桥梁的设计荷载2.1.1 公路桥涵的汽车荷载《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）将公路桥梁汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。

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。

车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。

车道荷载的计算图式如图2-3所示。

图2-3 公路桥梁车道荷载公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为＝10.5kN/m，集中荷载标准值按表 2-4选取：k q k P 表2-4 公路桥梁集中荷载标准值计算跨径集中荷载标准值k P 备注5m ≤L480kN m 305m <<L采用直线内插求得50m ≥L360kN计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘以1.2的系数。

公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍。

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影响线峰值处。

k q k P 公路桥梁车辆荷载的立面、平面尺寸如图2-4，其主要技术指标规定如表2-5。

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。

(a) 立面 (b) 平面 图2-4 公路桥梁车辆荷载布置图(单位：kN.m) 表2-5 公路桥梁车辆荷载主要技术指标项 目 单 位 技 术 指 标项 目 单 位 技 术 指 标车辆重力标准值 kN 550 轮距m 1.8 前轴重力标准值 kN 30 前轮着地宽度及长度 m 0.3×0.2 中轴重力标准值kN2×120中、后轮着地宽度及长度m0.6×0.2后轴重力标准值kN 2×140 车辆外形尺寸(长×宽)m 15×2.5轴距m3+1.4+7+1.4公路工程技术旧标准中把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式，作为设计荷载，把偶然、个别出现的平板挂车和履带车作为验算荷载。

汽车车队分为汽车—10级、汽车—15级、汽车—20级和汽车—超20级四个等级。

验算荷载分为挂车—80、挂车—100、挂车—120和履带—50。

但对新建桥涵已取消汽车—15级、挂车—80的标准，只是为了便于国家统计工件的连续性而继续保留了这一级荷载。

《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）在公路桥涵结构设计采用的标准车辆荷载模式及其分级方面作了调整。

汽车荷载采用了国外普遍采用的由车道荷载和车辆荷载组成的模式。

一是将四级标准车队荷载分为公路-Ⅰ级、公路-Ⅱ级两级汽车荷载，二是取消了汽车－15级车辆荷载，即在标准中不再保留该级荷载标准，三是取消了四级公路上使用的汽车－10级车辆荷载。

经过如此调整，从荷载水平看，公路-Ⅰ级基本相当于旧标准（JTJ001-97）的汽车—超20级车辆荷载,公路-Ⅱ级基本相当于旧标准（JTJ001-97）的汽车－20级车辆荷载。

另外，从形式上取消了验算荷载，而将验算荷载的影响通过多种途经间接地反映到汽车荷载模式中。

然而，大量正在使用的桥梁采用的是旧的荷载标准，因此，在这里需对《公路工程技术标准》（JTJ 001-97）的车辆荷载作一介绍。

该标准中车队的纵向排列和横向布置及其主要技术指标规定如图2-5和图2-6。

图中所示的荷载均为轴重，每一车队中均规定有一辆重车。

120图2-5 公路桥梁各级汽车车队的纵向排列(单位：kN.m)100KN、150KN、200KN汽车的平面尺寸300KN汽车的平面尺寸550KN汽车的平面尺寸横向布置图2-6 公路桥梁各级汽车的平面尺寸和横向布置(单位：m)验算荷载图式及主要技术指标规定如图2-7。

用平板挂车或履带车荷载验算时，不计冲击力、人群荷载和其他非经常作用在桥涵上的各种外力。

履带车在顺桥方向可多辆布载，但两车间净距不得小于50m ，平板挂车在桥梁全长内用一辆布载。

每条履带单位压力56KN/m图 2-7 公路桥梁各级验算荷载图式和横向布置（单位：kN.m ）2.1.1 城市桥梁的汽车荷载《城市桥梁设计荷载标准》将城市汽车荷载等级划分为：城-A 级汽车荷载和城-B 级汽车荷载。

汽车荷载又可分为车辆荷载和车道荷载。

桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或档土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。

桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。

当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－A 级车辆荷载的标准载重汽车应采用五轴式货车加载，总重700kN ，前后轴距为18.0m ，行车限界横向宽度为3.0m （图2-8）。

城-B 级车辆荷载的标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN ，前后轴距为4.8m ，行车限界横向宽度为3.0m （图2-9）。

140160200140600.25m0.25m图2-8 城－A 级标准载重汽车601201200.25m0.25m图2-9 城－B 级标准载重汽车图 图2-10 城市道路标准荷载示意图城－A 级车道荷载和城－B 级车道荷载应按均布荷载加集中荷载计算，如图2-10所示。

均布荷载和集中荷载的标准值见表2-6。

表2-6 城市桥梁车道均布荷载标准值计算跨径 城市A 级－Q 城市A 级－P 城市B 级－Q 城市B 级－P 2～20m计算弯矩时 22.5 kN/m 140 kN 19.0 kN/m 130 kN 计算剪力时 37.5 kN/m 140 kN 25.0 kN/m 130 kN 20～150m计算弯矩时 10.0 kN/m 300 kN 9.5 kN/m 160 kN计算剪力时15.0 kN/m300 kN11.0 kN/m160 kN说明：当跨径大于20m 且小于等于150m 时，对于车道数等于或大于4条的桥梁，城－A 级计算剪力应乘以1.25；城－B 级计算剪力应乘以1..30。

2.2 汽车荷载的冲击力车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应通常称为冲击作用。

在此情况下，汽车荷载（动荷载）对桥梁结构所引起的应力和变形，要比同样大小的静荷载引起的大。

鉴于目前对冲击作用还不能从理论上做出符合实际的精确计算，一般引用一个荷载增大系数，即冲击系数（1＋μ），来计及荷载的冲击作用。

冲击作用是根据现成桥梁上所做的振动试验结果分析整理出来的，在设计中可按不同的结构种类选用相应的冲击系数。

《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）对冲击系数的计算见表2-6。

表2-6 冲击系数结构基频冲击系数μ1.5Hz f <0.0514Hz f 1.5Hz <≤0.01570.1767Lnf −14Hz f >0.45注：φ为结构基频。

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）对车辆荷载的冲击系数规定如下： (1) 车道荷载冲击系数：)80(20l +=μ (2-1)式中 l ——跨径(m)2.0,20==μ时当m l ；1.0,150==μ时当m l(2) 车辆荷载的冲击系数：l log 3032.06686.0−=μ (2-2)但是μ的最大值不能超过0.4。

上面两式中，对于简支的主梁、主桁、拱桥的拱圈等主要构件，l 为计算跨径的长度；对于悬臂梁、连续梁、刚构、桥面系等构件、墩台以及受局部荷载的构件，l 为相应内力影响的荷载长度（即为各荷载区段之和）。

这里应该指出的是，根据对车桥振动的研究表明，车辆对桥梁的冲击系数的影响因素很多，除以上两本规范的长度因素外，还与路面平整度、结构形式、伸缩缝、车辆作用位置等等因素有关。

其中路面平整度的影响和伸缩缝结构应特别引起桥梁养护部门的注意。

桥面施工过程中除保证桥面平整度和伸缩缝的安装质量外，还应保持桥面的整洁；铺装层的破损要及时修补，伸缩缝中的赃物杂物应及时清理，伸缩缝的损坏应及时维修，以尽量减小车辆对桥梁的冲击影响。

2.3 汽车荷载离心力《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）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：127R V C 2= (2-3)V —设计车速（km/h ），应按照桥梁所在路线的设计车速进行计算； R —曲线半径在计算四车道的离心力时，应按规定折减汽车荷载。

离心力的着力点在桥面以上1.2m 。

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）的规定同上。

2.4 汽车荷载引起的土侧压力《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）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计算：γBl G h 0∑=(2-4)h —换填土层的厚度（m ）γ—土的重力密度（kN/m 3）∑G —布置在面积内的车轮的总重力（kN ）；o lB ×o l —桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度（m ），对于墙顶以上有填土的路堤式挡土墙，为破坏棱体范围内的路基宽度部分；o l B —桥台横向全宽或挡土墙的计算长度。

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）的规定同上。

2.5 人群荷载《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定：公路桥梁设置人行道时，人群荷载按下面规定计算：（1）当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m 2；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m 2；当桥梁计算跨径在50m～150m时，可由线性内插得到人群荷载标准值。

跨径不等的连续结构，采用最大计算跨径的人群荷载标准值。

（2）城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值为上述标准值的1.15倍。

（3）专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m 2。

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）规定： （1）人行道板的人行荷载为5kPa 的均布荷载或1.5kN 竖向集中力分别计算，并作用在一块构件上，取其不利者。

（2）梁、桁、拱及其他大跨结构的人群荷载，可按照下式计算，且值在任何情况下不得小于2.4kPa。

w w 当加载长度时：20m l <20w 205w p−×= (2-5)当加载长度时：20m l ≥20w 205w p −⎟⎠⎞⎜⎝⎛−×−=8020l 2 (2-6) w —单位面积上的人群荷载（kPa ）； l —加载长度（m ）；p w —半桥宽（m ），当大于4m 时应按4m 计。

人群荷载对于一般的公路桥梁和城市桥梁而言不是主要荷载，通常与车辆荷载组合进行计算。

但对于人行道的局部构件，栏杆和专用人行桥来说，却起控制作用。