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桥梁工程 上Bridge Engineering,交通工程系 铁道工程教研室 张向东Email： Tel：13933801378,石家庄铁路职业技术学院,桥梁工程 第一章,1,授课内容,总论钢筋混凝土简支梁桥桥梁支座预应力混凝土连续梁桥圬工和钢筋混凝土拱桥斜拉桥悬索桥钢桥的制造和架设,桥梁工程 第一章,2,第一章 总 论,一、桥梁的基本组成部分,三、桥梁的其他分类简述,四、桥梁造型与美学,最 佳 链 接,二、桥梁的主要类型,1 桥梁的组成和分类,桥梁工程 第一章,3,车辆和行人跨越障碍的建筑工程物；是线路跨越障碍的的延伸部分或连接部分。,桥 梁,桥梁工程 第一章,4,一、桥梁组成:上部结构（superstructure），包括桥跨结构，也叫承重结构桥面构造（deck）下部结构（substructure），也叫支承结构，包括桥墩与桥台（abutment and pier）墩台基础（foundation）支座（bearing）附属结构物,桥梁工程 第一章,5,1.跨度或跨径（span）表征桥梁技术水平的重要指标。 净跨径l0 ：梁式桥的净跨径是设计洪水位上两相邻桥墩（或桥台）之间的净距。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,6,拱桥的净跨径的是每孔拱跨两个拱脚界面最低点之间的水平距离。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,7,总跨径l0 ：多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径，反应了桥下宣泄洪水的能力。计算跨径l ：梁式桥的计算跨径指两相邻支座中心的距离。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,8,拱桥的计算跨径指每孔拱跨两个拱脚界面型心点之间的水平距离。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,9,2.桥长L1：两桥台胸墙之间的距离，桥梁规模的划分指标。桥全长L：两桥台台尾之间的距离。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,10,3.桥梁高度：桥面与低水位（或桥下路面）之间的距离。建筑高度h ：行车路面（或轨顶）至桥跨结构最下缘之间的距离。桥下净空高度H ：桥跨结构最下缘至设计洪水位（或计算通航水位）之间的距离。,常用技术术语,桥梁工程 第一章,11,二、桥梁的分类,桥梁工程 第一章,12,桥梁的分类（续）,桥梁工程 第一章,13,结构体系分类,a悬臂梁桥b连续梁桥c拱桥d悬索桥e刚架桥fT型刚构g斜腿刚构h连续刚构i斜拉桥j系杆拱,桥梁工程 第一章,14,梁桥,简支梁桥悬臂梁桥等截面连续梁桥变截面连续梁桥连续刚构,梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高,桥梁工程 第一章,15,刚构（架）桥,墩梁共同受弯剪T形刚构的优缺点墩柱的变化形式,门式刚架,T形刚构,斜腿刚构,V形刚构,桥梁工程 第一章,16,拱桥,三铰拱,两铰拱,无铰拱,系杆拱,结构特征：主要承重结构具有曲线外形受力特点：在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力 静力学分类：单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱常用材料：石材、钢筋混凝土、钢材施工方法：有支架和无支架施工,系杆,吊杆,主拱圈,立柱,行车道系,桥梁工程 第一章,17,悬索桥,组成：主要由索（又称缆）、塔、锚碇、加劲梁等组成受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力材料：索通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅,缆,塔,锚锭,加劲梁,桥梁工程 第一章,18,斜拉桥,形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁,斜拉索,索塔,主梁,桥梁工程 第一章,19,2 国内外桥梁的发展概况,一、我国桥梁建筑成就,三、桥梁工程展望,最 佳 链 接,二、国外桥梁建筑的发展,桥梁工程 第一章,20,桥梁按年代分类古代桥梁大致指19世纪之前的桥梁。现代桥梁19世纪20年代，世界上出现铁路。现代桥主要是为适应铁路建设的需要，在19世纪后期逐步发展起来的，并在铁路上使用至今。当代桥梁是本世纪50年代左右发展起来的，主要为公路和城市道路服务的。,桥梁工程 第一章,21,我国桥梁建筑的成就,桥梁工程 第一章,22,赵 州 桥,在隋大业元年（公元605年左右），李春在河北赵县修建了赵州石拱桥（又称安济桥）。该桥净跨37.02m，宽9m，构思巧妙，造型美观，工艺精致，历1400年而无恙，举世闻名，被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。,桥梁工程 第一章,23,灞 陵 桥,位于在渭源县南城门外的清源河上，是一座古典纯木结构卧式悬壁拱桥，俗称“卧桥”，结构独特，工艺精巧，已成为渭水一大景观始建于明洪武初年（1368年），1919年重建，跨度29.5m，高15.4m，宽4.8m；桥底部以十根粗壮圆木并列十一组，从两岸桥墩逐次递级，飞挑凌空，形成半圆状桥体，桥面有台阶通道三条，并配有扶手栏杆，桥顶为飞檐挑阁式廊房，共13间64柱,桥梁工程 第一章,24,宋 代 虹 桥,虹桥（10321033年），见宋代画家张泽端的名画清明上河图构造奇特，采用两套木拱并配以横木，形成稳定的超静定结构 。,桥梁工程 第一章,25,灞（河）桥,位于陕西省西安市城东，跨灞水，始建于秦汉常遭水患等各种灾害，屡毁屡修，清道光十三年（1833年）重修，为67孔简支木梁桥，长近400米，历时120多年未毁1955年灞河桥改建为钢筋混凝土桥，桥墩仍利用旧桥石墩，并用钢筋混凝土加高,桥梁工程 第一章,26,卢沟桥,位于北京西南，1192年建成，共11孔，跨度11.413.5m桥栏上配有栩栩如生的大小石狮485个，世所罕见,桥梁工程 第一章,27,福建泉州万安桥,世界上尚保存的最长、工程最艰巨的石墩石梁桥建于宋朝（10531059年） ，又称洛阳桥。此桥现长834m，共47孔，大约3.7m宽施工方法特殊（放养牡蛎，靠蛎壳与块石相胶结形成的整体基础来抵抗风浪）,桥梁工程 第一章,28,江东桥（虎渡桥）,距福建漳州17公里，始建于南宋绍熙年间（公元119094年），初为浮桥，嘉定七年（公元1214年）改建为石梁桥，梁石最重近200吨，“虎渡桥”名的来历古石桥几经兴废，1928年改建为简易的钢筋混凝土公路桥。抗日战争时期，国民党政府把该桥炸毁，以阻日军进犯，建国后立即修复，1972年又改建，但当年 “虎渡桥”遗迹尚存，正在维修,桥梁工程 第一章,29,广济桥（湘子桥）,中国古代名桥之一，建于宋（1173）至明（1513）之间，位于广东潮安县，横跨韩江 21跨，518m长，上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式，还有用18条木船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,桥梁工程 第一章,30,苏州宝带桥,连续石拱桥，35孔，长317m，中间三孔跨度较大，用于通航建于816819年 ，江苏苏州,桥梁工程 第一章,31,灌 县 安 澜 竹 索 桥,始建于宋朝（990年），明朝末年毁于战火清嘉庆八年（1803年）仿旧制重建，名安（渡狂）澜桥，桥长340m，分为8孔，最大跨度61m1974年因兴建外江水闸，将桥下移100余米，改用钢索,桥梁工程 第一章,32,玉带桥 十七孔桥,北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间（17361795年）拱洞从桥中间向两端逐渐收小,玉带桥建于清乾隆十五年（1750年）两端有反弯曲线的玉石拱,桥梁工程 第一章,33,湖州三桥,位于江苏湖州双林镇，主拱跨12.6m，宽3.5m居中的拱桥大约建于800年前中国南方地区拱桥特点,桥梁工程 第一章,34,大 渡 河 铁 索 桥,建于1706年，长约103m，宽约2.8m，由13条锚固于两岸的铁链组成作为革命文物保存，现正在维修,桥梁工程 第一章,35,我国大跨径铁路钢梁桥的特点,结构形式以桁架梁形式为主材料主要采用低合金钢（16锰桥钢）结构连接从早期的铆接过渡到栓焊连接（指杆件或构件在工厂焊接制造，在工地采用高强度螺栓拼接）施工采用悬臂拼装等方法在20世纪80年代，开始研制钢箱梁和正交异性桥面板结构在20世纪90年代，钢箱梁在公路大跨度悬索桥、斜拉桥中得到较多应用,桥梁工程 第一章,36,钱塘江桥,主跨1665.84m，公铁两用，由我国桥梁先驱茅以升先生主持修建1937年9月通车，同年12月侵华日军攻陷杭州，我国军队西撤后将桥炸毁，1947年3月修复,桥梁工程 第一章,37,武汉长江大桥,中国第一座跨越长江的大桥，1957年完成钢桁架连续梁桥，主跨128m，双层桥面，公铁两用悬臂拼装法施工,桥梁工程 第一章,38,南京长江大桥,1968年完成，其材料、设计、施工全部自己承担钢桁架连续梁桥，主跨160m，双层桥面，公铁两用悬臂拼装法施工，深水基础施工,桥梁工程 第一章,39,九江长江大桥,1992年完成，位于江苏九江连续钢桁架带加劲拱梁桥，主跨216m，双层桥面，公铁两用悬臂拼装法施工,桥梁工程 第一章,40,芜湖长江大桥,2000年完成，位于安徽芜湖低塔加劲连续钢桁架梁桥，主跨312m，双层桥面，公铁两用悬臂拼装法施工,桥梁工程 第一章,41,安康专线铁路斜腿刚构桥,钢斜腿刚构，箱形截面，单线铁路桥主跨176m，世界同类桥梁第一,桥梁工程 第一章,42,预 应 力 混 凝 土 梁 式 桥,20世纪50年代，开始对预应力混凝土桥进行研究和试验6070年代，我国采用悬臂施工方法，开始建造预应力混凝土T形刚构桥80年代，采用悬臂法施工的大跨度预应力混凝土连续梁桥得到较快发展90年代，普遍应用大跨度预应力混凝土连续梁桥以及连续刚构桥,桥梁工程 第一章,43,五陵卫河桥,位于河南省汤阴县，在汤阴至濮阳原窄轨铁路线上为中国采用了平衡悬臂拼装法建成的第一座预应力混凝土T型刚构桥，1965年4月建成通车桥全长105，分跨为255025，桥面宽4.5,桥梁工程 第一章,44,旧庄河一号桥,位于云南省禄丰县境内的成昆铁路线上，是中国铁路上首次采用悬臂拼装法施工的预应力混凝土桥全长106m，主跨为24+48+24m，1966年完成,桥梁工程 第一章,45,福建乌龙江桥,预应力混凝土T型刚构桥（带挂孔）主跨144m，1971年完成,桥梁工程 第一章,46,重庆长江公路大桥,预应力混凝土T型刚构桥（带挂孔）主跨174m，1980年完成,桥梁工程 第一章,47,云南六库怒江大桥,三跨预应力混凝土连续梁主跨154m，1990年完成,桥梁工程 第一章,48,茅岭江桥,位于广西防城，1986年竣工一对平行并列、上下部结构分离、跨度相同的铁路桥和公路桥，分跨488048m,桥梁工程 第一章,49,广东洛溪大桥,双薄壁墩预应力混凝土连续刚构桥主跨180m，1988年完成,桥梁工程 第一章,50,黄石长江大桥,公路预应力混凝土连续刚构桥主跨245m，湖北黄石，1995年建成,桥梁工程 第一章,51,虎门大桥西航道桥,双薄壁墩预应力混凝土连续刚构桥主跨270m，世界排名第三，1997年完成,桥梁工程 第一章,52,南昆线清水河桥,铁路预应力混凝土连续刚构桥主跨128m，墩高100m，1996年完成,桥梁工程 第一章,53,南昆线板其二号桥,采用曲线连续刚构体系，曲线半径R = 450m我国铁路上的第一座弯梁桥主跨布置为447244m,桥梁工程 第一章,54,攀钢金沙江单线铁路桥,该桥全长630.69米，主桥为三跨PC刚构，双薄壁空心墩，主跨100m+168m+100m，在同类桥梁中跨度居国内第一，1999？年完工,桥梁工程 第一章,55,浊漳河桥,预应力混凝土斜腿刚构桥主跨82m，1981年建成，支架法施工,桥梁工程 第一章,56,厦门高集海峡大桥,多跨预应力混凝土箱梁桥（84584512451045845m），总长2 070m在中国首次采用移动式模架逐孔现浇施工1991年竣工，跨越高崎集美海峡,桥梁工程 第一章,57,钱塘江二桥,公路、铁路并行分离的公路铁路两用桥，铁路桥双线，1991年竣工公路、铁路正桥均为18孔一联预应力混凝土箱型连续梁，分跨为456514806545m，连续长度达1340m，为目前国内之冠,桥梁工程 第一章,58,大跨预应力混凝土梁桥的基本特点,在纵向采用三跨或多跨对称布置的变高度梁在横向采用单箱（或多箱）单室（或多室）的箱形截面纵横向预应力采用钢铰线大吨位预应力体系（包括相应锚具和张拉设备），竖向预应力采用高强度粗钢筋，形成三向预应力施工方法为悬臂拼装或灌筑,桥梁工程 第一章,59,石拱桥和钢筋混凝土拱桥,石拱桥历史悠久。创造和推广了不少新颖的混凝土和钢筋混凝土拱桥结构。双曲拱桥，桁架拱、刚架拱、扁壳拱等。无支架施工方法。缆索吊装法、悬臂扣挂或桁架法、劲性骨架法和转体法等。钢管混凝土拱桥。,桥梁工程 第一章,60,成昆铁路一线天桥,铁路石拱桥，跨度54m有支架（钢拱架）施工，1966年建成,桥梁工程 第一章,61,九溪沟大桥,位于四川省丰都县九溪沟，跨径为116m有支架施工，1972年建成，时为世界上跨径最大的石拱桥，保持纪录18年之久,桥梁工程 第一章,62,公路石拱桥，1990年建成，跨度120m，当时为世界跨度第一有支架施工,乌巢河桥,桥梁工程 第一章,63,双 曲 拱,河南前河大桥,中国最大的公路双曲拱桥，跨度150m， 1970年建成有支架施工,桥梁工程 第一章,64,刚架拱,主腿,次腿,主梁,次梁,桥梁工程 第一章,65,四川宜宾金沙江小南门大桥,中承式混凝土提篮拱桥，跨度240m， 1990年建成，时称“亚洲第一大中承式钢混拱桥”劲性骨架法施工2001年11月7日4：30分左右桥面突然垮塌,桥梁工程 第一章,66,四川宜宾金沙江小南门大桥,桥梁工程 第一章,67,重庆綦江新虹桥,原虹桥为钢管混凝土系杆拱，因质量事故于1999年1月4日整体垮塌，死40人，伤14人，震惊全国新虹桥系X型钢筋混凝土人行拱桥，全长160米，净跨130米，宽7.5米，1999年9月28日开工，2000年12月峻工并投入使用，立碑纪念四川省交通厅设计院设计，大桥局施工，“全国最老最大的建桥队正建造一座该队建桥史上最小但影响最大的桥”,桥梁工程 第一章,68,北京永定河7号桥,铁路钢筋混凝土中承式拱桥，跨度150m1972年建成，拱架法施工（铁路最大跨度）,桥梁工程 第一章,69,四川涪陵乌江大桥,跨度200m，1988年建成转体法施工,桥梁工程 第一章,70,四川旺苍东河大桥,我国第一座钢管混凝土系杆拱桥跨度115m，1990年建成,桥梁工程 第一章,71,三峡工程专用公路黄柏河桥,上承式钢管砼拱，桥长276.71m，跨度160m转体施工，1996年竣工,桥梁工程 第一章,72,桁架拱：贵州剑河桥,主跨150m，1985年建成,桥梁工程 第一章,73,组合桁架拱：江界河桥,位于贵州瓮安跨度330m，世界上跨度最大的桁架拱桥悬臂拼装施工1995年建成,桥梁工程 第一章,74,四川万州长江大桥：全景,世界上跨度最大的钢筋混凝土拱桥，主跨420m采用劲性骨架（含钢管混凝土）和缆索吊装方法施工1997年建成,桥梁工程 第一章,75,四川万州长江大桥：全桥模型试验,桥梁工程 第一章,76,斜拉桥,自20世纪50年代公路斜拉桥问世以来，这种结构合理、跨越能力大、外形美观的桥型就如异军突起，发展迅猛。在70年代，我国开始探索和实践斜拉桥，修建了四川云阳汤溪河桥（主跨76m）和上海松江县新五桥（主跨54m）。至今，已修建各种类型的斜拉桥50座左右，成为目前世界上建造斜拉桥座数最多的国家之一。,桥梁工程 第一章,77,四川云阳汤溪河桥,我国第一座试验性斜拉桥，孔跨布置为34.91+75.84+34.91m，全长153.12m每塔有三对斜拉索，由钢芯缆索组成，呈辐射形布置。主梁为单箱，塔墩固结1975年建成,桥梁工程 第一章,78,济南黄河大桥,桥梁工程 第一章,79,上海南浦大桥,桥梁工程 第一章,80,上海杨浦大桥,桥梁工程 第一章,81,上海徐浦大桥,桥梁工程 第一章,82,武汉长江二桥,桥梁工程 第一章,83,武汉长江三桥（白沙洲大桥）,桥梁工程 第一章,84,武汉军山大桥,桥梁工程 第一章,85,铜陵长江大桥,桥梁工程 第一章,86,香港汲水门大桥,主跨430m，1997年建成,桥梁工程 第一章,87,福建青州闽江大桥,结合梁斜拉桥，主跨605m，2000年建成,桥梁工程 第一章,88,宜昌夷陵长江大桥,三塔单索面预应力混凝土斜拉桥主跨348m，梁段预制拼装，2001年完工,桥梁工程 第一章,89,岳阳洞庭湖大桥,三塔预应力混凝土斜拉桥，双索面主跨310m，2001年2月开通,桥梁工程 第一章,90,南京长江二桥,桥梁工程 第一章,91,广西来宾红水河桥,桥梁工程 第一章,92,斜拉桥特点,结构形式常采用的是双塔双（密）索面（半）漂浮结构体系主塔材料采用钢筋混凝土主梁材料为预应力混凝土或钢或两者的组合主梁截面为双（或多）主梁式、箱形等悬臂方法施工技术研究课题结构抗风、抗震设计以及斜索的使用寿命问题由于刚度的原因，铁路斜拉桥的实例极少,桥梁工程 第一章,93,汕头海湾大桥,桥梁工程 第一章,94,西陵长江大桥,桥梁工程 第一章,95,广东虎门大桥,桥梁工程 第一章,96,宜昌长江大桥,桥梁工程 第一章,97,海沧大桥,桥梁工程 第一章,98,香港青马大桥,桥梁工程 第一章,99,江阴长江大桥,桥梁工程 第一章,100,桥 梁 工 程 展 望,桥梁工程 第一章,101,桥跨结构继续向大跨发展预应力混凝土桥逐步成为发展主体（中小跨度）结构型式和构造呈多样化发展桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁CAD技术应用更趋广泛建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展,桥梁工程 第一章,102,3 桥梁的规划原则和设计要点,一、桥梁总体规划原则和基本设计资料,最 佳 链 接,二、桥梁纵 横断面设计和平面布置,桥梁工程 第一章,103,一、桥梁设计原则和基本设计资料,(一)基本原则,适用要求；安全要求；经济要求；施工要求；美观要求。,桥梁工程 第一章,104,适 用 要 求,能保证行车的通畅、舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、村镇等的桥梁，还当综合考虑桥头和引桥地区的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需常规养护维修就可保证日常使用。,桥梁工程 第一章,105,安 全 要 求,桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁本身的安全。结构在使用年限以内，在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座桥梁的基本要求。,桥梁工程 第一章,106,经 济 要 求,在适用、安全的前提下，经济是衡量技术水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应体现出经济特性。对于重大的桥梁工程，必须进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性和先进性以及经济上的合理性。这样，才能对桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论 。,桥梁工程 第一章,107,美 观 要 求,在适用、安全和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是对桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的主要因素。在城市和游览地区，可适当考虑桥梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐的细部装饰。,桥梁工程 第一章,108,1. 调查桥梁的使用任务；2. 桥位附近的地形资料 ；3. 桥位附近的地质资料 ；4. 桥位附近的水文资料 ；5. 地方材料来源；6. 施工单位的施工能力；7. 气象资料；8. 上、下游老桥调查资料。,(二)基本设计资料,桥梁工程 第一章,109,(三) 桥梁设计程序,桥梁工程 第一章,110,二、桥梁立面、断面和平面布置,立面布置桥梁总长桥梁孔径布置桥面标高与桥下净空桥上及桥头的纵坡布置,桥梁工程 第一章,111,桥梁立面、断面和平面布置（续）,断面布置 桥面净空桥面宽度行车道宽度机动车道布置人行道自行车道布置横坡布置,桥梁工程 第一章,112,铁路桥梁建筑限界,桥梁工程 第一章,113,桥梁立面、断面和平面布置（续）,平面布置 一般，大、中桥梁的平面线型为直线。当地形限制时，可把桥梁设置在曲线上（直梁布置成折线状）或直接建造曲线桥（结构本身呈曲线状）。桥上宜避免采用反向曲线。在某些情况下（如对城市桥梁）也允许修建公路斜桥，其斜度一般不大于45，在通航河流上不宜大于5。,桥梁工程 第一章,114,4 桥 梁 设 计 荷 载,桥梁工程 第一章,115,荷载的种类、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本节内容：介绍各类荷载的基本概念和计算方法，实际设计时荷载取值按铁路桥涵设计规范 （以下简称铁桥规）和公路桥涵设计通用规范计算,桥梁工程 第一章,116,一、 荷载分类与组合,(一) 荷载分类：,桥梁工程 第一章,117,(二) 荷载组合,荷载组合各种荷载的取舍以及它们同时作用的可能性组合原则以桥梁在施工和运营时可能处于最不利的受力状态为原则 基本组合方式： 组合I：恒载（的一种或几种）与基本可变活载（的一种或几种）相组合，即仅考虑主力； 组合II：组合I与其它可变荷载（的一种或几种）相组合，即主力与附加力同时作用； 组合III：组合I与偶然荷载（的一种或几种）相组合，即主力与特殊荷载同时作用。,桥梁工程 第一章,118,其他可变荷载不同时组合表（公路）,桥梁工程 第一章,119,二、永久荷载（恒载）,作用于桥梁上部结构的恒载结构的重力和附属设备等外加重力；作用在桥梁下部结构的恒载由支座传递的上部结构的重力、墩台本身的重力、土压力和水压（浮）力等。结构重力结构体积与材料容重的乘积土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。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。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。,桥梁工程 第一章,120,三、可变荷载,（一） 基本可变活载（活载） 1.车辆活载 车辆荷载指桥梁承受的机动交通活载。对铁路桥，指列车活载；对公路桥，指汽车、挂车、履带车等。车辆荷载的种类繁多，因此，需要对车辆荷载进行调查分析和综合概括，并按照安全、适用和经济的原则，确定出设计采用的标准活载。 对于不包括冲击效应（后述）的车辆活载，可称之为静活载。,桥梁工程 第一章,121,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。,桥梁工程 第一章,122,公路车辆活载,公路车辆荷载标准化活载 4个等级： 汽车10级、汽车15级、 汽车20级和汽车超20级 重车与主车考虑冲击力计算荷载把经常地、大量出现的汽车排列形成的车队，对一般桥梁设计起控制作用 验算荷载偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用500kN履带车（简称履带50），可多辆，间距50m 挂80、挂100和挂120，按一辆计算不计冲击力,桥梁工程 第一章,123,汽车车队纵向排列,桥梁工程 第一章,124,汽车的平面尺寸和横向布置,桥梁工程 第一章,125,平板挂车和履带车荷载,桥梁工程 第一章,126,标准活载的加载,总的车道活载的折减。对铁路桥梁的主要构件，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。对公路桥梁，在按两行车队布载时，汽车活载不予折减；按三行车队布载时，汽车活载可在一定条件下折减20%；按四行车队布载时，汽车活载可折减30%，但折减后不得小于用两行车队布载的计算结果。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、应力和变形等）的最不利值。等代荷载（或称换算均布荷载）,桥梁工程 第一章,127,标准活载的等级选定,根据桥梁所在线路的等级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定,桥梁工程 第一章,128,2. 冲击力,车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生振动，产生动力作用。这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就称之为冲击作用。冲击作用的大小采用冲击力来加以衡量。冲击力受线路状态、车辆类型以及桥梁结构的型式和跨度等因素的综合影响，目前还难以精确考虑，只能在桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式。在设计中，引入冲击系数（1+）。当竖向活载包括冲击力时，系指将静活载乘以冲击系数。冲击系数的一般形式是：,桥梁工程 第一章,129,3. 人群荷载,铁路桥梁明桥面4kN/m2。铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心2.45米以内的人行道，取10 kN/m2；距离梁中心2.45米以外的人行道，取4 kN/m2。公路桥梁的人群荷载一般取3kN/m2，城市郊区行人密集地区一般取3.5kN/m2；人群荷载应与汽车荷载同时考虑，但不与验算荷载同时计算。人行道（钢筋混凝土）板还应以1.2 kN（公）或1.5 kN（铁）的集中荷载进行检算，人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑，作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN考虑。,桥梁工程 第一章,130,4. 离心力,离心力是指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。离心力的大小等于车辆活载（不计冲击力）乘以离心力系数C，C值按下式计算式中 V设计行车速度（km/h）； R曲线半径（m）。 离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面上2m处（铁路桥）。,桥梁工程 第一章,131,（二）其他可变活载（活载）,1.风力方向：纵向水平力、横向水平力。 作用点：受风面积的形心。大小：,A 受风面积W 风荷载强度。,桥梁工程 第一章,132,W0 基本风压值（Pa） K1 风载体型系数 K2 风压高度变化系数 K3 地形、地理条件系数 说明： 桥上有车时， 标准设计时，,桥梁工程 第一章,133,关于受风面积A的计算： 列车受风面积按3m高长方带计算，作用点在轨顶以上2m 。 只计算列车横向风力，不计列车纵向风力。 钢筋混凝土梁的受风面积为梁底至轨顶的高度与左右两桥孔中线围成的面积。 桥跨结构的受风面积 = 外轮廓线面积折减系数。 实体桥墩的受风面积按纵向、横向的轮廓面积计算。 桥台纵向、横向风力不予计算。,桥梁工程 第一章,134,2.车辆制动力或（列车）牵引力,车辆制动力（或牵引力）是指车辆在刹车时（或启动时）为克服车辆的惯性力而在路面或轨道与车轮之间发生的滑动摩擦力。制动力或牵引力是墩台设计的重要荷载，是作用在桥上的纵向水平力，但两者的作用方向恰好相反。采用简化办法进行计算。对铁路桥梁，规定列车制动力或牵引力按竖向静活载的重力的10%计算，其作用点一般在轨顶以上2m处。公路桥梁中只考虑制动力。对一或二车道桥梁，规定制动力为一行汽车车队总重力的10%，但不得小于一辆重车的30%；对四车道桥梁，制动力为上述规定值的两倍。制动力作用点一般在桥面以上1.2m处。,桥梁工程 第一章,135,3.温度影响力,温度影响力指因温度的变化而引起的结构变形和附加力温度的变化：（年平均）气温变化和温差。 气温变化对静定和超静定结构的影响 温差对静定和超静定结构的影响气温变化的幅度，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定；气温变化值，应自结构合龙时的温度算起。各种材料的线膨胀系数，可按设计规范采用。钢：0.0000118混凝土：0.000010,桥梁工程 第一章,136,4.列车横向摇摆力,由于轨道不平等原因，列车在行进中会发生左右摇摆，产生一种横桥向的水平力。这种横向摇摆力很难准确计算，现规定其作用于轨顶面，数值为5.5kN/m。因横向摇摆力的取值与竖向活载有一比例，故一般不再检算空车荷载的横向摇摆力。另外，横向摇摆力应与横向风力进行比较，取其大者参与荷载组合。,桥梁工程 第一章,137,5.流水压力、冰压力和支座摩阻力,位于河流中的桥墩会受到流水压力的作用 位于冰凌河流或水库的桥梁墩台，应根据当地冰凌的具体条件及墩台的结构形式，考虑冰荷载的作用。 支座上的摩阻力是因上部结构由温度等引起的变位而产生的，其作用方向与上部结构的变位方向相反，作用点在支座处，计算公式为：,桥梁工程 第一章,138,四、偶然荷载,偶然荷载地震荷载、船只或漂流物（如排筏）的撞击力以及施工荷载。地震力由于地震波在土中传播，使震区发生地面运动；桥梁墩台首先受到外加的强迫运动，并导致整个桥梁的振动。所谓地震力，主要指强烈的地面运动引起的结构自身的惯性力（加速度与质量的乘积）。它不仅地面运动的强烈程度有关，也与结构的动力特性（频率和振型）有关，还与桥梁所在处的地质情况有关。 船只或漂流物的撞击力 施工荷载,桥梁工程 第一章,139,