本文摘自《現(xiàn)代公路、橋梁、隧道工程設(shè)計(jì)、施工實(shí)用圖集》一書(shū)，該書(shū)由中國(guó)交通大學(xué)博士 楚京華主編
根據(jù)使用任務(wù)，橋梁結(jié)構(gòu)除了承受本身自重和各種附加恒載以外，主要是承受橋上各種交通荷載，例如各種汽車、平板掛車、履帶車、電車以及各種非機(jī)動(dòng)車和人群荷載。而且，鑒于橋梁結(jié)構(gòu)處在自然環(huán)境之中，還要經(jīng)受氣候、水文等種種復(fù)雜因素（外力）的影響。
通?？梢詫⒆饔迷诠窐蛄荷系母鞣N荷載和外力歸納成三類：永久荷載；可變荷載；偶然荷載。我國(guó)《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》）中，還根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載作用情況，規(guī)定了設(shè)計(jì)橋涵時(shí)應(yīng)考慮的不同荷載組合。下面分別介紹規(guī)范中有關(guān)設(shè)計(jì)荷載的一些規(guī)定。
一、永久荷載
永久荷載亦稱恒載，它是在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)，其作用位置和大小、方向不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載。永久荷載包括結(jié)構(gòu)物自重、橋面鋪裝及附屬設(shè)備的重量、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位的影響力、水浮力、長(zhǎng)期作用于結(jié)構(gòu)上的人工預(yù)施力以及混凝土收縮和徐變的影響力。
結(jié)構(gòu)物的自重和橋面鋪裝的重量，可按實(shí)際體積乘以材料的容重計(jì)算。
對(duì)于公路橋梁，結(jié)構(gòu)物的自重往往占全部設(shè)計(jì)荷載的很大部分，例如當(dāng)跨徑為！20~150m時(shí)，結(jié)構(gòu)自重約占30%~60% 以上，跨徑愈大所占比例愈高。對(duì)于特大跨度的圬工橋、鋼筋混凝土橋或預(yù)應(yīng)力混凝土橋，活載的影響往往降至次要地位。在此情況下，宜采用輕質(zhì)、高強(qiáng)材料來(lái)減小橋梁的自重。
其他恒載均可按《橋規(guī)》有關(guān)規(guī)定計(jì)算。
二、可變荷載
可變荷載為在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)，其作用位置和大小、方向隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。按其對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)的影響程度，又分為基本可變荷載（亦稱活載）和其他可變荷載。
橋梁設(shè)計(jì)中考慮的基本可變荷載有汽車、平板掛車和履帶車的車輛荷載和人群荷載。同時(shí)，對(duì)于汽車荷載應(yīng)計(jì)及其沖擊力和離心力。對(duì)于所有車輛荷載尚應(yīng)計(jì)算其所引起的土側(cè)壓力。
規(guī)范中規(guī)定的其他可變荷載包括：汽車制動(dòng)力、支座摩阻力、溫度影響力、風(fēng)力、流水壓力和冰壓力等。
以下簡(jiǎn)要介紹橋梁設(shè)計(jì)中常用的車輛荷載及其影響力和人群荷載，有關(guān)其他可變荷載的詳細(xì)計(jì)算方法，可查閱《橋規(guī)》的相應(yīng)條文。
?。ㄒ唬┸囕v荷載
眾所周知，每一種車輛都有許多不同的型號(hào)和載重等級(jí)，而且隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，車輛的載重量也將不斷增大，因此就需要擬定一種既滿足目前車輛情況和將來(lái)發(fā)展需要，又能便于在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的簡(jiǎn)明統(tǒng)一的荷載標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)在對(duì)現(xiàn)有車型、行車規(guī)律等進(jìn)行大量實(shí)地觀測(cè)和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)汽車工業(yè)的發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的需要，制定了設(shè)計(jì)公路橋涵或其他受車輛影響的構(gòu)造物所用的荷載標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中把大量、經(jīng)常出現(xiàn)的汽車荷載排列成車隊(duì)形式，作為設(shè)計(jì)荷載；把偶然、個(gè)別出現(xiàn)的平板掛車或履帶車作為驗(yàn)算荷載。
汽車車隊(duì)分為汽車—10 級(jí)、汽車—15 級(jí)、汽車—20 級(jí)和汽車—超)# 級(jí)四個(gè)等級(jí)。車隊(duì)的縱向排列和橫向布置及其主要技術(shù)指標(biāo)規(guī)定如圖8-3-1和圖8-3-2所示。荷載級(jí)別的數(shù)字表示一輛主車的重量，以噸計(jì)。圖中所示的荷載均為軸重。除了輛數(shù)不限的主車之外，每一車隊(duì)中均規(guī)定有一輛重車。
在設(shè)計(jì)四車道橋涵時(shí)，考慮到四行車隊(duì)單向并行通過(guò)的機(jī)率較小，計(jì)算荷載可折減30%，但折減后不得小于用兩行車隊(duì)計(jì)算的結(jié)果。
圖8-3-2 各級(jí)汽車的平面尺寸和橫向布置
驗(yàn)算荷載分為80、100和120t 的平板掛車（簡(jiǎn)稱掛車—80、掛車—100和掛車—120）以及50t 的履帶車（簡(jiǎn)稱履帶—50），其荷載圖式及主要技術(shù)指標(biāo)規(guī)定見(jiàn)圖8-3-3。
用驗(yàn)算荷載進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)：對(duì)于履帶車，順橋縱向可考慮多輛行駛，但兩車間凈距不得小于50m；對(duì)于平板掛車，全橋均以通過(guò)一輛計(jì)算。履帶車或平板掛車通過(guò)橋涵時(shí)，應(yīng)靠中以慢速行駛。驗(yàn)算時(shí)，不考慮沖擊力、人群荷載和其他非經(jīng)常作用在橋上的各種外力。
設(shè)計(jì)各級(jí)公路的永久性橋涵或受車輛影響的構(gòu)造物，所用的車輛荷載等級(jí)應(yīng)根據(jù)公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和遠(yuǎn)景發(fā)展等具體情況，一般可參照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第7.0.2條表7.0.2 確定。
?。ǘ┸囕v荷載的影響力
車輛荷載的影響力包括汽車荷載的沖擊力、離心力、車輛荷載引起的土側(cè)壓力（以上屬基本可變荷載）和汽車制動(dòng)力（屬其他可變荷載）。
1.汽車荷載的沖擊力
車輛以較高速度駛過(guò)橋梁時(shí)，由于橋面不平整、車輪不圓以及發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)等原因，會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)引起振動(dòng)，這種動(dòng)力效應(yīng)通常稱為沖擊作用。在此情況下，汽車荷載（動(dòng)荷載）對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)所引起的應(yīng)力和變形，要比同樣大小的靜荷載所引起的大。鑒于目前對(duì)沖擊作用還不能從理論上作出符合實(shí)際的精確計(jì)算，一般就引出一個(gè)荷載增大系數(shù)，即沖擊系數(shù)（1+μ），來(lái)計(jì)及荷載的沖擊作用。沖擊作用是根據(jù)在現(xiàn)成橋梁上所做的振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析整理出來(lái)的，在設(shè)計(jì)中可按不同結(jié)構(gòu)種類選用相應(yīng)的沖擊系數(shù)。表8-3-1中列出了鋼筋混凝土、混凝土和石砌橋涵等的沖擊系數(shù)值。
沖擊系數(shù)（1+μ）是隨跨徑或荷載長(zhǎng)度ι的增大面減小的，當(dāng)ι在表列數(shù)值之間時(shí)，可用直線內(nèi)插法求得。
鑒于結(jié)構(gòu)物上的填料能起緩沖和擴(kuò)散荷載的作用，故對(duì)于拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)，當(dāng)填料厚度（包括路面厚度）等于或大于50cm 時(shí)，可以不計(jì)沖擊作用。
2. 汽車荷載的制動(dòng)力
制動(dòng)力是汽車在橋上剎車時(shí)為克服其慣性力而在車輪與路面之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力（摩擦系數(shù)可達(dá)0.5 以上）。鑒于一行汽車不可能全部同時(shí)剎車，制動(dòng)力就并不等于摩擦系數(shù)乘橋上全部車輛荷載?！稑蛞?guī)》規(guī)定：對(duì)于1~2 車道，制動(dòng)力按布置在荷載長(zhǎng)度內(nèi)的一行汽車車隊(duì)總重量的10%計(jì)算，但不得小于一輛重車重量的30%；對(duì)于, 車道的橋梁，制動(dòng)力按上述規(guī)定數(shù)值增加一倍。各種支座傳遞的制動(dòng)力可按《橋規(guī)》中有關(guān)規(guī)定采用。履帶車和平板掛車不計(jì)制動(dòng)力。
制動(dòng)力的方向就是行車方向，其著力點(diǎn)在橋面以上1.2m 處。在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動(dòng)支座、橡膠支座、擺動(dòng)支座的底板面上；計(jì)算剛架橋、拱橋和木橋時(shí)，可移至橋面上，但不計(jì)因此而產(chǎn)生的力矩。
3. 離心力
位于曲線上的橋梁，當(dāng)曲率半徑等于或小250m時(shí)，須考慮車輛離心力的作用。離心力等于車輛荷載（不計(jì)沖擊力）乘以離心力系數(shù)C，即：
為了計(jì)算方便，車輛荷載P通常就采用均勻分布的等代荷載。多車道橋的等代荷載亦按規(guī)定折減，離心力的著力點(diǎn)在橋面以上!1.2m為計(jì)算簡(jiǎn)便也可移至橋面上，但不計(jì)由此引起的力矩）。
4. 車輛荷載引起的土側(cè)壓力
車輛荷載在橋臺(tái)或擋土墻后填土的破壞棱體上引起的土側(cè)壓力，可按換算的等代均布土層厚度來(lái)計(jì)算。有關(guān)橋臺(tái)的計(jì)算寬度或擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度可按《橋規(guī)》的相應(yīng)規(guī)定來(lái)確定。
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設(shè)有人行道的橋梁，在以汽車荷載計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮人行道上人群荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力。一般公路橋梁的人群荷載規(guī)定為300㎏/㎡（3000N/㎡）；城市郊區(qū)行人密集地區(qū)一般為350㎏/㎡（3500N/㎡），但亦可根據(jù)實(shí)際情況或參照所在地城市橋梁設(shè)計(jì)的規(guī)定予以確定。
三、偶然荷載
偶然荷載包括地震力和船只或漂流物的撞擊力。這種荷載在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其持續(xù)時(shí)間較短而數(shù)值很大。
公路橋梁的抗震設(shè)防起點(diǎn)，一般應(yīng)為設(shè)計(jì)地震烈度8度，但連續(xù)梁橋、T 形剛構(gòu)橋等宜采用設(shè)計(jì)烈度7度。在高速公路，一、二、三級(jí)公路和重要工礦公路上的大橋或受震害后修復(fù)困難的中橋，除采取抗震措施外，并應(yīng)按地震力的作用進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算（參見(jiàn)《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》）。驗(yàn)算時(shí)只計(jì)恒載（城市橋可計(jì)入50%的車輛荷載）產(chǎn)生的地震力，不考慮其他荷載和外力同時(shí)作用。
位于通航河流或有漂流物的河流中的橋梁墩臺(tái)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮船只或漂流物的撞擊力。取用撞擊力的數(shù)值一般可根據(jù)實(shí)測(cè)資料或與有關(guān)部門研究確定。當(dāng)無(wú)資料作為依據(jù)時(shí)，可參照《橋規(guī)》附錄中的規(guī)定計(jì)算。
