载排成车队的形式而形成的荷载作为设计荷载。,各级汽车车队的纵向排列,轴重力单位：KN； 尺寸单位：m,验算荷载,验算时，履带车顺桥纵向可考虑多辆行驶，两车间距50m,平板挂车全桥均以通过一辆计算。,挂车-120、挂车-100、挂车-80、履带-50,各级公路车辆荷载选用表,(2)人群荷载：公路桥梁3KN/m2,城市郊区3.5KN/m2。 (3)汽车冲击力：车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应称为冲击作用。用冲击系数(1+)表示。 (4)离心力：HCP （C-离
5、心力系数；P-车辆荷载） (5)汽车、平板挂车、履带车引起的土侧压力,基本可变荷载(活载),(1)风力(风荷载) (2)汽车制动力 (3)温度影响力 (4)支座摩擦力、流水压力和冰压力,其它可变荷载,偶然荷载：包括地震力和船只或漂流物的撞击力。,一般公路桥梁抗震设防起点为地震烈度8度，并应根据公路工程抗震设计规范对地震力进行强度和稳定性验算。 撞击力可参考桥规附录中的规定。 附：武汉长江大桥至今已受到船只撞击70次。,荷载分类表,荷载组合,组合（主要设计组合）：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种组合，即汽车荷载+人群荷载+恒载。 组合（附加设计组合）：基本
6、可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种组合。 组合（验算组合）：挂车或履带车与结构自重、预应力、土重及土侧压力的一种或几种组合，即挂车荷载（或履带车）+恒载。,组合 （偶然组合）：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种和偶然荷载中的船只或漂流物的撞击力相结合。 组合：桥梁进行施工阶段的验算时，根据可能出现的施工荷载进行组合。构件吊装时适当乘以系数。 组合（偶然组合）：结构自重、预应力、土重及土侧压力中的一种或几种与地震力的组合。 设计中，视不同的极限状态和对构件的不同要求，给出不同的荷载安全系数。,荷载组合,第五
7、章 桥梁的总体规划和设计要点,第一节 总体规划原则和设计资料 第二节 桥梁布置 第三节 桥梁设计的方案比较,桥梁总体规划原则,1.桥梁设计的基本要求,使用上的要求a.桥梁宽度应能保证车辆和人群的安全畅通；b.桥下能满足泄洪、安全通航或通车的要求；c.保证使用年限，并便于检查和维修。 经济上的要求经过多方案经济技术的比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗尽量减少。,结构尺寸和构造上的要求应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 施工上的要求桥梁结构应便于制造和架设；尽量采用先进的工艺技术和施工机械。 美观上的要求有优美的外形，并与周围的景致相协调。,桥梁总体规划原则,2.设计资料调查 调查桥梁的使用
8、任务（以确定荷载等级及行车道、人行道宽度等）； 测量桥位附近的地形（绘制地形图）； 探测桥位的地质情况（钻孔取样提供地质柱状图）； 调查和测量河流的水文情况（以确定总跨径和桥下净空高度等）； 调查当地建材来源； 了解施工单位的技术水平、施工机械等情况； 收集有关气象资料,桥梁设计基本资料,桥梁设计程序,3.一般大型桥梁的正规设计程序 “预可”和“工可”研究阶段 初步设计 技术设计 施工图设计,1.桥梁的纵断面设计包括,桥梁的总跨径 桥梁的分孔 桥梁的标高 桥上和桥头引道的纵坡 基础的埋置深度,(1)桥梁的总跨径保证桥下足够的排洪面积，河床不受过大冲刷，并考虑节省投资。,桥梁设计和平面布置,(2
9、)桥梁的分孔,原则：使上下结构的总造价趋于最低。,尚需考虑的因素：1）地质条件；（地质条件好时可多孔；条件差时少分孔）2）通航要求；（满足通航要求）3）施工能力；4）美观要求。,桥梁设计和平面布置,(3)桥道标高的确定,桥道标高应符合规范要求: 对于跨河桥应满足通航净空要求（表3-5-1）和流水净空要求(梁底高出设计洪水位不小于50cm）。 对于跨线桥桥下净空高度为： 二级以上公路：5.0m ；三、四级公路：4.5m 蒸汽、内燃机车：6.0m；电气机车：6.55m。 纵坡 ：对于小桥，通常作成平坡桥；对于大、中桥，桥上纵坡不大于4%，桥头引道不大于5%；对于城市桥梁，纵坡不大于3%。,桥梁设计和平面布置,2.桥梁横断面设计我国公路桥面行车道净宽标准：,2净7.5 净7.0 2净7.0 净4.5 净9.0,桥梁设计和平面布置,3.平面布置,桥梁线形及桥头引道保持平顺； 桥梁一般不设计成斜交桥或弯桥，如必须设计时，应符合路线设计要求。 斜交桥的斜度一般不大于 45度，在通航河流上不宜大于5度。,桥梁设计和平面布置,桥梁设计的方案比较,拟定桥梁图式 编制方案 技术经济比较和最优方案比较,
