城市桥梁设计荷载标准CJJ 77 [附条文说明]

H 中华人民共和国行业城市桥梁荷载标准TheStandardofLoadingsfortheMunicipalBridgeDesignCJJ77-98 主编单位：建设部城市建设研究院批准部门：中华人民共和国建设部施行日期： 关于发布行业标准《城市桥梁设计荷载标准》的通知根据建设部《关于印发城乡建设环境保护部1988年制、修订标准、规范、规程项目计划的通知》（88）城标字第141号要求，由建设部城市建设研究院主编的《城市桥梁设计荷载标准》，经审查，批准为强制性行业标准，编号CJJ77-98起施行。本标准由建设部城镇道路桥梁标准技术归口单位北京市市政工程设计研究总院负责管理，由建设部城市建设研究院负责具体解释工作。本标准由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版。中华人民共和国建设部 1总则1.0.1为改进城市桥梁设计荷载现行方法，采用按车道均布荷载进行加载设计，以达到与国际桥梁荷载标准相接轨的目的，制定本标准。1.0.2本标准适用于在城市内新建、改建的永久性桥梁和城市高架道路结构以及承受机动车辆荷载的其他结构物的荷载设计。1.0.3本标准规定的基本可变荷载，适用于桥梁跨径或加载长度不大于150m的城市桥梁结构。1.0.4本标准的设计活载分为两个等级，即城—A级和城—B级。1.0.5城市桥梁设计荷载，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。  2术语、符号2.1术语2.2符号3城市桥梁设计荷载3.1荷载分类3.1.1城市桥梁设计荷载可分为：永久荷载、可变荷载和偶然荷载三类，荷载类别应采用3.1.1的规定。3.1.2主要为承受某种其他可变荷载而设置的构件，计算其所承受的荷载时，应作为基本可变荷载。3.2荷载组合3.2.1按承载能力极限状态设计时，应根据可能同时出现的荷载，选择下列荷载组合：3.2.1.1组合Ⅰ：一种或几种基本可变荷载与一种或几种永久荷载相组合；3.2.1.2组合Ⅱ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与一种或几种其他可变荷载相组合；当设计弯桥并采用离心力与制动力组合时，制动力应按70%计算；3.2.1.3组合Ⅲ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与偶然荷载中的船只或漂流物撞击力相组合；3.2.1.4组合Ⅳ：桥梁在进行施工阶段的验算时，根据可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥的单向推力等施工荷载进行组合；当桥梁构件在施工吊装时或运输时所产生的冲击力，应根据现场具体情况和设计经验，计入构件的动力系数；3.2.1.5组合Ⅴ：结构重力、预加力、土重及土侧压力，其中的一种或几种与地震力相组合。3.2.2不同时参与组合的其他可变荷载应符合表3.2.2的规定。3.2.3当桥梁采用承载力极限状态设计时，应根据不同的荷载组合，采用不同的荷载分项系数，分别验算变形、裂缝宽度、施工阶段的应力及预应力状态，其荷载组合及荷载安全系数的采用，均应符合现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）的有关规定。3.2.4对钢木结构构件仍按容许应力进行设计，其荷载组合、材料容许应力取值，可按现行行业标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025）执行。 3.3永久荷载3.3.1结构物重力及桥面铺装、附属设备等外加重力均属结构重力密度，当缺乏实际资料时，常用材料重力密度可按表3.3.1选用。3.3.2在结构按正常使用极限状态设计时，预加应力应作为永久荷载计算其效应，并应计入相应阶段的预应力损失，但不计由于偏心距增大引起的附加内力；在结构按承载能力极限状态设计时，预加应力不作为荷载，但应将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。3.3.3土的重力及土侧压力的计算应符合下列规定：3.3.3.1主动土压力与静土压力的计算，可按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021）附录一、二执行。土的重力密度和内摩擦角，应根据调查或试验确定。当无实际资料时，可按现行行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024）附录二执行。3.3.3.2填土的重力对涵洞的竖向和水平压力强度，可按下式计算：3.3.3.3承受土侧压力的柱式墩台，其柱上的土压力计算宽度应符合下列规定：3.3.4外部超静定的混凝土结构及联合梁桥等应计入混凝土的收缩及徐变影响。并应按照现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）附录四的方法计算。3.3.5当超静定结构计入由于地基压缩等引起的支座长期变位影响时，应根据最终位移量按弹性理论计算构件截面的附加内力。3.3.6水的浮力应按下列情况进行计算：3.3.6.1位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，其浮力应采用设计水位计算；当验算地基应力时，可仅按低水位时计算浮力，也可不计算水的浮力。3.3.6.2基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台，可不计算水的浮力。3.3.6.3作用在桩基承台底面的浮力，应按全部底面积计算。但桩嵌入岩层并灌注混凝土者，在计算承台底面浮力时，应扣除桩的截面面积。 3.4偶然荷载3.4.1城市桥梁的抗震力应以桥梁所在城市的基本烈度进行设防。地震力的计算和结构设计应符合现行行业标准《公路工程抗震设计规范》（JTJ004）的有关规定。3.4.2处于通航河流或有漂流物河流中的桥梁墩台应计入船只或漂流物的撞击力。当无实测资料时，撞击力可按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021）进行计算。  4城市桥梁设计可变荷载4.1基本可变荷载4.1.1汽车荷载等级可划分为：城—A级汽车荷载和城—B级汽车荷载两个等级。4.1.2汽车荷载可分为车辆荷载和车道荷载。桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。当桥面车行道内有轻轨车辆混合运行时，尚应按有关轻轨荷载规定进行验算，并取其最不利者进行设计。当进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加。4.1.3城—A级车辆荷载和城—B级车辆荷载的标准载重汽车应符合下列规定：4.1.3.1城—A级标准载重汽车应采用五轴式货车加载，总重700kN，前后轴距为18.0m，行车限界横向宽度为3.0m（图4.1.3-1）；4.1.3.2城—B级标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN，前后轴距为4.8m，行车限界横向宽度为3.0m（图4.1.3-2）；4.1.3.3城—A级和城—B级标准载重汽车的横断面尺寸相同，其横桥向布置应符合图4.1.3-3的规定。4.1.4城—A级车道荷载和城—B级车道荷载应按均布荷载加一个集中荷载计算。均布荷载和集中荷载的标准值应按桥梁的跨径确定，并应符合下列规定：4.1.4.1跨径为2～20m时4.1.4.2跨径大于20m且小于等于150m时4.1.4.3车道荷载横向布置4.1.5设计车道数目n与行车道总宽度Wc的关系，可按表4.1.5确定。4.1.6当设计车道数目大于2时，应计入车道的横向折减系数，车道横向折减系数可按表4.1.6采用。加载车道位置应选在结构能产生最不利的荷载效应之处。车道的纵向折减不予考虑。4.1.7汽车荷载冲击力的计算应符合下列规定：4.1.7.1钢桥、钢筋混凝土和预应力混凝土桥，混凝土桥和砖石拱桥等的上部构造以及钢支座、橡胶支座或钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车荷载的冲击力。4.1.7.2填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.50m的拱桥、涵洞以及重力式墩台可不计汽车荷载冲击力。4.1.7.3汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数μ。4.1.7.4汽车荷载的冲击系数μ，可按下列公式计算：4.1.8离心力计算应符合下列规定：4.1.9人群荷载计算应符合下列规定：4.1.9.1城市桥梁的人群荷载：4.1.9.2专用人行桥的人群荷载4.1.9.3安全道上设计活载应按2kPa的均布荷载或1.2kN的竖向集中力分别计算，并作用在短跨小构件上，取其不利者。当计算与安全道相连构件时，在计入车辆荷载或人群荷载后，可不计安全道上的活载。4.1.9.4计算桥上人行道栏杆时，作用在栏杆扶手上的活载：竖向荷载采用1.2kN/m；水平向外荷载采用1.0kN/m。两者应分别考虑，不得同时作用。作用在栏杆立柱柱顶的水平推力应为1.0kN/m。防撞栏杆应采用80kN横向集中力进行验算。作用点应在防撞栏杆板的中心。4.1.10土侧压力应符合下列规定：4.1.10.1汽车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，应采用车辆荷载计算，并应按下式换算成等代均布土层厚度：4.1.10.2桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度应符合下列规定：（1）桥台的计算宽度应为桥台的横桥向全部宽度；（2）挡土墙的计算长度可按以下两种情况取用；a.按城—A级车辆荷载设计时，采用标准载重汽车的扩散长度，但不超过25m；b.按城—B级车辆荷载设计时，采用标准载重汽车的扩散长度。当挡土墙分段长度在10m及以下时，扩散长度不得超过10m；当挡土墙分段长度在10m以上时，扩散长度不得超过15m。（3）各级标准载重汽车的扩散长度，可按下式计算：4.1.10.3计算挡土墙时，标准载重汽车的布置应符合下列规定：（1）纵向布置：当采用挡土墙分段长度时，取分段长度内可能布置的车轮；当采用一辆重车的扩散长度时，取一辆重车；（2）横向布置：破坏棱体长度l0范围内可能布置的车轮，车辆外侧车轮中线距路面（或硬路肩）、或安全带边缘的距离应为0.6m。4.1.10.4当需要进行平板车荷载验算时，桥梁纵向只按一辆车布载。横向应为破坏棱体长度l0范围内可能布置的车轮，车辆外侧车轮距路面（或硬路肩）、或安全带边缘的距离应为1.0m。4.2其他可变荷载4.2.1汽车制动力计算应符合下列规定：4.2.1.1一个设计车道的制动力可按下列要求取值：（1）当采用城—A级汽车荷载设计时，制动力应采用160kN或10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力；（2）当采用城—B级汽车荷载设计时，制动力应采用90kN或10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力。4.2.1.2当计算的加载车道为2条或2条以上时，应以2条车道为准，其制动力不折减。4.2.1.3制动力纵向作用点在设计车道桥面上方1.2m处，在计算墩台时，可移到支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上；计算刚构桥、拱桥时，可移至桥面，但不计由此引起的竖向力和力矩。4.2.2风荷载、温度影响力、支座摩阻力、流冰力、流水压力等的计算应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021）执行。  附录A本标准用词说明A.0.1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同用词说明如下：A.0.1.1表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。A.0.1.2表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。A.0.1.3对表示允许稍有选择，在条件许可时应首先这样做的：正面词采用“宜”或“可”；反面词采用“不宜”。A.0.2标准条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应按……执行”或“应符合……要求（或规定）”。 附加说明本标准主编单位、参加单位和主要起草人员名单主编单位：建设部城市建设研究院参加单位：同济大学主要起草人：何宗华张士铎郑步全印定安张启伟  中华人民共和国行业标准城市桥梁设计荷载标准TheStandardofLoadingsfortheMunicipalBridgeDesignCJJ77-98 条文说明 前言根据建设部（88）城标字第141号文的要求，由建设都城市建设研究院主编，同济大学桥梁系等单位共同编制的《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98），经建设部1998年6月9日以建标[1998]125号文批准发布。为便于广大设计、施工、科研和学校等单位的有关科技人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，《城市桥梁设计荷载标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，供国内使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄建设部城市建设研究院。本《城市桥梁设计荷载标准》（条文说明）由建设部标准定额研究所组织出版。  1总则1.0.1我国城市桥梁的荷载设计，长期以来都是按照现行公路桥梁荷载标准进行设计的，由于公路桥梁的汽车荷载布载方式是沿用原苏联的桥梁荷载模式，计算程序繁琐，而且与我国现代城市机动车辆的动态分布规律也不尽相符，为使桥梁荷载标准更符合我国城市市政建设的实际情况，以及达到与国际桥梁荷载标准设计水平相接轨的目的，特制定本标准。1.0.2本标准适用于城市内新建、改建的永久性桥梁与涵洞、高架道路以及承受机动车的结构物的荷载设计。凡是铁路、公路、水利和其他部门在城市内承建的城市桥梁与涵洞都应该遵守本标准规定。在新建、改建，或对已建成桥涵进行承载能力验算时都必须按本标准规定的荷载组合和荷载分类进行验核工作。除非特殊需要，经过建设部批准方可对城市新建、改建或已建成的桥涵用其他标准规范进行验核。1.0.3在加拿大安大略省公路桥梁规范中，区分大、中、小桥梁应以单跨跨径判别，即0～30m为小桥；30～125m为中桥，125m以上为大桥，这与我国城市桥梁设计标准不同。我国城市桥梁可按其多孔跨径总长或单孔跨径的长度分成特大桥、大桥、中桥和小桥等四类，见（CJJ11-93表2.0.1）。本标准原规定基本可变荷载适用于加载长度等于或小于125m，后经送审稿专家评审会讨论提出，建议将跨径限制扩大到150m，经过分析验算，证明可以通过，故改用跨径等于或小于150m为本标准的适用跨径范围，至于超过150m跨径的特大跨径，本标准的车道荷载规定已不适用。1.0.4改革开放以来，城市内机动车型号复杂，不仅有国产黄河、解放牌等卡车，还有各种型号进口卡车。目前轻型荷载等级逐渐被淘汰，工业愈发达荷载标准愈要提高。故本标准采用两级荷载标准，即城一A级，城一B级。城一A级总轴重700kN，适用于快速路及主干路。城一B级荷载总轴重300kN，适用于次干路及支路。这种两级荷载标准从目前荷载增长倾向来看和与国际接轨考虑都是合理的。 2术语、符号2.0.1对于术语的选择，是按本标准条文中所应用的术语摘录，并给予适当的定义与解释，有些容易理解的术语，不作更多解释与说明。2.0.2符号规定是根据本标准条文出现的字符，按英文字母顺序排列并加以定义与说明，条文说明中引出的符号不再说明。  3城市桥梁设计荷载3.1荷载分类3.1.1荷载类别的划分是根据其性质与可能发生的机率而确定的。一般分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载三大类别。永久荷载是经常作用的，其数值不随时间而变化或者变化很微小的荷载（过去称之谓“恒载”）；可变荷载是随时间变化的荷载，但对桥梁的影响程度又再分为基本可变荷载（过去称之谓“活载”）和其他可变荷载两类；偶然荷载是指作用时间非常短暂，或者属于灾害性，但是发生的机会是很小的。混凝土的收缩和徐变产生的影响力可以列入永久荷载，也可以列入其他可变荷载，但是收缩与徐变在5～6年之内已经基本上完成不再发生，故列入永久荷载其理由似乎更加充分。浮力也属于长期作用荷载，只要基础透水它总是客观存在的，故应列入永久荷载。基础变位也同样属于永久荷载范畴。地震力、船只或漂流物撞击力发生机率小，理应列入偶然荷载。表3.1.1中给出荷载分类细节与《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）基本相同，只不过取消了平板挂车或履带车以及由它们引起的土的侧压力。在地震力方面增列常遇与罕见两类。在表3.1.1中，没有引进“作用”代替荷载，因为在目前结构设计原理中仍按半概率极限状态法（水准Ⅰ）还没有过渡到可靠度准则（水准Ⅱ）进行结构构件的设计与计算，故仍沿用荷载进行分类。  3.2荷载组合3.2.1荷载组合应尽可能反映各种荷载同时作用的可能性、合理性与逻辑性，并能体现临界荷载组合后的量级。它关系到桥梁设计的安全与经济的重要问题，它又涉及到多种因素，其中包括（1）荷载的性质及出现的机率；（2）桥位处的地质、水文及气候条件；（3）结构的特性。因此应该加强调查研究，根据实际情况进行综合分析，把可能同时出现的各种荷载合理地加以组合。有些国家把荷载组合规定有十种之多（例如美国AASHTO规范中1989年版），其中荷载乘以不同的分项系数γ与β并提高相应的允许应力值。这样计算工作量大为增加。现在我们采用5种组合，目的是突出起控制作用的组合，便于设计单位使用与鉴别。在这五种组合中，Ⅰ、Ⅱ级组合是主要组合也就是经常起控制作用的组合形式，其他三种组合根据不同的特殊要求有时也可能比主要组合产生更为不利的效应。例如当刚构桥的连续跨数较多时，混凝土收缩徐变、温度应力就比较突出。钢的桁架桥、斜拉桥、悬索桥中风力是主要而不可缺少的荷载组合；桥墩的设计中，流水压力、冰压力，船只或漂流物撞击力都必须考虑在组合之内。本条文对荷载组合规定有五种，这几种组合只说明荷载组合要考虑的范围，其具体组合内容，尚需由设计者按实际情况确定，对此不做过细规定。美国AASHTO规范（1989年版）列出十种组合，均做了具体规定。加拿大安大略省公路桥梁规范（简称OHBDC）对承载能力极限状态荷载组合规定五种，但规定内涵也很具体。规范规定过死，往往束缚了设计者思路，规定过宽，往往使设计者无所适从，两者均不宜。离心力与制动力组合，由于直线桥梁在车辆行驶时不产生离心力，故两力不组合。在曲线桥梁中，制动车速较直线桥小，制动力约为最大制动力70%左右。因而在组合时制动力不能用最大值。考虑到施工阶段的特点，应根据程序，对施工荷载进行合理组合。当构件在吊装运输或悬臂施工时引起的结构内力，有可能大于正常设计荷载产生的内力。因此，在施工阶段验算构件的强度与稳定时，构件重力应乘以适当的动力系数。但动力系数最大值不宜超过1.20，或按动力试验结论取值。3.2.2制动力与支座摩阻力不同时组合。对活动支座的最大摩阻力而言，当上部结构恒载不变，支座摩阻系数不变，其摩阻力为固定值。只要有纵向力，例如温度力，制动力，纵向风力等，就能产生支座摩阻力。制动力与支座摩阻力同时达到同一方向的最大计算值其机率是很小的，故两个力不能同时考虑。流水压力与冰压力，当开始流冰时，水位低，流速小，流水对墩台的压力并不大。当达到最高流冰水位时，水位升高，流速加大，流水对墩台压力增大。此时冰块的极限抗压强度相应降低，冰块对墩台压力减小，故两力也不应同时加以考虑。3.2.3荷载性质不同，各种荷载组合发生的机率也不相同，因此不同荷载组合时，结构物具有不同的安全储备。即安全系数应该有所区别。永久荷载和基本可变荷载作用下的安全度要求高一些，其他可变荷载和偶然荷载组合时安全度要求可以相应降低一些。安全系数与材料性质、结构类型有紧密联系。当采用容许应力设计时，其材料容许应力值可以参考《公路桥涵设计规范》（JTJ023-85）、（JTJ025-86）及（JTJ022-85）执行。 3.3永久荷载3.3.1如果缺乏可靠资料时，材料重力密度建议采用表3.3.1值进行设计与计算。3.3.3土侧压力有静土压力、主动土压力、被动土压力的区分。如果结构完全不向任何方向移动，土对结构物的水平作用力称为静土压力。如果结构物离开土体外移，土侧压力逐渐减小，直到开始发生剪切破裂面的瞬时，作用于结构物的土侧压力称为主动土压力；若结构物向被挡的土体移动，土侧压力逐渐增大，直到开始出现剪切破坏的瞬时，作用于结构物的土侧压力称为被动土压力。一般桥台和挡土墙，只考虑主动土压力。拱桥桥台，由于承受拱脚传来的推力，理论上按被动土压力计算。但因按库伦公式计算的被动土压力值偏大数倍至几十倍之多，所以计算拱桥桥台亦不用被动土压力，而是采用主动土压力、静土压力或静土压力加土抗力计算。主动土压力计算公式系按库伦提出的楔体极限平衡理论，即假定滑裂面为平面导出。桩、柱式墩台的土压力作用宽度，按下列几种情况考虑：当桩（柱）间净距小于或等于其直径（或宽度）时，考虑到回填土剪切变形对应力传递的影响，土压力宽度按桩（柱）最外边缘间全宽计算，不再加一个桩（柱）的直径或宽度，这与实体桥台的计算宽度取得一致。3.3.4混凝土收缩的原因，主要是水泥浆的凝缩和因环境干燥所产生的干缩。混凝土收缩有下列规律：1.随水灰比增长而增加；2.高标号水泥的收缩较大，采用各种掺加剂（非膨胀性的）时也会加大收缩；3.增加填充集料可减小收缩，并随集料的种类、形状及颗粒组成的不同而异；4.收缩在凝结初期比较快，以后逐渐迟缓，但仍继续很长时间；5.环境湿度大的收缩小，干燥地区收缩大。对超静定结构（如拱式结构、框架等）和结合梁等，必须考虑由于混凝土收缩变形所引起赘余力的变化和截面内力的变化。但对于涵洞，此项影响力不大，可忽略不计。对于钢筋混凝土结构，当混凝土收缩时，钢筋承受压力，阻碍了混凝土部分的收缩变形，并使混凝土承受拉力。分段灌注的混凝土结构和钢筋混凝土结构，因收缩已在合拢前部分完成，故对混凝土收缩的影响可予酌减。拼装式结构也因同样理由予以酌减。研究混凝土收缩问题时，往往涉及混凝土徐变现象。混凝土收缩使本身产生应力，而这种应力的长期存在又使混凝土发生徐变。两者相互影响。3.3.5在连续梁或刚架结构等超静定结构桥梁上，由于地基沉降等引起结构基础下沉、水平位移或转动而使构件应力增大，故作了此条规定。对混凝土和钢筋混凝土桥，由于混凝土徐变的影响起到减载作用，此类应力将变得相当的小。以徐变特征值ψ＝2.0来计算，徐变应力相当弹性理论计算值的50%左右。所以，如果不考虑徐变影响进行计算时，可将变位内力计算值的50%作为设计断面力。但对于最初就考虑徐变影响的精确计算，则不受此规定限制。钢桥因基本上无徐变现象，所以按弹性理论所求得的断面力就是设计断面力。墩与梁跨比例很小的刚架结构，由于支点位移和转动在一些部位要引起很大的应力，故要特别注意。计算支点位移影响的内力时，容许应力不能提高（即安全系数不能降低）。3.3.6水浮力为作用于建筑物基底面由下向上的水压力，等于建筑物排开同体积的水重力。地表水或地下水通过土体孔隙的自由水沟通并传递水压力，水是否能渗入基底是产生水浮力的前提条件，因此水浮力与地基土的透水性、地基与基础的接触状态以及水压大小（水头高低）和漫水时间等因素有关。对于存在静水压力的透水性土，如砂类土，碎石类土，粘砂土等，因其孔隙存在自由水，均应计算水浮力。粘土属非透水性土，可不考虑水浮力。由于水浮力对墩台的稳定性不利，故在验算墩台稳定时，应按设计频率水位计算；计算基底应力及基底偏心时，按常水位计算或不计浮力，这样考虑比较安全、合理。完整岩石（包括节理发育的岩石）上的基础，当基础与基底岩石之间灌注混凝土且接触良好时，水浮力可以不计。但遇破碎的或裂隙严重的岩石，则应计入水浮力。作用在桩基承台座板底面的水浮力应予考虑，但管桩下沉嵌入岩层并灌注混凝土者，须扣除管柱截面。管柱亦不计水的浮力。3.4偶然荷载3.4.1地震力规定应符合“公路工程抗震设计规范”的要求。3.4.2船只或排筏对桥梁墩台的撞击力，是按船只或筏作用于墩台上的有效动能全部转化为静力功的假定而进行计算的，一般称为“静力法”计算撞击力时应注意：1.撞击力通常假定为作用于计算通航水位处桥墩台宽度或长度的中间。2.在通航河流上不宜采用轻型桥台，且撞击力作用点以下部分不宜采用空心墩。当基础采用桩基时，承台底面应置于低水位以下，以免直接撞击在多根桩上；3.撞击角度；航道顺直、桥位较正的情况下，发生正面撞击的机会很小，一般斜向撞击桥墩的机会多一些。一般斜向撞击的角度α＞45°。当桥位与航道斜交时，正向与斜向撞击墩台的可能性均会发生。由于撞击角度不易确定，故在计算撞击力时，应根据实际情况具体研究确定。4.对于设有防撞措施的墩台，不计墩台撞击力。4城市桥梁设计可变荷载4.1基本可变荷载4.1.1汽车荷载等级划分，在国际上先按每车道平均昼夜交通量来区分公路等级，通过公路等级的高低再区分汽车荷载等级。我国公路等级的划分也是首先有交通量调查资料然后划分公路等级。根据公路等级来选用汽车标准及验算车辆标准。我国公路上选择荷载标准如下表4.1.1-l。加拿大安大略省公路规范是以交通量直接与公路等级联系。考虑目前我国城市道路情况，故规定为：1.快速路及主干路上——用城一A级汽车荷载进行桥梁设计。2.次干路及支路上一一用城一B级汽车荷载进行桥梁设计。由于不列入验算荷载，故不做任何规定。4.1.2～4明确规定我国城市道路桥梁汽车荷载有车辆荷载与车道荷载两种形式。规定车辆荷载与车道荷载应用范围。计算时根据构件不同只考虑一种荷载形式，严禁车辆荷载效应与车道荷载效应相叠加。汽车荷载，这里需要说明与解释的内容较多，现分成六个部分加以说明：1.车辆与车道荷载的分类汽车荷载分成两大类，车辆荷载与车道荷载。这是按目前许多国家规范中已经采用的模式而建议的。美国早在1944年就开始沿用车辆荷载与车道荷载双轨制的汽车荷载标准，并用车道荷载去补充车辆荷载之不足。采用车道荷载其理由有：（1）车道荷载的形式简明。在内力影响线上加载只要已知影响线面积Ω与最大坐标值η就可，加载手续简便，电算和手算工作量均减小。（2）通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式可解决大、中、小不同跨径的活载设计标准。例如均布荷载的集度q在某个跨径区段可采用跳跃变化以满足不同跨径的要求。（3）车道荷载中的集中荷载可采用双值，以满足弯矩与剪力的不同要求。（4）车道荷载简单，而且实用性强，避免车队排列的繁琐。英国的极限状态规范BS5400拟订的HA与HB荷载，其中HA荷载就采用车道荷载。后来日本、德国和加拿大也相继采用车道荷载。但是这些国家多数采用双轨制，即设计主要承重构件时，车辆荷载和车道荷载都应加在内力影响线上以求其最大或最小的控制设计值。现拟订的荷载标准对横隔梁、行车道板、桥台的设计仍采用车辆荷载。对主梁设计均采用车道荷载。由于车道荷载拟订的原则是尽量兼容汽一超20、挂一120及汽一20、挂100的规定，已用汽级荷载与挂车荷载（除以1.25系数）找出其控制值来制定车道荷载的大小。因此没有必要再去试算挂车荷载是否控制设计值。2.车辆荷载参照加拿大安大略省A、B级荷载的理由（1）加拿大A级车辆荷载由五个车轴组成总重700kN，这与国际标准相差不多。而我国汽一超20级总重为550kN比国际通用标准小。我国公路桥梁在拟订55t重车没有考虑或考虑不够今后若干年活载增长的幅度。现在看来移用加拿大A级荷载作为我国城市道路桥梁车辆荷载的标准还是合理的，这是向国际荷载标准靠近的起步。3.城一A、城一B级车道均布荷载与集中荷载取值推导（1）车道荷载的来源、几个国家的有关规定及车道模式的讨论车道荷载，源于美国，是车辆荷载的补充。车道宽度一般定为10尺（即3.05m）。美国的车道荷载分成三个等级例如对H一20，HS一20级而言，车道荷载中的均布荷载为9.3kN/m，集中荷载计算弯矩时用81.8kN，计算剪力时为118kN。车辆荷载与车道荷载并用，取其中引起最不利的荷载效应为依据。德国DIN1078车道荷载有些国家虽然在规范中指令性规定车道荷载，但目的不甚明确。多数国家在规范中说明主梁需要用车辆荷载与车道荷载同时计算，取其中大值做为设计依据。例如美国H一20级跨径在17m以内的简支梁，车辆荷载算出的弯矩值大于车道荷载。当跨径大于17m时，车道荷载控制。而集中荷载计算弯矩与剪力取不同值加于影响线上，这样规定的车道荷载反而增加了设计者的工作量，把采用车道荷载的优越性削弱了，目的含糊。第一种模式是可取的，集中荷载对弯矩与剪力取不同值照顾到内力影响线的不同。如果我们沿用第二种模式建立均布荷载与跨径的某种函数关系，也会增加计算上的不便。第三种模式，即加拿大模式，没有从根本上简化设计，故不足取，其他模式没有优点。在研究与分析各种模式的得失之后，我们认为车道荷载应该代替车辆荷载进行主结构的受力分析。对横隔梁到底用车辆荷载还是车道荷载计算，我们取t＝25m，桥宽7m，5根主梁按刚性梁法，假定桥跨正中间三根横梁。计算结果为不难看出城一A级车辆荷载控制横隔梁的设计。所以建议横隔梁、桥道板及墩台用车辆荷载布置后进行设计，而车道荷载对主梁、主桁架、主拱圈进行计算。故不主张用双轨制。在拟定城级车道荷载时，其中均布荷载取定值，集中荷载分弯矩与剪力采用不同值。由于拟定的我国城市桥梁的城一A级、城—B级荷载比美国目前最高级荷载等级高，完全有可能在集中荷载上用定值。（2）车道荷载折算原则在折算车道荷载时要满足下列三个基本方程式6.城市桥梁设计活载标准原则与体会（1）选用加拿大安大略省公路桥梁规范（OHBDC）的荷载规定为我国城市桥梁设计荷载标准编制的：主要参考依据是适宜的。（2）车辆荷载对城市桥梁的设计，应该趋向于简化、明晰。一般说来车辆荷载都属于虚构荷载，只要在结构基准期内满足使用功能要求，同时在极限状态下有预定的安全度与可靠度即可。目前所拟定的城一A、B级车辆荷载能够满足要求，故可以在城市桥梁中使用。（3）本文建议的车道荷载模式与大小是通过分析对比以及大量计算得到的，因此也是可以采纳的。（4）通过与汽一超20的对比，明显看出，城一A、B级荷载在计算行车道的内力时，基本上是安全可行的。（5）各国荷载标准相差悬殊，横向分布系数，冲击系数不仅计算方法不同，数值差异也很可观。以50m二梁式横载面活载引起的内力为例，美国最大活载计算出的跨中弯矩为100%时，德国可达186%，而法国规范可达298%，见图4.1.2-20，图4.1.2-21，图4.1.2-22及图4.1.2-23。目前按城一A、B级荷载算出结果比美国AAHTO荷载标准算出的结果约大50%左右，由此可见城一A、B级荷载约处于各国的平均值。英、法、德国活载可能是世界各国中最重的，因此城一A、B级与车道荷载的拟定是适当的。（6）对荷载组合的研究还显得不足，今后仍需做许多工作。（7）对偶然荷载的作用与概率还应加强科研与资料积累。（8）对冲击系数或动力系数还应进一步探讨。规范是生产实践与科研工作的积累与总结，希望有关部门重视与加强领导，使我国规范达到国际上先进水平。4.1.5本条文规定设计车道在桥面上占据的宽度一般为3.5～3.75m。表4.1.5给出的车行道总宽度内可以布置几个车道数目。4.1.6在n个车道上一个最不利截面同时出现最重车辆可能性的概率很小，因此在一个车道上用整车道荷载布载，而同时又在第2、3、…n等车道上布载则应乘以合乎逻辑的多车道折减系数。表4.1.6给出的折减系数是通过交通量的实际观测，选出几种典型桥梁，了解每个车道不同交通量与车辆的轴重，对实测资料进行合理的分析研究，找出多车道折减系数。表4.1.6的数据是通过计算得到，详见交通部公路规划设计院、同济大学、湖南大学科研报告“公路桥梁车辆荷载纵横向折减系数的研究”，该研究成果于1993年4月已通过部级鉴定。4.1.7当车辆以正常时速驶过一座桥梁时，在结构上产生的应力或挠度要大于车辆在静止状态下产生的应力或挠度。此项应力或挠度的增量称为动力影响，它与静止状态下的应力或挠度之比，称之谓动力系数。在目前许多国家规范中（除加拿大外）动力影响的俗语就称之谓冲击与冲击系数。如果我们仍沿用冲击与冲击系数，它包括桥面不平，坑洞与轮胎不圆而引起结构的冲击效应之外，还有车辆发动机的动力与振动影响。各国规定有很大不同，图4.1.7（A）给出几个国家有关冲击系数μ的规定。4.1.8位于曲线上桥梁的墩台，当曲率半径等于或小于250m时，应计算离心力。离心力的大小与平曲线半径成反比，离心力为车辆荷载（不计冲击力）乘以离心力系数C。C的推导如下：4.1.9目前我国城市人口稠密，人行交通繁忙，故本条对城市道路桥梁人群荷载的选用较公路桥梁的规定为大，具体规定如下：1.人行道板（局部构件）采用5kPa或1.5kN的竖向集中力作用在短小构件，分别计算，取其不利者。2.对梁、桁架、拱及其他大跨结构应适当比小构件取用的荷载小一些。根据以往的设计经验，较大跨径的城市道路桥梁，若按《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）规定的人群荷载3.5kPa满布车道，其产生的内力常较汽车荷载、验算荷载的大，甚至大得多，这种满载的情况在桥梁使用期限内很少出现。在较大跨径桥梁设计上，活载内力常为满布人群所控制，导致过分安全储备（增加了工程材料的消耗，从而还会带来一系列困难问题），十分不合理，但对短跨却要保证安全，故本条规定对城市道路桥梁的设计人群荷载，基本值采用4.5kPa，根据上部结构的计算加载长度和桥面人行道宽度的不同而进行折减，并采用一个简便的线性变化公式表示。为防止折减过多，规定荷载折减后最低值为2.4kPa，以便保证必须的安全度。按本条规定，城市道路桥主梁等的设计人群荷载在4.05kPa（B＝2m）～2.4kPa之间变化。3.将美国、日本和本准则规定的城市道路桥梁上的人群荷载进行比较如下：4.对于城市中的人行桥，由于我国城市人口密度较大，一般均为人行流量过街密集处故4.1.10计算墙后填土的破坏棱体上车辆荷载引起的土侧压力是把墙后填土破坏棱体上的车辆荷载换算成等代均布土层厚度。换算成等代均布土层厚度采用如下计算公式：4.2其他可变荷载4.2.1汽车刹车时，车轮和路面接触面之间将增生一个水平摩阻力（即制动力），以克服汽车的惯性力，其值为摩擦系数乘以车辆的总重力。制动力经过上部构造和支座传至墩台，作用方向与汽车前进方向相同。影响制动力大小的因素很多，如桥面的粗糙状况，轮胎的粗糙状况及充气压力的大小，制动装置的灵敏性、行车速度等。车队行驶时，需保持一定间距，其停车、起动都受到限制。因此，车队行驶时每辆车的制动力比单车行驶时小。由于上部构造的惯性、制动力部分消耗在上部构造（包括支座）和桥墩的变形上，所以传递到桥墩的上制动力约为全部制动力之半。4.2.2风荷载、温度影响力、支座摩阻力、流冰力、流水压力参见《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-85）条文说明中第2.3.8；2.3.12；2.3.13；2.3.1l及2.3.10条条文说明。