第一篇桥梁概论第3次课首页本课主题日期1.3桥梁的设计作用目的掌握桥梁的各种设计作用及作用的组合序号时间讲授内容1253.1设计作用分类讲23.2永久作用45授内33.3可变作用20 容与时间分6配78910重点：重1）桥梁的设计作用及取值点难点：难1）汽车荷载点方采用课堂讲授，举例示范，利用多媒体课件，将桥梁的结构体系法形象化，加深学生的理解。手段实习实验
第一篇桥梁概论第 3 次课首页 本课主题 1.3 桥梁的设计作用 日期 目的 掌握桥梁的各种设计作用及作用的组合。 讲 授 内 容 与 时 间 分 配 序号 讲授内容 时间 1 3.1 设计作用分类 25 2 3.2 永久作用 45 3 3.3 可变作用 20 6 7 8 9 10 重 点 难 点 重点： 1）桥梁的设计作用及取值 难点： 1）汽车荷载 方 法 手 段 采用课堂讲授，举例示范，利用多媒体课件，将桥梁的结构体系 形象化，加深学生的理解。 实 习 实 验
教案正文重点掌握：备注1.桥梁作用分类：2.作用计算：3.作用效应组合：重点解释，举例示范人群荷载汽车荷载温度变化影响力力桥梁自重H风力桥梁所受作用示意图3.1永久作用（10分钟）在结构使用期间，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平简要介绍均值相比可以忽略不计的作用。永久作用也叫恒载（deadload）。主要包括五个部分：结构自重、桥面铺装及附属设备的重力：结构的预加力：土的重力及土的侧压力：水的浮力：混凝土收缩及徐变作用。结构物自身重力及桥面铺装、附属设施等外加重力均属于结构重力，它价可按照结构物的实际体积或设计拟定的体积乘以材料的容重计算。（一）结构、桥面铺装及附属物自重的计算以体积乘以相应材料的重力密度。注意：混凝土桥梁上部结构配筋率较高，重力密度取26KN/m3跨径20-150m，自重占全部设计荷载的30-60%以上。跨径越大，比例越高。预应力：正常使用极限状态设计时计入，承载能力极限状态设计时作为抗以图形为主，详细解释力。收缩徐变：超静定混凝土桥梁计入。（二）预应力预加应力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时，应作为永久荷载来计算其主、次效应，并计入相应阶段的预应力损失；在结构承载能力极限状态设计时，预加应力不作为荷载，而将预应力钢解作为结构抗力的一部分。但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力引起的次效应。对于超静定的混凝土结构、钢一混凝土组合结构等均应考虑混凝土
教 案 正 文 重点掌握： 1.桥梁作用分类； 2.作用计算； 3.作用效应组合； 3.1 永久作用（10 分钟） 在结构使用期间，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平 均值相比可以忽略不计的作用。永久作用也叫恒载（dead load）。 主要包括五个部分：结构自重、桥面铺装及附属设备的重力；结构的预加 力；土的重力及土的侧压力；水的浮力；混凝土收缩及徐变作用。 结构物自身重力及桥面铺装、附属设施等外加重力均属于结构重力，它们 可按照结构物的实际体积或设计拟定的体积乘以材料的容重计算。 (一）结构、桥面铺装及附属物自重的计算 以体积乘以相应材料的重力密度。 注意：混凝土桥梁上部结构配筋率较高，重力密度取 26KN/m3 跨径 20-150m，自重占全部设计荷载的 30-60%以上。跨径越大，比例越高。 预应力：正常使用极限状态设计时计入，承载能力极限状态设计时作为抗 力。 收缩徐变：超静定混凝土桥梁计入。 （二）预应力 预加应力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算 时，应作为永久荷载来计算其主、次效应，并计入相应阶段的预应力损失； 在结构承载能力极限状态设计时，预加应力不作为荷载，而将预应力钢筋 作为结构抗力的一部分。但在连续梁等超静定结构中，仍需考虑预加力引 起的次效应。 对于超静定的混凝土结构、钢－混凝土组合结构等均应考虑混凝土 备 注 重点解释，举例示范 简要介绍 以图形为主，详细解释
的收缩和徐变作用的影响，预应力构件还涉及其预应力损失间题。3.2、可变作用（40分钟）可变作用是指在结构使用期间，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作用。按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变作用（又称活载，liveload）和其他可变作用。在桥上行驶的车辆种类繁多，有汽车、平板挂车、履带车、压路机等，各类车辆在桥梁上出现的机遇不同。通过对实际车辆的轮轴数目、前后轴的间距、轮轴压力等情况的分析、综合和概括：公路桥涵设计规范中规定了桥梁设计采用标准化荷载。常用2种标准化车辆荷载，一种是车队荷载模型、一种是车道荷载与车辆荷载相结合模型。我国1998年（2004年）前采用车队荷载模型，后采用国际上常用的车道荷载与车辆荷载相结合模型。加载方式1）整体计算采用车道荷载：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。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。2）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最大影响线峰值处。除课件中案例外，要求学生列举身边桥梁作为案例教学的补充。PK2.50.62.4（二）汽车荷载的冲击作用车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖动等原因，使桥梁结构引起振动。计算方法：车辆静载作用乘以冲击系数：1+u《公桥通规》规定：1、钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、工拱桥等上部构造和钢支座板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击
的收缩和徐变作用的影响，预应力构件还涉及其预应力损失问题。 3.2、可变作用（40 分钟） 可变作用是指在结构使用期间，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作用。按其对桥涵结构的影响程度，又分 为基本可变作用（又称活载，live load）和其他可变作用。 在桥上行驶的车辆种类繁多，有汽车、平板挂车、履带车、压路机等， 各类车辆在桥梁上出现的机遇不同。通过对实际车辆的轮轴数目、前后轴 的间距、轮轴压力等情况的分析、综合和概括，公路桥涵设计规范中规定 了桥梁设计采用标准化荷载。 常用 2 种标准化车辆荷载，一种是车队荷载模型、一种是车道荷载 与车辆荷载相结合模型。 我国 1998 年（2004 年）前采用车队荷载模型，后采用国际上常用的 车道荷载与车辆荷载相结合模型。 加载方式 1） 整体计算采用车道荷载；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。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。 2） 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 个最大影响线峰值 处。 (二）汽车荷载的冲击作用 车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖 动等原因， 使桥梁结构引起振动。 计算方法：车辆静载作用乘以冲击系数：1+μ 《公桥通规》规定： 1 、钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、 板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击 除课件中案例外，要求学生 列举身边桥梁作为案例教 学的补充
作用。讲桥梁设计者和建设者的（四）温度作用：包括均匀温度作用和梯度温度作用故事，激发学生学习桥梁的兴趣。均匀温度作用：影响：超静定结构有次内力，拱桥、刚架桥等大小：施工合拢时温度、材料、结构刚度、最高（低）温度-合拢温度。梯度温度作用：原因：太阳辐射，寒流等突然降温。影响：超静定结构有次内力，静定结构没有次内力，但因其应力变化。（五）风荷载当风以一定的速度向前运动遇到结构物阻碍时，结构承受了风压。对于大跨径桥梁，特别是斜拉桥和悬索桥，风荷载是极为重要的设计荷载，有时甚至起着决定性的作用，即对结构的强度、刚度和稳定性起控制作用。（六）汽车制动力原因：车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨结构的方向与行车方向一致。3.3偶然作用（5分钟）发生机率非常低，但一旦发生，后果非常严重，对桥梁而言，偶然荷载主要为地震作用和车辆、轮船撞击作用。3.4荷载效应的组合及可靠度理论简介（30分钟）3.4.1（荷载）的代表值：永久作用采用标准值作为代表值：可变作用根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值和准永久值作为代表值。偶然作用以标准值作为代表值。3.4.2作用效应结构上的作用在结构上产生的内力和变形以及支座反力等统称为作用效应。承载能力极限状态组合一一安全性讲解组合时，应明确每种组（1）基本组合，它是永久作用的设计值与可变作用的设合在可靠度理论中的地位和应用。计值效应组合。（2）偶然组合，它是永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、基本组合：承载能力计算一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶偶然组合：承载能力验算然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的折
作用。 （四）温度作用：包括均匀温度作用和梯度温度作用 均匀温度作用： 影响：超静定结构有次内力，拱桥、刚架桥等 大小：施工合拢时温度、材料、结构刚度、最高（低）温度-合拢温度。 梯度温度作用： 原因：太阳辐射，寒流等突然降温。 影响：超静定结构有次内力，静定结构没有次内力，但因其应力变化。 （五）风荷载 当风以一定的速度向前运动遇到结构物阻碍时， 结构承受了风压。 对于大跨径桥梁，特别是斜拉桥和悬索桥，风荷载是极为重要的设计荷载， 有时甚至起着决定性的作 用，即对结构的强度、刚度和稳定性起控制作 用。 （六）汽车制动力 原因： 车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动 摩擦力。作用于桥跨结构的方向与行车方向一致。 3.3 偶然作用（5 分钟） 发生机率非常低，但一旦发生，后果非常严重，对桥梁而言，偶然荷载主 要为地震作用和车辆、轮船撞击作用。 3.4 荷载效应的组合及可靠度理论简介（30 分钟） 3.4.1（荷载）的代表值： 永久作用采用标准值作为代表值； 可变作用根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值和准永久值作为代 表值。 偶然作用以标准值作为代表值。 3.4.2 作用效应 结构上的作用在结构上产生的内力和变形以及支座反力等统称为作用效 应。 承载能力极限状态组合——安全性 （1）基本组合，它是永久作用的设计值与可变作用的设 计值效应组合。 （2）偶然组合，它是永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、 一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取 1.0；与偶 然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的折 讲桥梁设计者和建设者的 故事，激发学生学习桥梁的 兴趣。 讲解组合时，应明确每种组 合在可靠度理论中的地位 和应用。 基本组合：承载能力计算 偶然组合：承载能力验算
减。（3）正常使用极限状态组合一一适用性短期组合：裂缝宽度，盈利验算（1）作用短期效应组合：它是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，计算裂缝宽度、挠度。（2）作用长期效应组合：它是永久作用标准值效应与可长期组合：沉降验算变作用准永久值效应相组合，计算沉降。3.4.3公路桥梁组合的原则：（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应与其他课程教学相结合，注的组合。重内容的连贯性。（2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。（3）施工阶段作用效应的组合，应按照计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。（4）多个偶然荷载不同时参与组合。第3次课尾页讲述了桥梁的设计作用和荷载组合。内容小结1）荷载与作用的区别思考题与作业1.《桥梁工程》，姚玲森，人民交通出版社：（教材）《桥梁工程》，范立础，人民交通出版社；参考资料《桥梁工程》，邵旭东，人民交通出版社：4.项海帆院士报告，欧美桥梁发展现状，学习效果较好，学生能迅速理解车辆荷载模型的概念，亦能理解混凝土收缩徐变、基础变位、温度教学后记效应影响，对可靠度理论亦有初步认识
减。 （3）正常使用极限状态组合——适用性 （1）作用短期效应组合：它是永久作用标准值效应与可 变作用频遇值效应相组合,计算裂缝宽度、挠度。 （2）作用长期效应组合：它是永久作用标准值效应与可 变作用准永久值效应相组合，计算沉降。 3.4.3 公路桥梁组合的原则： （1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应 的组合。 （2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响 时，该作用不应参与组合。 （3）施工阶段作用效应的组合，应按照计算需要及结构 所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均 应作为临时荷载加以考虑。 （4）多个偶然荷载不同时参与组合。 短期组合：裂缝宽度，盈利 验算 长期组合：沉降验算 与其他课程教学相结合，注 重内容的连贯性。 第 3 次课尾页 内容小结 讲述了桥梁的设计作用和荷载组合。 思考题与作 业 1）荷载与作用的区别 参考资料 1.《桥梁工程》，姚玲森，人民交通出版社；（教材） 2.《桥梁工程》，范立础，人民交通出版社； 3.《桥梁工程》，邵旭东，人民交通出版社； 4.项海帆院士报告，欧美桥梁发展现状， 教学后记 学习效果较好，学生能迅速理解车辆荷载模型的概念，亦能理解混凝土收缩徐变、基础变位、温度 效应影响，对可靠度理论亦有初步认识