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10 桥梁上的作用


10.0.1 桥梁设计采用的作用应按永久作用、可变作用、偶然作用分类。除可变作用中的设计汽车荷载与人群荷载外,作用与作用效应组合均应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的有关规定执行。
10.0.2 桥梁设计时,汽车荷载的计算图式、荷载等级及其标准值、加载方法和纵横向折减等应符合下列规定:
    1 汽车荷载应分为城一A级和城一B级两个等级。
    2 汽车荷载应由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载应由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算应采用车道荷载,桥梁结构的局部加载、桥台和挡土墙压力等的计算应采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。
    3 车道荷载的计算(10.0.2-1)应符合下列规定:
:
图10.0.2-1
车道荷载
 
    1) 城一A级车道荷载的均布荷载标准值(qk)应为10.5kN/m。集中荷载标准值(Pk)的选取:当桥梁计算跨径小于或等于5m时,Pk=270kN;当桥梁计算跨径等于或大于50m时,Pk=360kN;当桥梁计算跨径在5m~50m之间时,Pk值应采用直线内插求得。当计算剪力效应时,上述集中荷载标准值(Pk)应乘以1.2的系数。
    2) 城一B级车道荷载的均布荷载标准值(qk)和集中荷载标准值(Pk)应按城一A级车道荷载的75%采用;
    3) 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;集中荷载标准值应只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
    4 车辆荷载的立面、平面布置及标准值应符合下列规定:
    1) 城一A级车辆荷载的立面、平面、横桥向布置(图10.0.2-2)及标准值应符合表10.0.2的规定:
:
(a)立面布

置
(c)横桥向布置
图10.0.2-2 城一A级车辆荷载立面、平面、横桥向布置
表10.0.2 城一A级车辆荷载
表10.0.2城一A级车辆荷载
    2) 城一B级车辆荷载的立面、平面布置及标准值应采用现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60车辆荷载的规定值。
    5  车道荷载横向分布系数、多车道的横向折减系数、大跨径桥梁的纵向折减系数、汽车荷载的冲击力、离心力、制动力及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等均应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定计算。
10.0.3 应根据道路的功能、等级和发展要求等具体情况选用设计汽车荷载。桥梁的设计汽车荷载应根据表10.0.3选用,并应符合下列规定:
表10.0.3 桥梁设计汽车荷载等级
等级
    1 快速路、次干路上如重型车辆行驶频繁时,设计汽车荷载应选用城一A级汽车荷载;
    2 小城市中的支路上如重型车辆较少时,设计汽车荷载采用城一B级车道荷载的效应乘以0.8的折减系数,车辆荷载的效应乘以0.7的折减系数;
    3 小型车专用道路,设计汽车荷载可采用城一B级车道荷载的效应乘以0.6的折减系数,车辆荷载的效应乘以0.5的折减系数。
10.0.4 在城市指定路线上行驶的特种平板挂车应根据具体情况按本规范附录A中所列的特种荷载进行验算。对既有桥梁,可根据过桥特重车辆的主要技术指标,按本规范附录A的要求进行验算。
    对设计汽车荷载有特殊要求的桥梁,设计汽车荷载标准应根据具体交通特征进行专题论证。
10.0.5 桥梁人行道的设计人群荷载应符合下列规定:
    1 人行道板的人群荷载按5kPa或1.5kN的竖向集中力作用在一块构件上,分别计算,取其不利者。
    2 梁、桁架、拱及其他大跨结构的人群荷载(W)可采用下列公式计算,且W值在任何情况下不得小于2.4kPa: 
当加载长度L<20m时:
 
:
当加载长度L≥20m时:
:
 
    式中:
    W——单位面积的人群荷载,(kPa); 
    L——加载长度,(m); 
    ωp——单边人行道宽度,(m);在专用非机动车桥上为1/2桥宽,大于4m时仍按4m计。
    3 检修道上设计人群荷载应按2kPa或1.2kN的竖向集中荷载,作用在短跨小构件上,可分别计算,取其不利者。计算与检修道相连构件,当计入车辆荷载或人群荷载时,可不计检修道上的人群荷载。
    4 专用人行桥和人行地道的人群荷载应按现行行业标准《城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ 69的有关规定执行。
10.0.6 桥梁的非机动车道和专用非机动车桥的设计荷载,应符合下列规定:
    1 当桥面上非机动车与机动车道间未设置永久性分隔带时,除非机动车道上按本规范第10.0.5条的人群荷载作为设计荷载外,尚应将非机动车道与机动车道合并后的总宽作为机动车道,采用机动车布载,分别计算,取其不利者;
    2 桥面上机动车道与非机动车道间设置永久性分隔带的非机动车道和非机动车专用桥,当桥面宽度大于3.50m,除按本规范第10.0.5条的人群荷载作为设计荷载外,尚应采用本规范第10.0.3条规定的小型车专用道路设计汽车荷载(不计冲击)作为设计荷载,分别计算,取其不利者;
    3 当桥面宽度小于3.50m,除按本规范第10.0.5条的人群荷载作为设计荷载外,再以一辆人力劳动车(图10.0.6)作为设计荷载分别计算,取其不利者。
。
图10.0.6 一辆人力劳动车荷载图
10.0.7 作用在桥上人行道栏杆扶手上的竖向荷载应为1.2kN/ m;水平荷载应为2.5kN/m。两者应分别计算,且不应与其他可变作用叠加。立柱柱顶推力应为扶手水平荷载集度与柱间距的乘积。
10.0.8 防撞护栏的防撞等级及相应作用于桥梁护栏上的碰撞荷载大小应按现行国家标准《城市道路交通设施设计规范》GB 50688和行业标准《公路交通安全设施设计规范》JTG D81的规定确定。
 

条文说明
10.0.1 根据《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153:“结构上的作用应包括施加在结构上的集中力和分布力,和引起结构外加变形和约束变形的原因。”而“施加在结构上的集中力和分布力,可称为荷载。”《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999:“结构上的作用应分为直接作用和间接作用。直接作用为直接施加于结构上的集中力或分布力;间接作用为引起结构外加变形或约束变形的地震、基础变位、温度和湿度变化、混凝土收缩和徐变等。直接作用又称为荷载。”
本规范第3.0.8条规定:“桥梁结构的设计基准期为100年”需对原《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98进行适当调整。在本规范修编过程中曾对城市桥梁车辆荷载标准、公路桥涵汽车荷载标准,以及两种荷载标准对梁式桥(包括简支梁、连续梁)产生的荷载效应和荷载效应组合进行了详细的比较分析:
    1 现行荷载标准异同比较
比较
2
2
3
3   
    2  荷载及荷载效应组合比较
    (1) 荷载效应比较(以单车道计)
    简支梁
支梁
两跨等跨连续梁
梁
三跨等跨连续梁
续梁
四跨等跨连续梁
连续梁
续表
五跨等跨连续梁
续梁
    (2) 荷载效应组合比较(永久作用仅考虑结构重力,可变作用只计入车辆荷载)
    先张法预应力混凝土空心板
    (板宽:中板1.00m,边板1.40m,车行道≥7.0m)
空心板计算数据
数据
    以上数据摘自上海市市政工程标准设计《先张法预应力混凝土空心板(桥梁)》。
空心板 城一A/公路一
I表

表
空心板 城一B/公路一Ⅱ

表
后张预应力混凝土T梁
(梁距2.25m,桥宽12.75m)
T梁计算数据
数据
T梁 城一A/公路一

表
T梁 城一B/公路一Ⅱ

表
后张预应力混凝土小箱梁
(桥宽15.5m,单箱两室箱形断面、腹板间距5.25m)
小箱梁计算数据
数据
小箱梁 城一A/公路一Ⅰ表

表
小箱梁 城一B/公路一Ⅱ
表
30m+30m十30m预应力混凝土连续箱梁

(梁高2.0m,桥宽25.5m,单箱三室,腹板间距5.16m、5.60m)
)
  * 车道数≥4,按城市荷载计算剪力:城一A级乘增长系数1.25;城一B级乘增长系数1.30:冲击系数按跨径计。
35m+42m+35m预应力混凝土连续箱梁
(梁高2.0m,桥宽25.5m,单箱三室,腹板间距5.15m、5.60m)
)
    * 车道数≥4,按城市荷载计算剪力:城一A级乘增长系数1.25:城一B级乘增长系数1.30:冲击系数按跨径计。
52m+70m+52m变高度预应力混凝土连续箱梁
(桥宽16m,梁高支点3.65m,跨中2.0m,单箱单室)
)
    * 城市荷载冲击系数按跨径计。
7×50m预应力混凝土连续箱梁
(梁高3.0m,桥宽17.15m,单箱单室)
)
    * 城市荷载冲击系数按内力影响线加载长度算得。
6×60m预应力混凝土连续箱梁
(梁高3.4m,桥宽16m,单箱单室)
)
     * 城市荷载冲击系数按内力影响线加载长度算得。
6×70m预应力混凝土连续箱梁
(梁高4.0m,桥宽17.15m,单箱单室)
)
    * 城市荷载冲击系数按内力影响线加载长度算得。
69m+120m+120m+69m变高度预应力混凝土连续箱梁
(桥宽16m,三车道,梁高:跨中2.8m、支点7m,单箱单室)
)
80m+140m+140m+80m变高度预应力混凝土连续箱梁
(桥宽16m,三车道,梁高:跨中3.5m、支点8m,单箱单室)
)
    如以计算值差异5%作为比较控制值,就车道荷载而言通过以上比较可以清楚地看到:
    ① 两种现行荷载标准荷载效应的差异:由于荷载图式的差异,对于城一A/公路一I,超过5%比较控制值的范围为:简支梁跨径≤30m,等跨等高度连续梁跨径≤35m。对于城-B/公路Ⅱ,超过5%比较控制值的范围为跨径≤20m。超过上述跨径范
围有部分计算截面的剪力差异超过5%。
  ② 两种现行荷载标准荷载效应组合的差异:由于冲击系数与恒载权重的影响,仅在跨径≤20m的简支结构有超过5%比较控制值的差异,最大为6.4%。部分连续结构的剪力差异亦有少数计算截面超过5%,最大为8.1%。
    但两种现行荷载标准的车辆荷载标准值有一定的差异。
    鉴于上述比较,本条提出:“除可变作用中的设计汽车荷载与人群荷载外,作用与作用效应组合均按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的有关规定执行”。
10.0.2 通过对城市桥梁汽车荷载标准、公路桥涵汽车荷载标准,以及两种荷载标准对梁式桥(包括简支梁、连续梁)产生的荷载效应和荷载效应组合进行详细的比较分析,并结合现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的调整结果,修订本条。
10.0.3 支路上如重型车辆较少时,采用的设计汽车荷载相当于原公路荷载标准汽车一15级,小型车专用道路系指只允许小型客货车通行的道路,位于小型车专用道上的桥梁的设计汽车荷载相当于原公路荷载标准汽车一10级。
10.0.4 特种荷载主要是应对通行次数较少特重车,故不作为设计荷载列入本规范正文。附录A.0.2条中提出“车辆应居中行驶”是要求特重车沿路面中线行驶,行驶速度一般控制在5km/h。
10.0.5 鉴于城市人口稠密,人行交通繁忙,桥梁人行道的设计人群荷载仍沿用原《城市桥梁设计准则》规定的人群荷载。人行道板等局部构件可以一块板为单位进行计算。
10.0.6 2 原《准则》为原公路荷载标准汽车一10级。
10.0.7 沿用现行《城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ 69的规定,作用在人行道栏杆、扶手上的荷载仅考虑人群作用。这也是对局部构件的计算(只供计算栏杆、扶手用),不影响其他构件,而且规定水平和竖向荷载分别计算。这是符合结构实际受力情况的。
10.0.8 防撞护栏的设计要求应首先按现行国家标准《城市道路交通设施设计规范》GB 50688的规定执行,并应满足现行行业标准《公路交通安全设施设计规范》JTG D81的相关规定。
 
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城市桥梁设计规范 CJJ11-2011(2019年版)
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