桥梁工程经典讲义.ppt

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1、第第4 4讲讲 桥梁工程桥梁工程桥梁的定义桥梁的定义 供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的工程构筑物，简称桥。桥梁是交通运输中重要的组成部分，在国民经济与社会发展中占有极其重要的地位。桥梁发展简介 桥梁是线路的重要组成部分。在历史上，每当运输工具发生重大变化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术大发展。我国在桥梁建造史上，具有重要的地位。公元前1184年，周文王时期，在渭河上架设浮桥，据诗经大雅大明记载，这是我国最早的大河桥梁。在19世纪20年代铁路出现以前，造桥所用的材料是以石材和木材为主的，铸铁和锻铁只是偶尔使用。赵州桥（拱桥）现今使用

2、的各种主要桥式几乎都能在古代找到起源。在最基本的三种桥式中，梁式桥起源于模仿倒伏于溪沟上的树木而建成的独木桥，由此演变为木梁桥、石梁桥、直到19世纪的桁架梁桥；悬索桥起源于模仿天然生长的跨越深沟而可资攀援的藤条而建成的竹索桥，演变为铁索桥、柔式悬索桥，直至有加劲梁的悬索桥；拱桥起源于模仿石灰岩溶洞所形成的“天生桥”而建成的石拱桥道，演变为木拱桥和铸铁拱桥。悬索桥五亭桥 在有了铁路以后，木桥、石桥、铁桥和原来的桥梁基础施工技术就难于适应需要。但到19世纪末叶，由于结构力学基础知识的传播；钢材的大量供应、气压沉箱应用技术的成熟，使铁路桥梁工程获得迅速发展。20世纪初，北美洲曾在铁路钢桥跨度方面连创

3、世界纪录。到第二次世界大战前，公路钢桥和钢筋混凝土桥的跨度纪录又都超过了铁路桥 澳门大桥地坪花坛 60年代以来，汽车运输猛增，材料供应缓和，科学技术迅速发展，桥梁工程又在提高质量、降低造价、降低桥梁养护费等方面获得了很大改进。第二次世界大战后，大量被破坏的桥梁急待修复，新桥急需修建，而造桥的钢材短缺，于是，利用30年代以来所积累的关于高强材料和高效工艺（焊接、预应力张拉及锚固、高强度螺栓施工工艺）的经验，推广了几种新型桥用正交异性钢桥面板的箱形截面钢实腹梁桥，预应力混凝土桥和斜张桥。贵阳贵阳.中曹司大桥中曹司大桥 贵阳贵阳艺校立交桥艺校立交桥 人行天桥人行天桥 桥梁的组成桥梁的组成桥梁上部结构

4、桥梁上部结构 承担线路荷载，跨越障碍。由承担线路荷载，跨越障碍。由桥桥面系、主要承重结构面系、主要承重结构和和支座组成支座组成。桥梁下部结构桥梁下部结构 是是桥台桥台、桥墩桥墩及及桥梁基础桥梁基础的总称，的总称，用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。桥台和桥墩一般合称墩台。桥台和桥墩一般合称墩台。桥梁的组成桥梁的组成桥梁工程内容桥梁工程内容桥渡设计：桥渡设计：选择桥址，决定桥梁孔径，考虑通航和线路要求以确定桥面高程，考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度，设计导流建筑物等。桥式方案设计：桥式方案设计：根据设计任务书编制各种可能采用的桥式方案，进行技术经济

5、比较，提出推荐方案，供建设单位决策。桥梁结构设计：桥梁结构设计：为选定的桥式进行结构分析，决定桥梁上部结构和下部结构的尺寸，绘制设计图。桥梁施工：桥梁施工：按现场和施工单位的具体条件，选择施工方法，进行施工组织设计，按设计建造桥梁。桥梁鉴定：桥梁鉴定：确定既有桥梁所能安全承受的活荷载和抗洪能力。桥梁试验：桥梁试验：测定实桥或模型在荷载下的应变、位移及振动等行为，与计算或预期效果进行对比，为桥梁设计及其科学技术的发展积累资料。桥梁养护：桥梁养护：延长桥梁寿命，保证使用安全。桥梁分类桥梁分类按主要承重结构体系分按主要承重结构体系分 梁式桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、斜张桥和组合体系桥。按桥梁上部结构的

6、建筑材料分按桥梁上部结构的建筑材料分 木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和结合梁桥。按用途分按用途分 公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。按跨越障碍分按跨越障碍分 跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。按桥面位置分按桥面位置分 上承式桥、中承式桥、下承式桥和双层桥。按桥梁长度分按桥梁长度分 中国公路桥梁涵洞按跨径分类中国铁路桥梁按桥梁长度分类分类多孔跨径总长(M)单孔跨径l(M)分类桥梁长度L(M)特大桥500l100特大桥500大桥100 l40大桥100500中桥3010020l40中桥20100 小桥8305l30小桥20涵洞8l5 按使用期限分：按使用期限分：有临

7、时性桥、永久性桥和半永久性桥。其他特殊桥梁：其他特殊桥梁：有活动桥、军用桥与漫水桥等 上海南浦大桥清镇花渔洞大桥 英国伦敦桥塔木 桥 公元前2000多年前，巴比伦曾在幼发拉底河上建石墩木梁桥，其木梁可以在夜间拆除，以防敌人偷袭。在罗马，凯萨曾因行军需要，于公元前55年在莱茵河上修建一座长达300多米的木排架桥。在瑞士卢塞恩至今保存着两座中世纪式样的木桥：一是1333年前始建的教堂桥，一是1408年试建的托滕坦茨桥，这两座桥都有桥屋，顶棚有绘画。在1756-1766年，瑞士建成跨度为52-73米的三座大木桥，两座是亦拱亦桁，另一座用木拱承重，位于韦廷根，跨度61米。在亚洲，木拱桥出现更早，日本岩

8、国市至今保存的5孔锦带木拱桥，跨度为27.5米，始建于1673年，其图样来自中国。18世纪末49世纪的三四十年间，美国盛行建有屋盖的大木桥，1815年在宾夕法尼亚州建成的跨越萨斯奎汉纳河的麦考尔渡口桥，跨度达到100米，堪称空前。目前常用的有木梁桥、木撑架桥和木桁架桥。1.木梁桥。跨度一般不超过6-8米，木梁可用两面削平的原木或方木组成，可作成单梁、叠置梁或组合梁（以键传递上、下层梁木之间的剪力）。其墩台多以木排架组成，故又称木排架桥。或木栈桥2.木撑架桥。由木梁桥演变而成，从墩台伸出斜撑支承木梁，以增大跨度或载重能力。3.木桁架桥。常用交叉腹杆式桁架，即豪氏桁架做主梁，其弦杆和斜杆用木制，竖

9、向腹杆用圆钢。可用于跨度不大于40米的公路桥。上三坑古木拱桥 查林木桥 石石 桥桥 用石料建造的桥梁。有石梁桥和石拱桥，历史都很悠久。中国历史上著名的石梁桥有洛阳桥和虎渡桥。（左图所示的八字桥就是石梁桥）由于石梁抗弯能力较差，现己只能在人行桥或涵洞中使用。石拱桥不仅在历史上有过辉煌成就，而且在现代铁路和公路桥上也发挥一定作用。石拱桥可分为实腹式拱桥和空腹式拱桥两类 绍兴八字桥 北京卢沟桥 广西香桥 梁式桥梁式桥 在竖向移动式荷载作用下无水平反力的结构体系，和建筑工程中的梁相似。梁式桥梁式桥 梁式桥一般采用以下的结构型式和截面。19881988年建成的飞云江桥，位于浙江瑞安。年建成的飞云江桥，位

10、于浙江瑞安。全长全长1718m1718m（181851m51m5 562m62m141435m35m），），最大跨度最大跨度62m62m，主梁高，主梁高2.85m2.85m，桥面宽，桥面宽13m13m，混凝土，混凝土强度等级强度等级C60C60。我国目前最大跨度预应力混凝土我国目前最大跨度预应力混凝土简支梁桥。简支梁桥。1989年建成的黄河公路大桥，位于河南开封。全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁，其余31孔为跨径20m的钢筋混凝土T形梁。我国目前最长的简支梁桥。六库怒江桥，位于云南六库。采用3跨变截面箱形梁，分跨为8515485m，支点处梁高8.5m

11、，为跨度的1/18，跨中梁高2.8m，为跨度的1/55。桥的造型既强劲有力又纤细美观。我国目前最大跨度预应力混凝土连续梁桥。澳大利亚珀思（Perth）斯旺（Swan）桥。连续的上部主梁由薄壁刚架墩支承，突出了上部结构的强大，箱梁高度规律性的变化形成一种起伏前进的视觉效果。桥梁总体给人静中有动的美感。瑞士苏黎士杰尼瓦的勃郎峰桥。变截面连续梁桥，梁底边缘的圆形弯曲，远望象一个坦拱，具有拱桥动态柔和的美感。拱拱 桥桥 主要承重结构是拱圈，它在桥面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台要承受水平推力，同时，这种推力将显著抵消在拱圈中引起的弯矩，使拱圈承受的主要是压力。拱桥有3种承载方式：中承式拱桥，车辆在拱的中

12、部行驶；下承式拱桥，车辆在拱的下部行驶；上承式拱桥，车辆在拱的上部行驶；赵州桥，位于河北赵县。隋朝大业初年（公元605年左右），由李春所建。石拱桥，净跨径37.02m，宽9.0m，矢高7.23m。在拱圈两肩上各设2个跨度不等的腹拱，既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪，增加美观。比欧洲同类桥梁早1200年。乌巢大桥，1990年建成，位于河南凤凰县。全长214m、主跨120m的双肋石拱桥。主拱圈由2条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成，拱肋等高变宽，结构轻盈，造型美观。世界最大跨径的石拱桥。万县长江大桥，1997年建成，位于重庆万县。主桥采用钢筋混凝土箱形拱肋，净跨420m，单孔跨江，无

13、深水基础，在同类桥梁中跨度具世界第一。美国新乔治河大峡谷桥，1976年建成，位于美国弗吉尼亚州。世界上最大跨径的钢桁架拱桥，该桥跨径518m，桥宽22m，桥面在河上高度为268m。结构轻巧优雅，完全没有拱桥沉重笨拙的感觉，风荷载小，是拱桥向大跨发展的方向。南斯拉夫的克尔克桥，1980年建成。跨径为244m和390m的钢筋混凝土箱形拱桥，桥高跨大，造型优美。主跨550米的“世界第一拱”上海卢浦大桥 “钱江四桥”位于钱塘江大桥下游4.3公里处，桥体全长1376米，宽26.4米，总投资7.6亿元。大桥上层设双向6条机动车快速行车道，下层设地铁、公交车专用道及行人、非机动车通道。钱江四桥在世界桥梁史上

14、的创新意义，主要在于采用组合跨径的双层桥面钢管混凝土系杆拱拱桥，新颖，独特的双层钢拱桥国内外独一无二。十一拱连跨，两个大拱，九个小拱，主跨（大拱）190米，副跨（小拱）85米 林同炎先生设计的最后一座桥南宁大桥。为非对称肋拱桥路线全长1240m，其中主桥长300m，引桥长375m，宽35m，引道长565m 刚架桥刚架桥 是梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在桥面竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。刚架桥刚架桥 刚架桥一般可分为3种类型：T形刚架桥、连 续 刚架 桥、斜 腿刚架桥。虎门珠江辅航道桥，1997年建成，位于广东虎门。跨径570m（150

15、m+270m+150m），主跨270m，桥宽33m，分上下行两座单桥，为目前世界上最大跨径的连续刚架桥。重庆长江大桥重庆长江大桥，1980年建成，位于重庆市。正桥全长1120m，桥宽21.0m，最大跨度174m，悬臂梁端高3.2m，根部高11.0m，挂梁跨度35m，桥墩为高70m的矩形空心高墩。是目前我国最大跨径的预应力混凝土T形刚架桥。广西桂林漓江桥，为预应力混凝土V形墩刚架桥。主跨和分孔为67.5+95+67.5m，主孔悬臂长27.5m，挂梁长40m，斜腿倾角45度，长12m。芬兰图尔库的米勒桥。其跨径71.20m，跨中梁高仅为0.86m，斜腿处梁高也只有2.70m，高跨比达到1/831/

16、25。如此纤薄的主梁由跨越岸边人行通道的短孔来固结和平衡。沅陵沅水桥位于湖南沅陵县，全长767.3m，桥宽16m，主孔跨径140m，采用851408542m的四跨不对称预应力混凝土连续刚架，最高桥墩达52.4m。斜拉桥斜拉桥 由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱基础传给地基。斜拉桥的索型有辐射型、竖琴型和扇形三种。上海南浦大桥位于上海市南码头，跨越黄浦江连接浦西与浦东，1991年建成。全长8346m，主桥跨径为171423171m，为双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，扇形 拉 索，主 塔 高150m，H折线形塔身。上海杨浦大 桥 也 是 叠合梁斜拉桥，跨径602m，双塔双索面，主塔高208m，采 用 钻 石 型塔 形（倒 Y形），以 提高抗风能力。西班牙塞维利亚市建设的单侧索斜拉桥，以1993年世界展览会的会标造型设计 该桥的奇特造型及特殊的标志意义给人以优美的印象。但违背了斜拉桥结构受力的基本平衡原理，平衡拉索依靠塔身后倾产生的偏心自重及塔下巨大基础。整座桥的造价极为昂贵。美国华盛顿州肯尼威克（Pasco