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1、桥 梁 工 程第一章 总论内容提要：在本章内主要介绍国内外桥梁建筑的发展概况、桥梁的组成部分和各种结构体系以及桥梁的设计荷载。在桥梁的总体规划和设计中并扼要阐述了桥梁的方案比较和选定，以期学生在深入学习各章内容前对桥梁设计工作的全貌有一概括了解学习的基本要求：1 了解桥梁的起源和发展2 掌握桥梁的各组成部分及术语名称3 掌握桥梁的三大基本体系和六大基本结构4 了解桥梁的总体规划和设计5 掌握桥梁的设计荷载及组合第一节 桥梁在交通事业中的地位和国内外桥梁的发展概况（配合多媒体教学）桥梁是跨越障碍的人工构造物。在人类社会发展过程中，交通是个关键，交通工程中又数桥梁最为复杂，是交通的咽喉，它对于增进
2、人类交往、促进经济和社会发展都有着重要的作用。世界上许多著名的水网城市，是靠众多的桥梁发展起来的。意大利的威尼斯有450多座桥，德国的汉堡有2000多座桥。而我国的绍兴竟有5000多座桥。首都北京，河流不多，桥梁不少，立交桥就有200座，还有众多跨河桥，园林桥。现在，许多桥梁已成为城市的标志性建筑，是一个时代文明与进步的标志。一、桥梁的作用、地位1、桥梁在经济与政治上所起的重要作用人类造桥，主要是处于经济活动的需要。如古罗马人修建的加尔德输水桥（下左），是为了灌溉和向城市供水的需要。泉州港的洛阳桥（下中），更是古代阿拉伯和欧洲一些国家通过海路与中国内地进行贸易的重要通道。开发浦东的先决条件，也
3、即最重要的基础设施建设，就是用杨浦大桥（下右）等一座座桥梁把黄浦江两岸连接起来。凡此种种，都足以窥见桥梁对促进经济发展所起的重要作用。在政治上，我国早在战国秦惠王时期即开始营造通往巴蜀的千里栈道，它对于四川盆地的开发，对加强整个大西南地区与中原的联系，对巩固中国的统一，都起过不可磨灭的作用。当代桥梁作为陆上交通系统的重要组成部分，更是加强每一个现代国家政治上的统一和加强地缘政治的集团力量所不可少的。2、桥梁与战争自古以来，桥梁都是兵家必争的战略要地，关系到一场战役的胜败，甚至可以影响历史进程。古代波斯国王大流士就是借助于浮桥才能率领几十万大军西渡博斯普鲁斯海峡，远征欧洲的。又比如二战时的雷马根
4、桥。我国历史上的桥梁战例也不少。现代则有1935年红军长征至大渡河边时著名的18勇士冒死飞夺天险泸定桥（下左）之战。 我国自己设计修建的第一座现代大型桥梁，杭州钱塘江桥（下右），在抗日战争中也有一段悲壮的历史。该桥于1935年4月开工。施工期间，1937.8.13淞沪战火燃起。8月14日起，日寇飞机即频频炸桥。战火中，该桥于11月17日通车，旋即成为上海、南京相继陷敌后大批军民及抗战物资后撤的唯一通道。12月23日杭州陷敌。同日下午我军抵桥北时引爆炸药将之炸毁，直至抗战胜利后于1947年3月才行修复。在该桥施工期间，总工程师罗英曾出过一上联戏曰：钱塘江桥，五行缺火，而该桥竟于通车不久即毁于战火
5、，让日寇应了下联，却是始料所未及。3、桥梁与历史一些年代久远的桥梁，犹如饱经风霜的老人，是历史的目击者和重大历史事件的见证人。左图是1842年7月21日英军在镇江西门护城河桥一带进攻镇江时的情景。同年8月29日英国迫使清政府签订南京条约，强占香港。这幅由英军海军上校斯托达特现场所作素描，由画家阿隆据以重绘，由斯塔林制作的钢版画，成了帝国主义昔日炫耀赫赫侵略战功，今日不打自招的供词。右图卢沟桥，那大大小小的485尊石狮，目睹了建桥800年来，历史的帷幕一次次地拉开又合起从第一幕金、 宋交兵，到最近的一幕中国伟大的抗日战争。在我们眼前不禁会浮现出800年前金王朝南征大军从京师出发，通过卢沟桥时，
6、那战马嘶叫、辎轮辘辘和风吹旌旗声所交织成的一幅古代出征图，及其背后所隐现的战争留下的炊烟不再，孤儿怨妇，“荒城自萧索， 万里山河空”的凄凉景象，继而更会迭现出60年前1937年7月7日中国军队在桥头抗击日寇的浴血战斗场面。这张选自德国多特蒙德大学 地理学教授盖尔斯的摄影作品集中国的足迹中的照片，以凹痕深陷的石板为主题，构图简单，蕴涵的却是“天上风云、人间沧桑” 这一千古话题。 4、桥梁与社会文化许多著名的桥梁，或以其宏伟，如旧金山金门大桥（下左），或以其独具的风格，如伦敦泰晤士河塔桥，或以其时代气息，如厦门海沧大桥（下右），已成为一个国家，一座城市或一个时代的标志，是桥梁建设者为人类留下的永垂
7、不朽的人文景观。桥梁还是古今文学艺术家喜爱选取的创作题材或故事背景。外国著名的有40年代凄惘悱恻的电影魂断蓝桥（Waterloo Bridge）中英国伦敦的滑铁卢桥；90年代风靡一时的小说与电影廊桥遗梦（The Bridges of Madison County）中美国依阿华州麦迪逊县的马斯兰桥。 二、桥梁的起源据说猴子会首尾相接的搭成一座“猴桥”来跨越两棵大树之间的障碍，如果属实，那么桥梁的出现甚至比人类还早。考古发掘出的世界上最早的桥梁遗迹，是公元前6000公元前4000年今小亚细亚一带。我国已发现最早的是西安半坡村公元前4000年左右新石器时代氏族部落的木桥。一般认为，人类学会建造各种桥
8、梁，最初得益于自然界的启发，从倒下的树干，学会建造梁桥天然石梁桥；从天然的石穹学会建造拱桥天然石拱桥；从攀爬的藤蔓，学会建造索桥。在一些地方，至今仍然可以看到这些原始桥梁的踪影。 树干跨过小溪，兴都库什；僧侣在窄树干上行走；阿尔卑斯山脉木桥；木伸臂桥，兴都库什 竹索吊桥，中国岷江 悬吊人行道，喜马拉雅山 悬吊人行道，喜马拉雅山 天生桥：著名的旅行探险家徐霞客曾三次到浙江天台上探石梁景观，写道：“梁阔尺余，长三丈，架两山拗间。两飞瀑从亭左来，至桥乃会流下坠，雷轰河溃，百丈不止，余从梁上行，下瞰深潭，毛骨惧悚。”他在游记中科学地指出了 这类天然桥梁的成因，并且赋予了一个最合理的名称天生桥，现在已为
9、地学界所公认。三、古代桥梁 古代桥梁所用材料，多为木、石、藤、竹等天然材料，它们的强度都很低，一般跨度小，断面偏大，外形敦实，木、石、藤等材料易腐烂，能够保留至今的古代桥梁，多为石桥。1、 世界古桥加尔德输水桥：保存至今的古罗马时代的最大桥梁是法国南部尼姆附近的加尔德石拱桥，该桥建于公元前18年，长270m，最大跨度24.4m，是道路与水道相结合的两用桥。上层为输水槽，迄今已有两千多年的历史，中层为道路桥，是1747年才加建的。罗马天使桥：罗马台伯河上的天使桥，建于公元136年。1668年按照伯尼尼的建议，装饰了天使雕像。拱圈的跨径与附近城市建筑保持良好的比例，并使天使堡显得更加高大。 雷根斯
10、堡多瑙河桥：雷根斯堡的多瑙河桥是阿尔卑斯山以北最古老的一座桥梁（11351146年）。该桥在靠近古老市镇边沿一端的桥头建有桥塔。意大利利亚托石拱桥：意大利威尼斯的利亚托桥是文艺复兴时期桥梁的代表作。该桥建于1588年，长48.2m，宽22.5m，跨度27m。由于地基松软，基础建立在多达1万根木桩上。全桥用大理石装饰，雕凿精美，线条舒畅。桥上还建有24个门面的店铺。 法国纳夫桥：16世纪到18实际期间，巴黎在塞纳河上修建了许多桥梁，其中最美的一座是塞纳岛端部的纳夫桥。该桥建于15781607年，桥宽20.80m。塞纳岛将全桥分割成不相等的两部分，靠右岸的部分长150m共七孔，其中最大净跨19.6
11、0m。桥墩上下游均有伸出的三角形分水尖，分水尖顶部为半圆形平台。奈雷特瓦河桥：南斯拉夫毛斯达尔附近的奈雷特瓦河桥，是一座设计大胆的桥，该桥建于15661576年，在岩岸和堡垒之间架设了跨径为27.30m，矢高高出河面19m的窄拱桥。夏天一些胆大的孩子相互争先恐后地由桥上跃入河中游泳，这样的情景是浪漫和富有诗意的。 戈尔茨希高架桥：这座石桥曾被认为是世界第八奇迹，它是德国铁路线上在弗格朗德跨越戈尔茨希山谷的跨谷桥。该桥（18451851年）全长578m，桥面高出小河78m，火车在桥上行驶好象一条小爬虫在蠕动。桥墩分三层在纵向以圆弧拱予以加劲，加劲处桥墩墩身放宽呈阶梯形。2、 中国古桥我国河道纵横
12、交错，长江、黄河、珠州流域，中华民族曾建设了数以千万计的桥梁，成为华夏文化的重要组成部分，在东西方桥梁史上，站有崇高地位。有梁、拱、索、浮等类型。（一）梁桥：最早记载的梁桥是商带周武王伐纣、克商都朝歌的钜桥。至秦汉，多造木梁木柱桥、木梁石柱（或石墩）桥。花桥：木梁桥上一般建有桥屋（湖南、广西一带），因桥上构架花巧，装饰彩绘，又称花桥。桥上廊屋，自然成市，与威尼斯的利亚托石拱桥可谓异曲同工。著名的有侗族风雨桥、广西三江程阳桥。下右是广西桂林花桥。 宋代多为石梁石墩桥。福建是宋代南方经济开发区，又盛产花岗岩，且石工众多，技艺精湛，所以修建了大量石墩石梁桥，有“闽中桥梁甲天下”的美称。300年间，仅
13、泉州一地，就有110座。安平桥（五里桥），全长2070m，保持了700余年桥长记录。诗云：世间有佛宗斯佛，天下无桥长此桥。安平桥：（五里桥），全长2070m，保持了700余年桥长记录。诗云：世间有佛宗斯佛，天下无桥长此桥。桥墩向上游方向做成分水尖，劈开水流，减小冲刷。洛阳桥：泉州洛阳桥（万安桥）系公元10531059年宋代蔡襄所建。1996年10月全面修缮后的洛阳桥，全长731.29m，共27孔，每孔用7根跨度11.8m的石梁组成。它是我国第一座海港桥，在基础工程上首创筏形基础和种蛎固基技术，是国家重点文物保护单位。 （二）拱桥：不论东、西方都有石拱桥、论宏伟壮观，以中国与古罗马帝国为最。中国
14、的石拱桥，南方与北方不同，主要因为北方河流多是径流式，夏天水涨，冬天水枯，不利行舟，交通多赖车马，桥道要求拱弧平坦。南方多水，交通多靠舟船，要求拱弧高耸，下可行船。此外，南方多软土地基，要求轻薄。（北方平桥，实腹厚墩厚拱；南方驼峰式，薄墩薄拱）。赵州桥：河北赵州安济桥系公元591599年隋代李春所建，跨度达37m。它是世界上第一座敞肩式石拱桥，为我国古代桥梁的杰出代表，1991年列为世界文化遗产。十七拱桥：北京颐和园十七孔桥，其各孔跨径和净高以中孔最大，向两边渐小，形成规律性变化，中间桥面隆起，形如初月，通过渐变起伏韵律的美学表现，使桥型生动感人，富于活力，收到赏心悦目的美学效果。 我国保存得
15、较好的石拱桥之乡：江苏苏州、周庄；浙江绍兴等地，涉及其境，可充分领略中国古镇古桥的浓厚韵味。江南驼峰薄拱，孔数多成单。苏州宝带桥：（53孔）又称小长桥，建于唐代，多孔薄墩连拱桥，是一个运用连续韵律的典范。中间有三孔隆起以利船只通过，又形成强烈明显的节奏变化。桥梁常常是中外园林艺术中刻意装点的景点。在园林艺术中，桥梁在建筑艺术上的观赏价值常与交通上的功能并重。建于1757年清乾隆年间扬州瘦西湖中的5孔五亭桥，娟秀如东方淑女；北京颐和园玉带桥典雅如绅士。扬州瘦西湖五亭桥：园林小桥 北京颐和园玉带桥：园林小桥 木拱桥：虹桥：宋张择端清明上河图北京都城汴市（今河南开封）跨汴水木拱桥，传由守牢卒子发明“
16、贯木”架桥，即大木穿插叠架为木拱，毁于金元之际，几百年来一直认为是绝唱，近年发现，随北宋南迁，在今浙江、福建山区保存有此类桥。宋张择端清明上河图（三）索桥：世界公认现代悬索桥的初始建筑构思从中国古代索桥而来。藤网桥悬吊人行桥。竹索桥四川成都，公元前285年，秦蜀守李冰造七座竹索桥。四川泸定桥：跨越大渡河，位于川藏要道，是现存制作最精良的铁索桥。长征 红军不怕远征难，万水千山只等闲，五岭逶迤腾细浪，乌蒙磅礴走泥丸，金沙水拍云崖暖，大渡桥横铁索寒，更喜岷山千里雪，三军过后尽开颜。（四）浮桥：古代在大江大河中不可能修建桥墩，为过河需要，用舟船组合建造浮桥。船只、竹木排筏，甚至酒瓮、轮胎、门板、苇竹都
17、曾用于做浮桥。最早的浮桥：周文王娶妻迎亲，在陕西渭水上用船只架设。我国两条特大河道，黄河、长江上都曾建造过临时性、半永久性的浮桥。秦、陕西永济（黄河），两岸用铁人铁牛锚住铁链，为半永久性浮桥。长江江阔水深，航运频繁，难造永久性浮桥，多半在枯水季节，搭架临时性军用浮桥。长江上规模最大的架浮桥运动，太平天国农民军，在湖北武汉、广济，曾在一夜之间架成长约3000m的两座浮桥，直贯武昌城，人马往来，如履坦途。通航浮桥的缺点之一是妨碍通航。解决的笨办法是临时拆卸浮桥船节，宋代1015年，在檀州黄河上第一次采用船上加“脚”的办法，使桥面得以升高或降低，便于通航，当年曾呈报朝廷，获得奖赏。（四）近代与当代桥
18、梁钢、水泥、钢筋混凝土及预应力混凝土等人工材料在桥梁上的应用，是近现代桥梁的标志。标志着人类只能用木、石等天然材料建造桥梁时代的结束。1、国外近现代桥梁1779年，最早的铸铁拱桥 19世纪，是钢桥的世纪。 20世纪三十年代是悬索桥的第一个黄金时期，其代表作是美国的布鲁克林大桥、纽约的华盛顿大桥、旧金山金门大桥，它们都突破了千米跨度。 50年代末，莱茵河上出现第一座斜拉桥，在200800m跨度内的大范围内显示出强大优势，迅速向全世界传播，迫使悬索桥向更大跨度退让。、我国近现代桥梁中国封建社会自明朝后闭关自守，1840年鸦片战争，又使中国一蹶不振，桥梁建筑方面大部分由外国投资、洋人设计、外商承包，
19、旧中国留下的大桥，唯一的一座是由茅以升先生主持设计施工的杭州钱塘江大桥。此外，长江仍然是天堑，黄河上的几座大桥是外商设计施工的。武汉长江大桥：1957年，第一座长江大桥武汉长江大桥建成，结束了我国万里长江无桥的局面。“一桥飞架南北，天堑变通途”，标志着我国大桥建设开始起步。该桥是一座连续钢桁梁公路铁路两用桥，它使得中国最重要一条南北铁路干线京广线得以贯通，促进中部重镇武汉市的发展。南京长江大桥：1969年，由我国自行设计、制造、施工的南京长江大桥建成。这也是一座连续钢桁梁公路铁路两用桥。其桥址处水深流急，河床地质极为复杂，大桥桥墩基础的施工非常困难。南京长江大桥的建成，显示出我国的建桥事业已达
20、到了世界先进水平，也是我国桥梁上又一个重要标志。 双曲拱桥：1964年创建的双曲拱桥，具有用料省、造价低、施工简便和外形美观等优点，很快在全国公路上得到应用和推广，对加快我国公路桥梁的建设速度，曾起到了很大的作用。 改革开放以来，全国范围内掀起兴建大桥的高潮，各个桥型都向世界纪录冲击。1997年，世界上跨度最大的钢筋混凝土拱桥重庆万县长江大桥建成，跨度120m。 香港青马大桥：世界上跨度第五的悬索桥，1997年建成。上海黄浦江杨浦大桥：世界上跨度最大的结合梁斜拉桥，1993年建成。 （五）桥梁工程的宏伟发展前景人类已开始向跨海工程挑战。世界上宽度在100km以内的海峡有20多处。鼓励于大陆之外
21、，具有开发价值的近海岛屿无数。它们将是21世纪人类用桥梁去政府的目标，有的已经列入议事日程。桥梁和水底隧道，将实现全球五大洲陆路交通网宏伟蓝图。21世纪前半叶，北欧四国（丹麦、瑞典、挪威、芬兰）和东北亚的日本、中国将是世界大桥建设的两个热点。大belt桥：丹麦从小belt桥开始，以兴建大belt桥(1624m)成为新崛起的桥梁大国。明石海峡大桥：日本正在实施本洲四国联络线工程，其明石海峡大桥创世界最高记录,1990m，多多罗斜拉桥（890m）。 第一章 第二节 桥梁的组成和分类（配合多媒体教学）本节重点：桥梁的基本组成部分、桥梁三大基本体系本节难点：桥梁的六大基本结构学习的基本要求：6 掌握桥
22、梁的基本组成部分，了解各部分的位置和作用。7 掌握桥梁的三大基本体系，能从受力特点、建桥材料和适用跨度等方面加以比较。8 了解桥梁的六大基本结构以及桥梁的其他分类。桥梁是跨越障碍的人工构造物。当道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力，就需要建造专门的人工构造物桥梁来跨越障碍。桥梁一方面要保证桥上的交通运行，通常也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆的通行。作为学习桥梁结构构造的我们，下面先熟悉一座桥梁的基本组成部分以及桥梁的分类情况。一、 桥梁的基本组成部分上图表示一座公路桥梁的概貌，从图中可见，桥梁一般由以下几部分组
23、成：上部结构（桥跨结构）：桥面系，承重结构、联结系；下部结构：支座、桥墩、桥台、基础。桥梁的组成部分及各部分的作用 桥梁的组成部分各组成部分的作用桥梁上部结构桥面系公（铁）路面、人行道车辆或行人行走部分承重结构主梁（或拱、或索）支承桥梁、将荷载传给支座联结系横向位于主梁之间，承受水平荷载下部结构支座固定支座支承上部结构，将荷载传给墩台活动支座将上部结构固定在墩台上保证上部结构的伸缩、弯曲等变形墩（台）桥台（位于两边）支承上部结构，将荷载传给基础桥墩（位于中间）桥台兼起挡墙作用基础浅基础、深基础将荷载分布到地基（土壤或基岩）二、桥梁的主要类型目前人们所见到的桥梁，种类繁多。它们都是在长期的生产活
24、动中，通过反复实践和不断总结逐步创造发展起来的。为了对各种类型的桥梁结构先有个概略的认识，下面加以简单的分析说明。（一） 桥梁的基本体系结构工程上的受力构件，总离不开拉、压、弯三种基本受力方式。现代的桥梁结构也一样，在力学上可归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系。下面从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来阐明桥梁各种体系的特点。1 梁式体系：在竖直荷载作用下，梁截面只承受弯矩（上缘受压、下缘受拉），支座只承受竖直方向的力。2 拱式体系：在竖直荷载作用下，拱肋主要承受压力。支座不仅承受竖直方向的力，还要承受水平方向的推力。所以拱桥对地基和基础的要求比较高。3 悬吊体系：在竖直荷载作用下
25、，索主要承受拉力。桥梁三大基本体系比较表梁式体系拱式体系悬吊体系受力特点受弯为主受压为主受拉为主建桥材料钢筋砼、预应力砼圬工材料、钢筋砼高强度钢缆索适用跨度几十米几十或上百米几百或上千米施工特点施工方便施工比梁桥困难无支架悬吊拼装（二） 现代桥梁的六大基本结构1 梁桥：它是桥梁大家族中最古老、最基本的成员，以梁（板）为主要承重结构。典型桥例：北京卢沟桥、泉州洛阳桥2 桁式桥：由梁桥演化而来，古代有木桁桥，现代以铁路钢桁梁桥为主。它的结构由上下弦杆和腹杆组成，杆件受轴向力，因而材料强度能够得到充分发挥，同时自重减轻，经济合理，跨越能力大。 典型桥例：武汉长江大桥、南京长江大桥、钱塘江大桥3 刚构
26、桥：主梁与墩台之间没有支座，而是连在一起，上下部共同受力。 典型桥例：陕西安康汉江桥、乌龙江大桥、洪山桥、洪塘桥4 拱桥：在古代较之木梁桥、藤（竹）索桥耐腐蚀，刚度大，通行能力强，外形美观，所以一直是主要的桥型之一（尤其是在中国：北方河北赵州安济桥世界建筑史上三大杰作之一），即使到了今天，拱桥虽然在跨越能力上不如斜拉桥、悬索桥，但依然是极具竞争力的桥型之一。 典型桥例：悉尼钢拱桥、重庆万县长江大桥、湖南凤凰乌巢河桥、丫髻沙大桥5 斜拉桥：近五十年来发展最快的桥型。由斜拉索将主梁斜拉在塔柱上，在200800m跨径内最具竞争力。典型桥例：上海黄浦江杨浦大桥、三县洲大桥、法国诺曼底桥、日本多多罗桥6
27、 悬索桥：桥面支承在主缆上的桥。组成：主缆、加劲梁、塔柱、锚碇。外观上：缆索形成悦目的抛物线形。它能跨越其他任何桥型无与伦比的特大跨径。缺点：自重轻、刚度差，因而在车辆动荷载和风荷载作用下，有较大的变形和振动。 (三) 桥梁的其它分类简述1 按用途划分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、输水桥、其他专用桥梁2 按桥梁全长和跨径划分：特大桥、大桥、中桥、小桥3 按主要承重结构材料划分：圬工桥、钢筋砼桥、预应力砼桥、钢桥、木桥4 按跨越障碍划分：跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥5 按上部结构的行车道位置：上承式桥、中承式桥、下承式桥第三节 桥梁的总体规划（配合多媒体教学）一、桥梁总体规划原则和
28、基本设计资料1、桥梁设计的基本要求桥梁设计原则：安全、适用、经济、美观。（1）安全使用的功能要求：不存在脱离社会需要而孤立存在的桥梁，功能是桥梁结构发展的决定动力。如需要跨越大江大河甚至海峡，所以发展了大跨度桥梁；为保证城市交通和人性安全，发展了立交桥和人行天桥。（2）技术可行的经济要求：桥梁设计，应进行技术经济比较，使桥梁总造价和材料等的消耗为最少，考虑运营、养护、维修，选择合理桥型因地制宜、就地取材、方便快速施工。（3）精神美感的审美要求：要求桥梁有优美的外形，与周围景观相协调。城市桥梁和游览区桥梁应较多考虑建筑艺术上的要求。为了改善桥梁建筑外观增加一些造价是值得的，这已形成共识，以往过分
29、强调经济性，致使许多桥梁在美学上不尽人意，使人们追悔莫及。它强调合理的结构布局和轮廓，而不是豪华的细部装饰。2、设计资料调查 （1）桥梁功能要求：交通种类、行车行人密度，通过管线（2）桥梁建设位置：桥位附近的地形（3）水文地质条件：桥位附近的地质、水文情况（4）其它资料：当地建筑材料（砂石）来源、水泥钢材供应、水陆交通、施工单位技术水平、施工机械、动力设备、电力供应、气象资料、桥位上下游有无老桥、其桥型不止和使用情况等。二、桥梁断面设计1、 桥梁纵断面设计（1） 桥梁总跨径的确定：保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致过大冲刷。（2） 桥梁的分孔：最经济的分孔方式，使上下部结构的总造价最低。（3
30、） 桥梁标高的确定：保证桥下流水净空；保证桥下通航净空；保证桥下车辆净空高度。（4） 设计纵坡：一般小桥，通常做成平坡桥，大中桥梁，为利于桥面排水，降低引道路堤高度，设置中间向两端倾斜的双向纵坡。纵坡发生变更处，应设置竖曲线。一般竖曲线应延伸至桥梁全长。 在斯图亚特公路上，跨越韦拉峡谷的桥梁，其竖向设计曾遭到汽车驾驶员的反对，该处高速公路从桥两头向山上上坡，1936年，由于当时条件限制，认为凹形桥梁不会被被接受，所以在两个短竖曲线之间建造了一座水平梁桥，看上去象从两边山坡悬挂下的一快刚性板。该桥战争期间被损坏，战后重建，得以纠正。1952年，建成凹形曲线桥，沿全桥长是一条和顺的下垂曲线，从峡谷
31、看去，该桥看上去非常自然，与公路、峡谷融为一体。 2、 桥梁横断面设计（1） 桥面的宽度：满足行人和行车的交通需要（2） 桥跨结构横断面布置：行车道、人行道、栏杆、护轮安全带、缘石（3） 设计横坡：为利于桥面排水，设置从桥面中央倾向两侧的横坡（1-2%）3、 桥梁平面布置道路线形支配着桥梁设计，桥梁是线型的一部分，因为车辆告诉平稳行驶的需要、美丽道路景观的需要，必须与线形相适应。一般桥梁常位于平曲线内，在立面上也应顺着坡度或曲线，曲线半径应大，符合桥梁美学。该图是联邦德国绍尔兰特部分高速公路线形的艺术效果。 斜桥：桥梁应尽可能避免与河流或桥下线路斜交，因为正交时路线最短，最经济，同时施工方便。
32、但在人口稠密地区或山区，因为条件限制，有时不可避免要用斜交，设计时，应使桥墩、桥台和横梁与河流平行。弯桥：桥梁线形一般为直线。当一个好的线形需要一座弯桥时，那么桥梁所有外边线和纵轴线应与弯曲轴线平行，桥墩的横向轴线应垂直于弯曲轴线。 三、桥梁设计方案比较在任何一个桥位处，从技术条件考虑，可修建的桥型会有很多种，所以需要在初步设计中进行桥梁结构形式的比选。具体可按以下步骤进行： （1）选用合适的比例尺画出各种可行桥型的布置图 （2）注意根据不同的桥型而考虑分孔和使用的要求 （3）对各种可行桥型结构进行技术、经济、美学方面的分析 效果图的绘制：桥梁方案设计中效果图的绘制，是从美学方面进行方案比选的
33、重要手段。（1）要注意根据人们欣赏桥梁的路线，选择最佳视点位置，表现出桥梁的造型美，构成造型尺寸的平衡。（2）要注意适当地描绘背景环境，抓住环境特点，突出桥梁建筑与环境设计的和谐性。（3）注意设计出显示构思意图和结构特色的色彩。上海卢浦大桥效果图：主跨550m，是目前世界上跨度最大的钢拱桥。提篮拱：把平行拱肋改造为倾斜拱肋，结构稳定性好，造型美观，成为一种特殊桥型。曼谷某桥梁方案效果图：该图为泰国曼谷一座拟议中的桥梁方案效果图，完全采用艺术作品的画法，就如一幅传统的水墨画，融结构造型与艺术表现于一体，让人产生极大的欣赏欲望。 桥梁方案比选实例一：塞弗林桥桥型方案比较塞弗林桥位于德国科隆市区跨越
34、莱茵河。在桥位的左岸高耸着一座哥德式教堂，成为城市景观的一个注目点。桥位于莱茵河通航的港区，尤其左岸部分，由于船舶航行频繁，水中不宜设墩。 方案分析：前三种桥型，有一个致命弱点：桥型呆板，教堂美丽景色被遮挡而失色。所以从整个环境设计考虑，提出桥型不对称布置，这样教堂所在左岸景色不受影响。在右岸一侧布置桥塔，远看，左岸教堂尖塔与右侧桥塔相呼应，显得对称协调。在不破坏原来城市左岸景观前提下，又使右岸平添景点。因此后两种造型总体设计受到肯定赞许，但因为悬索桥做成半跨独塔，在力学上有问题，所以最后采用独塔斜拉桥方案，为实施方案。桥梁方案比选实例二：海沧大桥桥型方案比较方案一：单跨648m简支悬索桥，两
35、侧边跨各为230m的预应力混凝土连续刚构桥。因为该方案属于中小跨悬索桥，没有特殊技术难度，结构简单，工程造价低，工期短，是设计单位的推荐方案。方案二：跨度230m+648m+230m的三跨连续漂浮体系钢箱梁悬索桥。类似桥型在中国只次一座。优点：桥型美观，表现出连续渐变、起伏跌宕的韵律美，同时不影响港区作业、码头开发。 方案比较：与方案一比较，方案二的建设规模大，钢箱梁总长1108m，居国内第二。线形控制、工地焊接精度要求高，控制难度大，施工监控技术不够成熟，技术难度大，养护维修工作量较大，概算造价比方案一高出1.0843亿元。同时建设工期较长。由于方案一具有明显的技术经济优势，所以设计单位把它
36、作为推荐方案是完全正确的。但厦门地方政府把建设具有一流景观现代化悬索桥作为选定方案的主要依据，所以最后选定了方案二。建成的海沧大桥已成为厦门市的新旅游景点。桥梁方案比选实例二：海沧大桥色彩方案比较从某种意义上说，海沧大桥可能是中国第一座以景观要求作为选定桥梁设计方案主导因素的特大型桥梁。在桥型方案选定后，又进行了色彩方案比较，此外还有索塔艺术造型设计、引桥桥墩艺术造型设计等。色彩方案设计是要确定与民风民俗和环境色调想协调的主色调。（1）厦门地区建筑色彩倾向：传统建筑的色调多为白墙浅色屋顶（部分欧式建筑用红屋顶）。近年来，新建高层建筑多为冷色调，墙面多为白或淡黄系列。玻璃幕墙色调为蓝或墨绿色。结
37、论：手亚热带海洋气候影响，当地民众多数喜用白、蓝、绿等冷色系列。（2）环境色集中地域为海洋色彩。海沧大桥结构主色调由三种颜色组成：（1） 桥路面颜色：因为采用沥青路面，所以为黑色，别无选择余地。（2） 沿线防撞护栏颜色：因为是交通安全措施，警示象征红色，别无选择余地。（3） 桥梁结构色彩，需要解决。全桥主体结构一色调（与环境统一和谐）：A（银蓝）；B（乳白）C（绿）D（红）全桥主体结构双色调（与环境对比强烈）：E、F、G（索红色；桥塔乳白） 第一次审查，34人参加评议，赞成A和G方案的人较多，选择A作为推荐方案。第二次审查，以投票方式最终确定银蓝色为推荐色彩。第四节 桥梁的设计荷载（配合多媒体
38、教学）二、 规范中有关设计荷载的规定通常将作用在公路桥梁上的各种荷载和外力归纳成三类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。1、永久荷载（恒载）定义：设计使用期内，其作用位置、大小、方向不随时间变化或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。包括：结构物自重、桥面铺装、土重、土侧压力、水浮力等。公路桥梁，其结构物自重往往占设计荷载的很大部分。跨径越大比例越高，如特大跨度桥，其活载的影响往往降至次要地位。所以宜采用轻质高强材料来减轻自重。2、可变荷载 定义：设计使用期内，其作用位置、大小、方向随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。按其对桥梁结构的影响程度，又分为基本可变荷载（活载）和其他可变荷载。基
39、本可变荷载：汽车（计及冲击力、离心力）、平板挂车、履带车和人群荷载。其它可变荷载：汽车制动力、支座摩阻力、温度影响力、风力、流水压力和冰压力。（一） 车辆荷载（1） 设计荷载：把经常出现的汽车荷载排列成车队形式。如：汽-10、汽-15、汽-20、汽-超20。主车辆数不计，但有一辆重车。荷载组合时要考虑冲击力、人群荷载。（2） 验算荷载：把偶然出现的平板挂车或履带车作为验算荷载。如：挂-80、挂-100、挂-120。全桥以通过一辆计算，应靠中慢速形式。荷载组合时不考虑冲击力、人群荷载。（二） 车辆荷载的影响力：（1） 汽车荷载冲击力：车辆在较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整，车轮不圆以及发动机抖
40、动等原因，会使桥梁结构引起振动，该情况下，汽车荷载（动荷载）引起的桥梁结构应力和变形，要比同样大小静荷载引起的大。由此提出荷载增大系数，即冲击系数。其影响因素：跨径（桥长）、填料厚度、路面平整度、伸缩缝。（2） 汽车荷载的制动力：汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力。（3） 离心力：曲线桥，当曲率半径=250m时，应考虑离心力作用。9.20厦门特大交通事故。三县洲大桥交通事故。（4） 车辆荷载引起的土侧压力：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。（三） 人群荷载：一般公路桥梁：300kg/m2，城市郊区行人密集区：350kg/m2。 3、偶然荷载
41、偶然荷载包括地震力和船只或漂流物的撞击力。这种荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。 二、荷载组合 上述可能出现的荷载和外力，它们并非同时作用于桥梁上。桥规规定了下列五种荷载组合，以供设计时选择。组合一：恒+汽+人群 主要设计组合*组合二：恒+汽+人群+制动力 附加设计组合组合三：恒+挂 验算组合*组合四：恒+汽+人群+船撞力 偶然组合组合五：恒+地震力 偶然组合小 结桥梁是交通运输的咽喉，是一个为全社会服务的公益性建筑，它与经济、政治、战争、历史、文化、社会生活等各方面都有着密不可分的关系。人类学会建造桥梁，来自于自然界的启发。从远古先人简单构筑以达通途利涉的木
42、桥、石桥，发展到至今的凌空横跨、雄伟状况的现代化桥梁，其发展的每个里程，无不昭示着人类的创造力，浓缩着人类不懈探索的成功。桥梁由上部（桥跨）结构和下部结构组成。其上部结构主要包括：桥面系、承重结构和联结系。下部结构主要包括：支座、墩台和基础。桥梁的三大基本体系为：梁式体系、拱式体系、悬吊体系，可从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面加以比较区分。现代桥梁的六大基本结构为：梁桥、桁式桥、刚构桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥。桥梁设计原则：安全、适用、经济、美观。即安全使用的功能要求、技术可行的经济要求、精神美感的审美要求。需要调查的设计资料包括：桥梁功能要求、桥梁建设位置、水文地质条件、其它资料。桥梁断面设计包括：纵断面设计、横断面设计、平面布置。最后对各种可行桥型结构进行技术、经济、美学方面的分析，选择最佳桥梁方案。通常将作用在公路桥梁上的各种荷载和外力归纳成三类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。桥规规定了五种荷载组合，其中最重要的是组合一（主要设计组合）和组合三（验算组合。
