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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
国际铁路联盟（UIC）活载图式
考察我国目前实际运行的列车及其发展趋势，可以 看出，1975年制订的中－活载标准已不太适用。例如， 蒸汽机车已停止生产，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。根据这些情况 可以认为，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。目前，荷载修订 工作仍在进行之中。高速列车标准：0.8倍UIC
桥梁的设计作用 第三节 可变作用
1、铁路列车活载：中－活载
• 我国铁路活载标准的情况是：20年代开始自行制订铁 路建筑标准，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。
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
1、铁路列车活载：中－活载
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桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
永久 结构使用期内量值不 作用 变或变化很小的作用
可变 作用
结构使用期内量值随 时间变化，且变化值 与平均值比可忽略的 作用
偶然 作用
结构使用期内发生概 率很小，但出现后影 响很大、持续时间又 很短的作用
一、作用的分类
结构重力 预应力
收缩徐变 基础变位
汽车荷载 汽车冲击力 人群荷载
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的横向布置
• 车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台等 • 公路－I级和公路－II级汽车荷载采用相同的车辆荷载 • 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图布置车辆荷载
进行计算
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的横向布置示例
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
• 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。
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（1）公路的车道荷载
集中荷载，移动，布于影响 线峰值上
均布荷载， 同号影响线满布
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
85年版规范中的汽车活载
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（2)公路的车辆荷载
车辆荷载的立面布置 车辆荷载的平面布置
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
¾结构重力＝结构体积与材料容重（重力密度）的乘积 ¾在确保结构安全的前提下，减小结构自重是设计的目标。
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桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
位于水中的构造均会受到水的浮力作用 水的浮力
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桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
预应力
返回
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
• 对公路车道荷载，布载时，应将其中的均布荷载标准 值（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，而集中荷载标准值只布置 在相应影响线中的一个最大影响线峰值处。
• 对公路车辆荷载和铁路中—活载，则使用轮系荷载直 接加载并通过试算的方法找出最不利值。对中—活载， 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。
风荷载 温度作用
地震作用
船、车撞击 作用
结构附属部分的重力 土的重力及侧压力 水的浮力
汽车离心力 汽车制动力 汽车产生的土压力 流水（冰）压力
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桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
作用代表值
二、作用的代表值
作用标准值 作用频遇值 作用准永久值
针对所有作用 仅针对可变作用
针对不同设计目 的时所采用的作
第三章 桥梁的设计作用（荷载）
¾本章内容：介绍各类作用及其组合的基本概念和计算方法， 实际设计时作用的取值按《铁路桥涵设计基本规范》和《公路 桥涵设计通用规范》计算。 ¾参考：结构设计方法的发展简介（第十章）
第一节 作用分类和作用代表值
本
章
第二节 永久作用
主
要
第三节 可变作用
内
容
第四节 偶然作用
第五节 作用效应组合
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路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（主跨）进行纵 向折减
1
第
三
章
进入教学
知
进入教学
识
点
进入教学
结
构 进入教学
逻
辑
关
进入教学
系 2
1
桥梁的设计作用 引言
作用与荷载
施加在结构上的力 直接作用
作
用
引起结构外加变形、 约束改变的原因
间接作用
又称为“荷载”
作
结构内力的反应
用
结构对所受作用
效
的反应
应
结构位移的反应
弯矩 轴力 剪力 扭矩
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桥梁的设计作用 引言
作用与荷载
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桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
附属结构（铺装、护栏等）附加的重量，二期恒载 受力结构（梁）自身的重量，一期恒载
混凝土的收缩徐变会产生变形， 超静定结构中还会产生内Βιβλιοθήκη 。土对下部结构的侧压力及重力
超静定结构中基础变位会产生内力
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桥梁的设计作用 第二节 永久作用
第二节 永久作用
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桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
三、作用代表值的取用
• 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 – 按弹性阶段计算结构强度－标准值 – 正常使用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
的
– 根据桥梁结构的动力特性来确定冲击力。桥梁结构的自振频
• 作用频遇值（Frequent value of an action）一种可 变作用代表值，作用概率分布的0.95分位值，用于正 常使用极限状态短期效应组合设计（频繁出现且量值 较大者）足够长的观测期内
• 设计基准期（Design reference period）在进行结构 可靠性分析时，考虑持久设计状态下各项基本变量与 时间关系所采用的基准时间参数。100年，与寿命的 关系
用的规定值
不同情况下 的代表值
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
“低折扣” 按标准值的7折使用
“高折扣” 按标准值的4折使用
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桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
二、作用代表值
• 作用代表值（Representative value of an action） 结构或构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种 作用规定值，包括作用标准值、准永久值和频遇值。
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
（4)车辆荷载的横向及纵向折减
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路桥涵设计车道数及横向折减系数
行车道
车道荷载的加载倍数由设计车道数决定
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
铁路中－活载的折减
• 对铁路桥梁的主要构件：
– 单线活载不考虑折减 – 双线活载取双线标准活载之和的90% – 三线及三线以上者取各线标准活载之和的80% – 对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。
一、作用分类：表3-1和3－2
（铁路）桥梁荷载 主力 附加力 特殊荷载 恒载 活载
• 作用（Action）施加在结构上的一组集中力或分布力（直 接作用，或荷载），或引起结构变形的原因（间接作用） – 永久作用（Permanent action） – 可变作用（Variable action） – 偶然作用（Accidental action）
z 作用的种类、型式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁建 设的投资，也关系到桥梁的安全。
z 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
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桥梁的设计作用 第一节 作用分类和代表值
第一节 作用分类和作用代表值
• 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。
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
公路桥梁上汽车荷载的纵向折减
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桥梁的设计作用 第三节 可变作用
4、车辆活载的加载
• 加载就是按最不利原则布置标准活载，通过结构分析 计算桥梁活载效应（内力、应力和位移、变形等）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，加载为荷载集度与同号区段影 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。