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确定结构计算模式、选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分，其中荷载的种类、形式和大小选择是否恰当，关系到桥梁结构在有限寿命期限内的安全，也关系到桥梁建设费用的合理投资。实际上，荷载分析是比结构分析更为重要的问题。随着科学技术的进步和桥梁工程建设的发展，实际与可能作用在桥梁结构上的荷载越来越复杂。由于作用荷载种类形式的复杂化，因此，在桥梁设计中，考虑哪些荷载可能同时出现的组合也就越来越复杂。
我国现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）中将荷载分为永久作用、可变作用和偶然作用。永久作用是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。可变作用是指结构在设计期内其值随时间变化，或其变化与平均值相比不可忽略的荷载。偶然作用是指结构在设计期内不一定出现，而一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。
我国现行《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作用分为主力、附加力和特殊荷载。主力对应于公路桥梁的永久作用和一部分可变作用，附加力对应于不包含在主力中的其他可变作用，特殊荷载对应于偶然作用。
尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有所不同，但基本上大同小异。
永久作用是指作用位置和大小、方向固定不变的荷载。作用在桥梁上部结构的永久作用主要是结构自身的重力以及附属设备等外加重力。作用在墩台上的永久作用主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力以及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）。
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，它们可按结构物的实际体积或设计拟定的体积乘以材料的密度计算。桥梁结构的自重往往占全部设计荷载的大部分，因此，采用轻质高强材料对减轻桥梁自重、增大跨越能力具有重要意义。
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，仍需考虑预加应力引起的次效应。
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的收缩和徐变作用的影响，预应力构件还涉及预应力损失问题。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）和《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3—2005）均规定了混凝土的收缩应变和徐变系数的计算方法。
可变作用是指在设计基准期内，其值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽略的作用，例如汽车荷载作用、列车荷载作用及人群荷载作用。
车辆活载是指桥梁结构承受的机动荷载，对于公路桥，主要是指汽车荷载，对于铁路桥，主要指列车荷载。
汽车荷载是公路桥涵上最主要的一种可变荷载。设计中采用的汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级，各级公路桥涵设计的汽车荷载等级按表3.1取用。
表3.1 各级公路桥涵的汽车荷载等级
注：1.二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路—Ⅰ级汽车荷载。
2.四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路—Ⅱ级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应乘以0.7的折减系数。
（1）荷载标准值 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，如图3.1所示。公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值 q k 为10.5kN/m。集中荷载标准值随计算跨径而变，当计算跨径小于或等于5m时， P k 为180kN；计算跨径等于或大于50m时， P k 为360kN；计算跨径在5～50m之间时， P k 采用直线内插求得。对于多跨连续结构， P k 按照最大跨径为基准取值。当计算剪力效应时，集中荷载标准值 P k 应乘以1.2的系数，其主要用于验算下部结构或上部结构的腹板。
图3.1 车道荷载
公路—Ⅱ级车道荷载的均匀荷载标准值 q k 和集中荷载标准值 P k 按公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
车辆荷载为一辆总重为550kN的标准车，其立面、平面尺寸见图3.2。公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。
图3.2 车辆荷载的立面、平面尺寸（单位：轴重为kN，尺寸为m）
（2）加载方式 车道荷载用于桥梁结构整体计算，车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算。在各计算项目中车辆荷载和车道荷载的作用效应不得叠加。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。
横向分布计算中，车道荷载或车辆荷载需偏心加载时均按照设计车道数和图3.3所示的布置方式进行计算，其横向布置的最大车辆数目不应超过设计车道数。
图3.3 车辆荷载的横向布置（单位：m）
当桥涵设计车道数大于2时，汽车荷载应考虑多车道折减，表3.2列出了多车道折减系数。但是折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。
表3.2 横向折减系数
当桥梁计算跨径大于150m时，应考虑计算荷载效应的纵向折减。当为多跨连续结构时，整个结构均应按最大的计算跨径计算荷载效应的纵向折减。纵向折减系数规定见表3.3。
表3.3 纵向折减系数
相比于公路桥梁，铁路桥梁仅考虑横向折减。对于双线桥的主要构件，用于设计的双线活载应取两线标准活载之和的90％（相当于横向折减系数取0.9），三线及三线以上应取各线标准活载之和的80％，对仅承受局部活载的构件则不考虑折减。
列车由机车和车辆组成，机车和车辆类型很多，轴重、轴距各异。为规范设计，我国根据机车车辆轴重、轴距对桥梁不同影响及考虑车辆的发展趋势，制定了中华人民共和国铁路标准活载图式，简称“中—活载”（图3.4）。中—活载—160km/h和200km/h；ZK—活载—250km/h和300km/h以上高速。
图3.4 中—活载图式（单位：活载为kN，尺寸为m）
《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）规定：
①加载时，标准活载计算图式可任意截取；
②对于双线桥跨：两线活载之和的90％；
③横向稳定计算：空车+最大横向风力为最不利，空车活载标准值为10km/h。
ZK—活载分为ZK标准活载和ZK特种活载，分别如图3.5所示。
图3.5 ZK标准活载和ZK特种活载
《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设［2003］13号）规定：
①加载时，标准活载计算图式可任意截取；
②单线或双线桥跨，各线均应计入ZK活载作用；
③多于双线桥跨，按下列最不利情况考虑：按双线在最不利位置承受ZK活载，其余线路不承受列车荷载或者所有线路在最不利位置承受75％的ZK活载；
④空车活载按10kN/m计算。
桥梁标准活载的等级和类型应根据桥梁所在线路的等级、使用任务、性质和将来的发展等具体情况确定。对标准轨距（1435mm）的干线铁路，采用中—活载图式，对地方窄轨（轨距762mm）铁路，规定了与中—活载图式类似但数值大幅度减小的活载图式，对专用铁路（如矿区铁路桥梁），其活载图式需结合具体情况确定。
汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机震动等原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力效应称为冲击作用。在计算中采用静力学的方法，即引入一个竖向动力效应的增大系数——冲击系数 μ ，来计及汽车荷载的冲击作用，汽车的荷载冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数 μ 。
冲击系数的计算采用以结构基频为指标的方法。结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建造材料等动力特征内容，它直接体现了冲击效应和桥梁结构之间的关系。按结构不同的基频，汽车引起的冲击系数在0.05～0.45之间变化，其计算方法为：
当 f <1.5Hz时， μ =0.05
当1.5Hz≤ f ≤14Hz时，
μ =0.01767ln f -0.0157 （3.1）
当 f >14Hz时， μ =0.45
式中 f ——结构基频，Hz。
结构的基频的计算宜采用有限元法，对于常规结构，可采用《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）条文说明中给出的公式估算。
例如，简支梁桥的基频计算公式如下：
式中 l ——结构的计算跨径，m；
E ——结构材料的弹性模量，N/m 2 ；
I c ——结构跨中截面的截面惯矩，m 4 ；
m c ——结构跨中处的单位长度质量，kg/m，当换算成重力计算时，其单位为N·s 2 /m 2 ；
G ——结构跨中处延米结构重力，N/m；
g ——重力加速度， g =9.81m/s 2 。
钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部结构和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计入汽车的冲击作用。重力式桥台不计冲击力。填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。支座的冲击力按相应的桥梁采用。
当汽车荷载的局部加载及T梁、箱梁悬臂版上时， μ =0.3。
我国现行铁路规范对铁路桥动力系数规范如下。
①简支或连续钢桥结构和钢墩台：
②钢与钢筋混凝土板组合结构：
③钢筋混凝土的、混凝土的、石砌的桥梁结构及涵洞、刚架桥，其顶上填土厚度大于等于1.0m（从轨底算起）时不计冲击力。
当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m 2 ；当计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m 2 ；当计算跨径在50～150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m 2 。
人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。人行道板（局部构件）可以以一块板为单位，按标准值4.0kN/m 2 均布荷载计算。计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取为1.0kN/m。
铁路桥梁的人行道以通行巡道和维修人员为主，一般行人不多。对明桥面的人行道，考虑到有时在其上放置枕木、钢轨和工具，取竖向静活载为4.0kN/m 2 。对于道砟桥面，规定距离梁中心2.45m以内的人行道取10.0kN/m 2 ，规定距离梁中心2.45m以外的人行道取4.0kN/m 2 。
设计主梁时，人行道竖向活载不与列车活载同时计算，但对特殊情况（如为城镇居民通行而加宽了人行道），两者需同时考虑，此时人行道活载值可按实际情况确定。
离心力是车辆在弯道行驶时所伴随产生的惯性力，它以水平力的形式作用于结构上，是弯矩横向受力与抗扭设计计算所要考虑的主要因素。当弯道桥梁的曲线半径等于或小于250m时，需考虑车辆荷载的离心力作用。离心力标准值为车辆荷载标准值乘以离心力系数 C 。离心力系数可按下式计算：
式中 V ——设计速度，应按桥梁所在公路等级规定采用，以km/h计；
R ——曲线半径，以m计。
对于铁路荷载 C 不应大于0.15。
离心力的着力点，对于公路桥梁在桥面以上1.2m，对于铁路桥梁在轨顶以上2m。
在计算多车道荷载及曲线较长的离心力时，应分别考虑横向折减系数和纵向折减系数。
当风以一定的速度向前运动遇到结构障碍物时，结构就会承受风压。对于大跨径桥梁，特别是斜拉桥和吊桥，风荷载是极为重要的设计荷载，有时甚至起到决定性的作用，即对结构的强度、刚度和稳定性起控制作用。在顺风向，风压常分成平均风压和脉动风压，在横风向，风流经过结构而产生漩涡，因漩涡的特性，横风向还会产生周期风压。一般来说，风对结构作用的计算有三个不同的方面：对于顺风的平均风压，采用静力计算方法；对于顺风的脉动风或横风向的脉动风，则应按随机振动理论计算；对于横风向的周期性风力，产生了横向风振动，偏心时还产生扭转振动，通常作为确定荷载对结构进行动力计算。后两种计算理论属于研究结构风压和风振动理论的一门新学科。
我国《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）和《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）规定的风荷载计算方法基本相同，均在基本风速基础上，考虑脉动风压的影响，再乘以风荷载阻力系数和地形系数取得的，最终仍转化为静力作用。对于风敏感和风荷载效应突出的桥梁，还应专门进行气动性能设计。
（1）横桥向风荷载 假定横桥向风荷载水平的垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上，其标准值可按下式计算：
F wh = k 0 k 1 k 2 k 3 W d A wh （3.7）
V d = k 2 k 5 V 10 （3.10）
γ =0.012017e -0.0001 Z （3.11）
式中 F wh ——横桥向风荷载标准值，kN；
W 0 ——基本风压，kN/m 2 ；
W d ——设计基准风压，kN/m 2 ；
A wh ——横向迎风面积，m 2 ；
V 10 ——桥梁所在地区的设计基本风速，m/s；
V d ——高度 Z 处的设计基准风速，m/s；
Z ——距地面或水面的高度，m；
γ ——空气的重度，kN/m 3 ；
g ——重力加速度， g =9.81m/s 2 ；
k 0 ——设计风速重现期换算系数；
k 1 ——风载阻力系数；
k 2 ——考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数；
k 3 ——地形、地理条件系数；
k 5 ——阵风风速系数。
（2）顺桥向风荷载 桥梁顺桥向可不计桥面系及上承式梁所受的风荷载，下承式桁架顺桥向风荷载标准值按其横桥向风压的40％乘以桁架迎风面积计算。桥墩上的顺桥向风荷载标准值按横桥向风压的70％乘以桥墩迎风面积计算。悬索桥、斜拉桥桥塔上的顺桥向风荷载标准值按横桥向风压乘以迎风面积计算。桥台可不计算纵、横向风荷载。上部结构传至墩台的顺桥向风荷载，其在支座的着力点及墩台上的分配，可根据上部构造的支座条件，参照汽车制动力的计算规定处理。
汽车制动力是指车辆在减速或制动时，为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间产生的滑动摩擦力。它作用于桥跨结构上的方向与行车方向一致。列车牵引力是车辆启动或加速时车辆与路面（或钢轨）间作用的摩阻力，与行车方向相反。
一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计算的总重力的10％，但公路—Ⅰ级汽车制动力标准值不得小于165kN；公路—Ⅱ级不得小于90kN。多车道时要考虑横向折减，同向行驶双车道的汽车制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。
汽车制动力作用点在设计车道桥面以上1.2m处，在计算墩台时，可移至支座中心（铰或滚轴中心），或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上；计算钢构桥、拱桥时，可移至桥面上，但不计因此产生的竖向力和力矩。
对于铁路桥，规定列车制动力或牵引力按作用在桥跨范围内的列车竖向静活载的10％计算，但当其与离心力或冲击力同时计算时，则按列车竖向静活载的7％取值。作用点在铁路轨顶以上2m以上。
设有固定支座、活动支座（滚动或摆动支座、聚四氟乙烯板支座）的刚性墩台传递的制动力按表3.4采用，每个活动支座传递的制动力，其值不应大于其摩擦力，当大于摩擦力时按摩擦力计算。
表3.4 刚性墩台各种支座传递的制动力
温度变化将在结构中产生变形和影响力，它的大小应根据当地的具体情况、结构物所使用的材料和施工条件等因素计算确定。温度作用包括均匀温度和梯度温度两种影响，均匀温度为常年气温变化，这种温度将导致桥梁纵向长度的变化，当这种变化受到约束就会引起温度次内力；梯度温度主要因太阳辐射而来，它使结构沿高度方向形成非线性的温度变化，导致结构产生次内力。
图3.6中 T 1 表示梯度温度作用下桥面板表面的最高温度； T 2 表示桥面板下100mm处的温度取值；对于混凝土结构，当梁高 H <400mm时， A = H -100（mm）；当梁高 H ≥400mm， A =300mm。
图3.6 梯度温度形式
计算结构的均匀温度效应，应自结构物合龙时的温度算起，考虑最高和最低有效温度的作用效应。气温变化范围应根据桥梁所在地区的气温条件而定，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）按照全国气温分区，即严寒、寒冷和温热三类分区，规定了公路桥梁结构的最高和最低有效温度标准值，若缺乏桥址处实际调查资料，即可按照其规定使用。如缺乏实际调查资料，公路混凝土结构和钢结构的最高和最低有效温度标准值可按表3.5取用。
表3.5 公路桥梁结构的有效温度标准值
计算梯度温度效应时，应采用竖向温度梯度曲线。混凝土结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向反温差为正温差的-0.5倍。对于钢桥面板的钢结构，可以不考虑其梯度温差效应。同时，基于公路桥梁都带有较长的悬臂，两侧腹板较少受到阳光直接照射，因而公路桥涵设计时未计入横桥向温度梯度的影响。
计算圬工拱圈考虑徐变影响引起的温差作用效应时，计算的温差效应应乘以0.7的折减系数。不同结构的线膨胀系数见表3.6。
表3.6 线膨胀系数
铁路桥关于温度计算的规定与公路桥大体相同。《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）和《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3—2005）中，分别给出了“钢筋混凝土、混凝土、砌石矩形截面杆件计算温度图解”和“混凝土箱梁温差应力计算”，用以确定构件的计算温度和梯度温度引起的应力。
由于轨道不平整等原因，列车在行驶过程中会发生左右的摇摆，因此就会产生横桥向的水平力。目前对于横向摇摆力还难以准确计算，现规定如下：
①按同一方向作用于轨顶面，数值大小为5.5kN/m；
②空车时不考虑列车的横向摇摆力；
③横向摇摆力应与横向风荷载比较，取其大者参与荷载组合；
④对高速铁路桥梁，主要采用一个100kN的移动集中力作用于轨顶。
位于河流中的桥墩会受到流水和流冰的压力，规范给出的流水压力以水流速度作基准，并考虑桥墩迎水面形状的影响得到，当流速大于10m/s时，还应考虑水流的动力作用因素；规范给出的流冰压力计算公式适用于通常的河流流冰情况，它是以冰体破碎极限强度作基准建立起来的。
流水压力和流冰压力的大小均与桥墩的形状有关，桥墩的迎水（冰）面宜做成圆弧状或尖端形，以减小流水压力和流冰压力。
作用于桥墩上的流水压力标准值可按下式计算：
式中 F w ——流水压力标准值，kN；
γ ——水的重度，kN/m 3 ；
V d ——设计流速，m/s；
g ——重力加速度， g =9.81m/s 2 ；
A ——桥墩阻水面积，m 2 ，计算至一般冲刷线处；
K ——桥墩形状系数，见表3.7。
表3.7 桥墩形状系数
流水压力合力的着力点，假定在设计水位线以下0.3倍水深处。
支座上的摩阻力是因上部结构由温度、制动力、顺桥向风力、混凝土收缩等引起的变位而产生的，其作用方向与上部结构的变位方向相反。
支座摩阻力标准值可按下式计算：
F = μW （3.13）
式中 W ——作用于活动支座上由上部结构重力产生的效应（对直桥，指竖向反力；对弯桥，还包括径向反力）；
μ ——支座的摩擦系数，其根据支座的种类取值，例如对之间与混凝土面接触的板式橡胶支座， μ =0.30。
在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用叫偶然作用，它包括地震作用、船舶或漂流物撞击力和汽车撞机作用。
偶然作用会对结构安全产生非常巨大的影响，甚至桥梁毁坏和交通中断，因此，建造在地震区或有可能受到船舶或漂流物撞击的桥梁应进行谨慎的抗震和防撞设计。
地震作用主要是指地震时强烈的地面运动所引起的结构惯性力，它是随机变化的动力荷载，其值大小取决于地震强烈程度和结构的动力特性（频率和阻尼等）以及结构或杆件的质量。地震作用分竖直方向和水平方向，但经验表明，地震的水平运动是导致结构破坏的主要因素，结构抗震验算时，一般主要考虑水平地震作用。因此，在工程设计中，凡计算作用在结构上的地震作用都是指水平地震作用（简称地震作用）。
抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值——即地震动峰值加速度确定。位于地震动峰值加速度为0.1 g 、0.15 g 、0.2 g 和0.3 g 地区的桥涵工程，应进行抗震设计；位于地震动峰值加速度大于或等于0.4 g 地区的桥涵工程，应进行专门的抗震研究和设计。地震作用的计算及结构的设计应符合《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T B02.01—2008）和《铁路桥梁抗震设计规范》（GB 50111—2006）的规定。
船只或漂流物撞击力在可能的条件下，应采用实测资料或模拟撞击试验进行计算，并借此进行防撞设施的设计。
船舶或漂流物与桥梁结构的碰撞过程十分复杂，其与碰撞时的环境因素（风浪、气候、水流等）、船舶特性（类型、尺寸、速度、装载情况、船体强度和刚度等）、桥梁结构特性（尺寸、形状、材料、质量和抗力等）有关。跨越江、河、海湾的桥梁，位于通航河道或有漂流物的河流中的桥墩桥台，设计时必须考虑漂流物或船舶对桥墩墩台的撞击作用。其撞击作用的标准值可按下列规定采用或计算。
（1）漂流物横桥向撞击力标准值 可按下式计算：
式中 W ——漂流物重力，kN，应根据河流中漂流物情况，按实际调查确定；
V ——水流速度，m/s；
T ——撞击时间，s，应根据实际资料估算，在无实际资料时，可用1s；
g ——重力加速度， g =9.81m/s 2 。
（2）内河船舶撞击作用的标准值 当缺乏实际调查资料时，可按表3.8采用。
表3.8 内河船舶撞击作用的标准值
注：四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩墩，顺桥向撞击作用可按表3.8所列数值的50％考虑。
（3）海轮撞击作用的标准值 当缺乏实际调查资料时，可按表3.9采用。
表3.9 海轮撞击作用的标准值
（4）可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩 应根据墩身自身抗撞击能力、桥墩的位置和外形、水流流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素做桥墩防撞设施的设计。当设有与墩台分开的防撞击的防护结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。
汽车撞击力标准值在行驶方向取为1000kN，与之垂直方向取为500kN，两个方向不同时考虑。其作用在行车道上1.2m处，直接分布在撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构，可视设施的防撞能力予以折减，但折减后不应低于上述取值的1/6。
汽车撞击问题在我国逐渐突出，已影响到公路桥梁结构和道路行车的安全。为防止或减少因撞击产生的破坏，对易受到汽车撞击的构件的部位应采取相应的构造措施，并增设钢筋或钢筋网。对于跨线桥，不应在没有中间带的公路中央设立桥墩。
对于公路桥梁和铁路桥梁，由于目前所采用的设计方法不同，故作用效应组合的表达形式也不同。公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计，该设计体系规定了桥涵结构的两种极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。铁路桥涵设计采用容许应力方法。
所谓极限状态，是指整体结构或构件的某一特定状态，超过这一状态界限结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能要求。承载能力极限状态设计着重体现桥涵结构的安全性，正常使用极限状态设计则体现适用性和耐久性，它们共同反映出设计的基本原则。
同时，根据公路桥涵在施工和使用过程中面临的不同情况，桥涵结构设计分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种设计状况。持久状况系指桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况；短暂状况为桥涵施工过程中承受临时性作用的状况；偶然状况是在桥涵使用过程中可能出现的状况。其中，持久状况必须进行承载能力和正常使用两种极限状态设计；短暂状况一般只作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态设计；偶然状况要求做承载能力极限设计，不考虑正常使用极限状态设计。
承载能力极限状态设计是以塑性理论为基础，其设计原则为：
γ 0 S ≤ R （3.15）
式中 γ 0 ——结构重要性系数，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9，桥涵的抗震设计不考虑结构的重要性系数；
S ——作用效应的组合设计值；
R ——构件承载力设计值，它根据构件的材料强度设计值和几何参数设计值计算。
承载能力极限状态下有两种作用效应组合：基本组合和偶然组合。基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其组合表达式为：
式中 S ud ——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；
γ 0 ——同上述含义；
γ G i ——第 i 个永久作用效应的分项系数；
S G ik ， S G id ——第 i 个永久作用效应的标准值和设计值；
γ Q1 ——汽车荷载效应（包括汽车冲击力、离心力）的分项系数，一般取1.4。
S Q1k ， S Q1d ——汽车荷载效应（包括汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；
γ Qj ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（包括汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第 j 个可变作用效应的分项系数，取1.4，风荷载的分项系数取1.1；
S Q jk 、 S Q jd ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（包括汽车冲击力、离心力）外的其他第 j 个可变作用的标准值和设计值；
φ C ——在作用效应组合中除汽车荷载效应（包括汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，具体取值可参考《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）。
设计弯桥时，当离心力与制动力同时参与组合时，考虑到车辆行驶速度较直线桥上小，因而制动力标准值或设计值按70％取用。
基本组合用于结构的常规设计，所有桥涵结构都需要考虑。偶然组合为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，多个偶然作用不同时参与组合。
正常使用极限状态设计是以弹性理论或弹塑性理论为基础，涉及构件的抗裂、裂缝宽度和挠度三个方面的验算。其作用效应组合有两种：短期效应组合和长期效应组合。
短期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，即对应于短暂状况的设计要求，其组合表达式为：
式中 S sd ——作用短期效应组合设计值；
φ 1 j ——第 j 个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）取为0.7，人群荷载取1.0，风荷载取0.75，温度梯度作用取0.8，其他作用取1.0；
φ 1 j S Q jk ——第 j 个可变作用效应的频遇值。
长期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，即对应于持久状况的设计要求，其表达式为：
式中 S 1d ——作用长期效应组合设计值；
φ 2 j ——第 j 个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）取为0.4，人群荷载取0.4，风荷载取0.75，温度梯度作用取0.8，其他作用取1.0；
φ 2 j S Q jk ——第 j 个可变作用效应的准永久值。
四类组合涵盖了桥涵结构可能的极限状态，通过运用概率论和数理统计的数学工具取得各类组合下的分项系数和组合系数，使所设计的结构具有明确的可靠度。
结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，各作用的分项系数及组合系数均可取为1.0，各项应力限值则根据各类设计规范采用。验算结构的抗倾覆能力、滑动稳定性时，稳定系数、摩擦系数及各作用的分项系数根据不同结构按相关规范确定。
我国铁路桥梁目前仍采用容许应力法进行设计，现行《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作用分为主力、附加力和特殊荷载。表3.10为铁路桥梁荷载分类。
表3.10 铁路桥梁荷载分类
容许应力设计法以线性弹性理论为基础，以构件危险截面的某一点或某一局部的计算应力小于或等于材料的容许应力为准则。基本的组合方式有以下三种。
（1）主力 表3.10中恒载与活载的组合。
（2）主力+附加力 表3.10中恒载、活载及附加力的组合。
（3）主力+特殊荷载 表3.10中恒载、活载及特殊荷载的组合。
铁路桥的荷载组合是各项荷载效应的直接叠加，仅考虑主力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力组合。
在作用效应组合时，各种作用并非同时作用于桥涵上，因此应当根据作用重要性的不同和同时作用的可能性进行适当组合，以确定安全合理的作用效应组合值。可变作用的出现对结构产生有利影响时，该作用不应参与组合，实际不可能出现或同时参与组合概率很小的作用，不考虑其作用效应组合。
作用在公路桥梁上的荷载可分为永久作用、可变作用和偶然作用三类，作用在铁路桥梁上的荷载可分为主力、附加力和特殊荷载三类。永久作用主要指恒载，可变作用主要包括活载、温度影响力等，偶然作用包括地震力和撞击力。主力对应于公路桥梁的永久作用和一部分可变作用，附加力对应于不包含在主力中的其他可变作用，特殊荷载对应于偶然作用。
由于多车道及长车队出现设计荷载的几率较小，所以公路和铁路桥梁对相应纵横向设计荷载作了折减。车辆动载过桥会引起桥梁振动，造成内力增大，桥梁规范用冲击系数考虑这一因素的影响，不同的桥梁规范有不同的规定。
在桥梁上的作用效应组合时，各种作用并非同时作用于桥涵上，因此应当根据作用重要性的不同和同时作用的可能性进行适当组合，以确定安全合理的作用效应组合值。
3.1 试分别列出永久作用、可变作用和偶然作用的主要内容。
3.2 为什么车道很多或桥梁很长时，荷载效应予以折减？
3.3 试分别用公路、铁路桥涵设计规范计算一座30m简支梁的动力系数（1+ μ ）。