公路、铁路桥梁作用分类对比
公 路 桥 梁
永久作用 可变作用 偶然作用 恒载 活载+附加力 特殊荷载
结构内力的反应 结构对所受作用的反应 结构变位的反应
可变 作用 结构使用期
铁 路 桥 梁
公路桥梁各作用随时间变化的性质（示意）
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西南交通大学电气工程学院本科教学工作报告 Undergraduate Teaching Report of School of Electrical Engineering Southwest Jiaotong University
船舶或漂流物的撞击作用 汽车撞击作用
施工荷载 列车脱轨荷载 长钢轨断轨力
列车横向摇摆力 长钢轨纵向水平力
频率（概率密度） 足够长观测 期内的数据 拟合曲线
推算的设计基准期内 最大值概率密度 (部分可变和偶然作用)
列车牵引力 冻胀力
作用频遇值 作用准永久值
“频繁出现” 95%概率分位 “经常出现” 50%概率分位
设计车道数 横向折减系数 2 1.00 3 0.78 4 0.67 5 0.60 6 0.55 7 0.52 8 0.50
车辆荷载的横向布置示例
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西南交通大学电气工程学院本科教学工作报告 Undergraduate Teaching Report of School of Electrical Engineering Southwest Jiaotong University
EI c mc
举例
f1 13.616 2l 2 EI c 连续梁桥竖弯基频 mc （对正弯矩及剪力）
冲击力标准值为车辆活载标准值×冲击系数，车辆活载总效应为标准值×（1+）
铁路桥梁明桥面：4kN/m2。 铁路桥梁道砟桥面：距离梁中心2.45m以内的人行道，取10 kN/m2； 距离梁中心2.45m以外的人行道，取4 kN/m2。 公路桥梁人群荷载集度：3kN/m2（L0 ≤50m）， 2.5kN/m2 （L0≥150m），其间线性内插；城市郊区行人密集地区取上述值的 1.15倍。 专用人行桥：3.5kN/m2。 人行道板：以4kN/m2 （公）或1.5 kN（铁）的荷载进行检算。
永久作用
结构重力（包括结构附加重力） 预加力 土的重力 土侧压力 混凝土收缩及徐变作用 水的浮力 基础变位作用
可变作用
汽车荷载+汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 汽车制动力 风荷载 流水压力 冰压力
偶然作用
地震作用
特殊荷载
作用标准值 作用频遇值 作用准永久值
用于所有作用 仅用于可变作用
局部构件 结构整体
•
• 考察实际运行的列车及其发展趋势，中－活载标准已不适 用。（2000年前蒸汽机车已停运，内燃和电力机车得到广 泛应用；货车的重载轴重时常高于机车的轴重） • 我国新的列车活载标准应与国际铁路联盟（UIC）制订的 活载标准较为一致。 • 我国高速铁路列车活载标准：ZK活载 0.8*UIC • 我国市域铁路列车活载标准：ZC活载 0.6*UIC • 城市轨道交通活载标准：各城市根据所采用的车辆而不同

对仅承受局部活载的构件，不考虑折减
对公铁两用桥， 如何折减？
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
集中荷载，置于影响线峰值上
均布荷载，可任意截取，同号影响线满布
结构动力 学分析
更趋合理
简化： 冲击力
公路桥梁 结构基频
冲击系数 （ ）

Yd max Y j max
的效应大 荷载试验
确定
铁路桥梁 结构刚度
f

2l 2
a bL
简支梁桥竖弯基频
当 f ＜ 1.5Hz时， ＝ 0.05 当 1.5Hz ≤ f ≤ 14Hz时， ＝ 0.1767f－0.0157 当 f＞ 14Hz时， ＝ 0.45

对铁路桥梁的主要构件：

折减理由：制定车道荷载标准时，调查统计重车居多并呈拥挤状态，随 着跨度的增加，实际情况会有所缓解 跨径取值：对多跨连续结构，按最大计算跨径（主跨）进行纵向折减 铁路桥梁：无此规定。对超大跨度桥梁，由于列车长度的限制，铁路活 载效应占总的荷载效应的比重则会逐步减小

单线：不考虑折减 双线：取双线标准活载之和的90%（0.9，注：高速 铁路双线不折减） 三线及以上者：取各线标准活载之和的80%（0.8）
公路－I级qK
公路－II级 PK和qK
一座桥梁 的车道荷 载的加载 倍数由设 计车道数 决定
车辆荷载的 立面布置
行车道？
车辆荷载的 平面尺寸
单位：kN，m
车辆荷载的横向布置（单位：m）
规定：对双车道以上的公路桥，需要考虑车道荷载的多车 道横向折减。 横向折减的理由：在桥梁设计中，为方便计，各个车道上 的车辆活载都是按最不利加载位置布置的，而实际交通情 况并非如此。 横向折减的方式：总的车道荷载×横向折减系数 横向折减系数的含义：在多车道桥梁上行驶的车辆活载使 桥梁结构产生某种最大作用效应时，不同车道上的车道荷 载同时处于最不利位置的可能性大小。 横向折减系数的大小：与设计的车道数有关。
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
主讲人：姚昌荣
二○一四年四月 石亭江大桥
桥梁结构需安全承受人类活动及环境变化所施
一 二 三 四 五
加的影响，这样的影响可统称为“作用” 作用的类型、大小、方式的确定是否得当， 既关系到桥梁安全，也关系到桥梁建设费用 为便于桥梁设计，需要制订相关的作用或荷载
标准，而这些标准并不是一成不变的
冲击作用
分析 手段
现象
结构振动 动力问题简化为静力问题 比静活载
原因
线路 车辆 结构
加载——就是按最不利原则布置车辆活载，通过结构分析计算桥梁活 载效应（内力和变位）的最不利值。 一般做法——先计算结构内力及位移影响线，然后布载并加载。对均 布荷载，为荷载集度与对应区段影响线面积的乘积；对集中荷载，为 荷载大小与对应影响线纵坐标值的乘积。 车道荷载加载——布载时，应将其中的均布荷载qK（任意长度，任意 截取）满布于使结构产生最不利效应的同号影响线区段上，而集中荷 载PK只布置在相应影响线中的一个影响线最大峰值处。（例子） 公路车辆荷载和铁路中－活载加载——使用轮系荷载直接加载并通过 试算（穷举法）的方法找出最不利值。当采用手工计算时，直接使用 轮系荷载加载较为繁琐，可采用等代荷载（或称换算均布荷载）取代。

• 发展情况：1938年公布中
华活载标准，1951年制订 了中－Z活载标准，1975 年对中－Z活载标准进行 修订，形成目前所用的中 －活载标准。 中－活载（模拟荷载）由 普通活载与特殊活载组成 ，适用于标准轨距1435 mm的干线铁路 地方窄轨（轨距762mm） 的标准，与中－活载图式 相同但数值大幅减少 合具体情况确定
C型车
B型车
A型车
《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）
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离心力－车辆行驶在曲线线路上时，因速率方向变化而引起的横向水平力。
综合介绍公路、铁路桥各类作用及其组合的基 本概念和计算原则，实际应用时按规范办理
交通部：公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） 铁道部：铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1－2005）
施加在结构上的力 引起结构外加变形 、约束改变的原因
直接作用（荷载） 间接作用
作用 永久 作用
偶然 作用

偶然作用－标准值 铁路桥梁各类荷载－只有“标准值”



桥梁上部结构的恒载－结构自身重力和附属设备等外加重力 桥梁下部结构的恒载－上部结构的重力、墩台自身重力、土 压力和水压（浮）力等 土的重力及土侧压力－ 水浮力－地基土壤的孔隙而传递给建筑物基础底面的（自下 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 预加力当视为恒载；在检算结构的承载能力时，预加力不作 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，混凝土收缩及徐变作用 的影响是长期存在的。 基础变位一旦发生，其对结构的影响也是长期的
准永久值 频遇值 标准值
作用
对公铁两用桥， 如何选择作用及 其大小？
温度（均匀温度和梯度温度）作用 支座摩阻力
作用的统计曲线及代表值示意
铁路桥无此项
永久作用－标准值 可变作用－根据不同的极限状态和组合方式分别采用标
一 二 三 四 五
准值、频遇值或准永久值作为其代表值。
承载能力极限状态－标准值 正常使用极限状态(按短期效应组合设计)－频遇值 • 频遇值－标准值乘以频遇值系数φ1 正常使用极限状态(按长期效应组合设计)－准永久值 • 准永久值－标准值乘以准永久值系数φ2 按弹性阶段计算结构强度－标准值

车道荷载
公路－I级PK
• PK＝ 360kN，LK≤5m • PK＝ 180kN，LK≥50m • PK值采用直线内插法确定，5m＜LK ＜ 50m时， • 计算剪力效应时，PK应乘以系数1.2 • qK＝ 10.5kN/m
• 公路—II级的均布荷载标准值qK和集中荷 载标准值PK均按公路—Ⅰ级车道荷载的 0.75倍考虑
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