什么是桥梁荷载?

[拼音]：qiaoliang hezai

[外文]：load on bridge

桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称，包括恒载、活载和其他荷载。

包括桥梁各部分的自重、预加应力、混凝土的收缩和徐变的影响、土因自重所生的竖向和水平压力、静水压力及浮力等。

包括铁路列车活载或公路车辆荷载，及它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力(铁路列车)、制动力或牵引力，人群荷载，以及由列车车辆所增生的土压力等。

（1）铁路列车活载。一般用普通活载和特种活载表示。普通活载是机车车辆的重量；特种活载是代表某些集中轴重（它对小跨度桥梁及局部杆件的设计起决定作用）。由于不同型号机车（或车辆）的轴重和轴距不相同，在设计时，应按当时的设计规范所制订的列车活载来进行。这种活载不仅能概括当前机车车辆的实际情况，还考虑到今后的发展。

中国1922年首次公布的列车活载是将美国古柏氏E-50级活载制改为公制，前面为两台蒸汽机车带煤水车联挂，机车轴重22.5吨，轴距 1.5米，后面的车辆活载则取7.5吨／米。1938年公布的中华铁路桥梁机车活载(简称中华20级活载)，机车轴重降为20吨，车辆活载降到7吨/米。1951年铁道部制定了中－Z活载，机车轴重随线路等级及结构类型而不同，轴重Z(也称活载等级)分18吨、22吨、26吨三种，另一台机车和两台煤水车的作用则由一段长30米的均布荷载0.4Z吨/米表示，车辆活载为0.3Z吨/米。1975年公布的中华人民共和国铁路标准活载，考虑到列车载重发展情况，机车轴重订为22吨，后面的车辆活载则提高到8吨/米（图1）。

随着铁路建设的发展，牵引动力将逐渐由蒸汽向电力、内燃过渡。机车轴重将提高。 国际铁路联盟(UIC)活载的机车轴重为4×25.5吨（250千牛），轴距则为1.6米，前后均为8.2吨/米（80千牛/米）的均布荷载。

（2）公路车辆荷载。在公路桥上行驶的车辆种类很多，而且出现机率不同，因此把大量出现的汽车排列成队，作为计算荷载；把出现机率较少的履带车和平板挂车作为验算荷载。为经济起见，对验算荷载可用较小的安全系数。

中国1943年曾制订公路《桥涵工程设计准则》，1947年将它修订为《公路桥涵设计细则》。在1961、1974年中华人民共和国交通部颁发的《公路桥涵设计规范》均列有公路车辆荷载，1985年颁布的《公路桥涵设计通用规范JTJ021－85》制订了新的荷载标准。其中汽车荷载分四级，为汽车-10级、15级、20级和超20级。车队中分主车和重车(见表和图2)；验算荷载有履带－50或平板挂车-80、100、120等(图3)。图中每对挂车车轮着地宽度×长度为0.5×0.2米。

（3）冲击力。列车、车辆活载对桥梁结构所产生的动力效应中，铅直方向的作用力称冲击力、它使桥梁结构增加的挠度或应力对荷载静止时产生的挠度或应力之比称为动力系数μ，也称冲击系数。在规范中称1+μ为冲击系数。它和桥梁类型及跨度有关，一般可用下式表示：

式中A、B为随桥梁类型而变的参数；L为桥梁跨度。

最近的研究成果把动力系数分为两部分：一为适用于连续完好的线路部分μ1；另一为受线路不均匀性影响部分μ2。动力系数则为μ1与μ2之和。并在计算公式中，除考虑桥梁的跨度外，还反映了车辆的运行速度和桥梁结构的自振频率。

公路桥梁汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数，平板挂车和履带车不计冲击力。

（4）离心力和横向摇摆力。桥在曲线上时应考虑列车、车辆的离心力的作用，离心力的大小等于竖向静活载乘以离心率（或称离心系数）C：

C＝v2/127R式中v为设计行车速度（公里/时）;R为曲线半径（米）。离心力的着力点，铁路定为轨顶以上2米处;公路规定，当弯道桥的曲线半径等于或小于250时，应计算离心力，其着力点在桥面以上 1.2米（为计算简便也可移至桥面上，不计由此引起的力矩）。

铁路列车的横向摇摆力，中国现行规范规定按0.55吨/米计算。列车空载时不计。

（5）制动力或牵引力。列车、车辆在桥上制动或起动时（公路只计汽车制动力），因其加速度而反反作用于线路方向的纵向水平力，一般取列车或车队竖向静活载的10％作为制动力（或牵引力）。

（6）人群荷载。铁路桥梁道碴桥面的人行道在离梁中心2.45米以内定为1000公斤/米2（10千牛/米2），以外为400公斤/米2(4千牛/米2)，明桥面的人行道均为400公斤/米2（4千牛/米2）。公路一般规定为3千牛/米2；城市郊区或行人密集地区一般为3.5千牛/米2，或可参照所在城市设计的规定予以确定。

（1）风荷载。一般把作用在桥梁结构上的风力看作是任意方向的水平静力，横向风压W按下式计算：

W＝K1K2K3K4W0式中W0为基本风压值，可按《全国基本风压分布图》采用;K1为设计风速频率换算系数;K2为风载体型系数，因结构体型而异;K3为风压高度变化系数;K4为地形、地理条件系数。

对于大跨度或体型较轻的桥，还必须考虑风振作用，并借助风洞模型试验来验证。

（2）地震荷载。见地震作用，桥梁结构抗震。

此外，尚有流水压力，冰压力，船只、排筏或漂流物的撞击力以及视具体情况而定的施工阶段出现的临时荷载等，在桥梁设计规范中都有规定。