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1、桥 梁 工 程-概述部分,什么是桥？,桥梁的定义：“桥是跨越障碍的通道”。美国韦氏大词典,桥梁(Bridge)是指供铁路、道路、管道、渠道等交通运输线路跨越水体或山谷的工程构筑物。桥梁工程修建这些桥梁构筑物以及修建、使用过程中所应用的各项技术的总称。,桥梁的起源,“你走你的阳关道，我过我的独木桥。”,第1章 概述,1.1 桥梁工程的地位和作用,土木工程学科的一个分支，道桥方向最主要的专业课。,桥梁是交通工程的咽喉，各种道路工程的关键节点（里程短、难度大、造价高、工期长）,城市立体交通的主要构成(立体交叉、高架道路),国民经济发展需要,国防需要,人民生活需要,景观,1.2 桥梁的基本组成与分类,
2、h,L,1、基本组成桥台,路堤,设计水位,通航水位,低水位,上部结构,l 0l b,桥墩,锥形护坡,基础,梁式桥概貌,上部结构：即桥跨结构是跨越障碍的主要承重结构支 座：在桥跨结构与墩台的支撑处设置的传力装置，并且要保证上部结构 按设计要求能产生一定的变位。下部结构：桥墩：支承上部结构、并传递荷载至基础桥台：支承上部结构、传递荷载至基础，并与路堤相衔接，抵御路堤土压力基础：奠基部分，承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载附属设施：桥面系、伸缩缝、桥头搭板和锥形护坡等,全桥结构,h,2、常用术语L,桥台,路堤,设计水位,通航水位低水位,上部结构,l0l b,桥墩,锥形护坡基础,梁式桥概貌,(1)水位：
3、低水位、高水位、设计水位、通航水位低水位：指枯水季节的最低水位。高水位：指洪峰季节河流中的最高水位。设计水位：指对应于设计洪水频率的洪峰流量水位。通航水位：指在各级航道中，能保持船舶正常航行时的水位。,（2)跨径：净跨径l0、总跨径l0、计算跨径l、标准跨径Lk、桥梁全长L净跨径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的水 平净距，通常用l0表示；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。总跨径：是指各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径（l0）它反映了排泄洪 水的能力。计算跨径：对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的 距离，通常用l表示；对于拱式桥，是两相
4、邻拱脚截面形心点之间的水平距离。桥梁全长：指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距 离（无桥台为行车道长），以L表示。,标准跨径：公路桥涵设计通用规范规定对标准设计或新建桥涵跨径在 50m以下时，一般均应采用标准跨径，对于梁式桥指两相邻桥 墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离。对于拱式桥指净跨径。(3)高度：桥梁高度、桥下净空、桥梁建筑高度桥梁高度：指桥面与低水位之间的高差。桥下净空高度：是指设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间 的距离，用H表示。建筑高度：指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距 离。允许建筑高度：指公路定线中所确定的桥面高程对通航净空
5、顶部高程之差。,f 0,f,l,3,1,l 0,2,4,5,6,8,10,拱桥的高度：净矢高 f0、矢高 f、矢跨比(f/l),7,91拱圈；2拱顶；3拱脚；4拱轴线；5拱腹；6拱背；7变形缝；8桥台；9基础；10锥坡；11拱上结构,拱桥概貌,拱桥的高度：净矢高 f0、矢高 f、矢跨比(f/l)净矢高：是指从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂 直距离。计算矢高：是指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距 离。矢跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比。标准跨径：梁式桥指两相邻桥墩中心线之间的距离或桥墩中线至桥台台背前缘之间的距离，对拱式桥指净跨径。,受力特点
6、：,在竖向荷载作用下，桥墩和桥台处无水平反力，梁以受弯为主。用材：抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢一混凝土组合结构等）,1、桥梁按受力体系分类：梁、拱、吊三大基本体系（1）梁式桥 组成：主梁,桥墩（台）,桥墩（台）,1.2 桥梁的基本组成与分类,简支梁桥连续梁桥悬臂梁桥钢桥和钢,混凝土组合梁桥,(a)简支梁桥(d)变截面连续梁桥,公路路面标高铁路路面标高,飞云江桥多跨简支梁，全长1721m，分跨为18x51+5x62+14x35(m)，桥面宽13m,（2）拱桥 组成：主拱圈吊杆,纵梁（系杆）,桥墩（台）,桥墩（台）,受力特点：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，承重结构（拱圈
7、或拱肋）以受压为主。用材：抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土、钢等来建造。,(d),H图1.4,(e),H,型式：双曲拱a、中承式钢管拱c、系杆拱桥d、“飞雁式”三跨自锚式微小推力拱桥e(a)(c),丫髻沙大桥（飞雁式拱桥，7636076m，桥梁全长1084m，2000年建成）,（3）刚构桥 组成：,梁（或板）与立柱（或竖,墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大,的刚性，以承担负弯矩的作用。,受力特点：,在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，但弯矩水平值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力H，因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。用材：钢筋混凝土、预应力
8、混凝土、钢等,V,V,(b),V,H,V,H,V,M,H,(a),M,V,H,型式：,门式刚架桥,(c)(d),(e)(f),T型刚构桥 c连续刚构桥 d刚构连续组合体系 e斜腿式刚构桥 f刚构桥,T型刚构桥：重庆长江大桥85.64X138156174104.5m，分离双箱。挂梁（T梁）长30m。1980年建成。连续刚构：广东洛溪桥我国第一座大跨径连续刚构桥，跨径为65+125180110m，h支=10m，h中=3.0 m，双肢薄壁墩,1988年建成通车。,(4)斜拉桥,主梁,塔,塔,组成：斜拉索 受力特点：,竖向荷载作用下，受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再
9、通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压构件。高次超静定结构。用材：高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索，主梁用材有预应力混凝土、钢、钢混凝土组合（结合、叠合）、钢混凝土混合等,型式：纵向：三跨双塔式结构、独塔双跨式（稀索桥a，不等跨斜拉b，斜塔c，斜塔无背索式d）横向：双索面布置，也有单索面结构。,独塔式斜拉桥,75,54,59.37,59.37,(a)3 0 3(c),195,320200,(b)(d),洪山庙大桥日本多多罗桥,(5)悬索桥跨越能力最大，受力简单明了，成卷
10、的钢缆易于运输，在将缆索架设完成后，便形成了一个强大稳定的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小。,组成：,塔,柱,锚锭,锚锭,塔,柱,缆索吊杆,加劲梁 受力特点：竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。,用材：采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 型式：单跨式悬索桥a，三跨式悬索桥b缆索,(a)(b),锚碇,桥塔,吊杆加劲梁,图1.8,悬索桥,明石海峡桥（l=1991m）,(6)组合体系桥梁由几种不同体系的结构组合而成的桥梁。,梁拱组合体系：梁和拱都是主要受力构件，吊杆将
11、梁向上吊起减小了梁中的弯矩，拱的水平推力则由梁承担，对墩台没有推力。钢桁架与钢拱的组合钢梁与悬吊系统组合钢梁与斜拉索组合悬索与斜拉索组合,2、桥梁的其他分类简述(1)按用途来划分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥、管线桥等。(2)按桥梁全长和跨径划分：特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。桥梁按总长和跨径分类（中国，2004规范）,(3)按照主要承重结构所用的材料划分：圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢混凝土组合桥和木桥（不用于永久性桥）等(4)按跨越障碍的性质：跨河桥、跨海桥、跨线桥、立交桥、高架桥等(5)按桥跨结构的平面布置：正交桥、斜交桥和弯桥。(6)按上部结构的
12、行车道位置：上承式桥、中承式桥和下承式桥。,中承式拱桥,下承式拱桥,(7)按桥梁的可移动性：固定桥、活动桥（开启桥、升降桥、旋转桥、浮桥等）、漫水桥天津的金汤桥(平转开启结构,全长76.4米。),古代桥梁：天然状态的藤萝、树木、石梁 约17世纪前 浮桥（周）、木梁桥（秦）、石 拱桥（汉）等近代桥梁：铸铁（18世纪）、钢材（19世纪约1819世纪 50年代）、钢筋混凝土桥梁（19 世纪70年代）现代桥梁：预应力钢筋混凝土桥梁（20世纪 30年代）、斜拉桥、悬索桥,1.3 国内外桥梁建设的成就与发展趋势,桥 梁 小 百 科（1）,世界上第一座钢筋混凝土桥由法国园 艺师蒙耶于1875年建成的人行桥。
13、世界上第一座钢桥美国密苏里州圣路 易市的伊兹桥，建于18671874年。世界上第一座斜拉桥于1925年建成的 西班牙但波尔河的水道桥。世界上最早的悬索桥最早的现代悬索桥 是美国宾夕法尼亚州的雅各溪桥。,桥 梁 小 百 科（2）,最古老的敞肩石拱桥赵州桥（隋）。世界上跨径最大的石拱桥瑞典绥依纳松 特桥，跨径155m（1946）。世界上跨径最大的钢拱桥上海卢浦大桥 跨径550米（2003）。世界上跨径最大的钢箱梁桥巴西康斯坦 席瓦桥，跨径300米（1974）。,世界上跨径最大的混凝土拱桥重庆万县长 江大桥，跨径420米（1997）。世界上跨径最大的预应力混凝土拱桥 重 庆石板坡长江大桥，跨径330
14、米（2006）。世界上跨径最大的斜拉桥江苏苏通大桥，跨径1088米（2008）。世界上跨径最大的悬索桥明石海峡大桥，跨径1991米（1998）。,桥 梁 小 百 科（3）,赵州桥（世界最古老的敞肩桥，37.02米）,我国桥梁建设的成就,我国现代桥梁建设规模,基础工程水深50米已经解决，100米以上尚待探索基础深约120米跨度斜拉桥跨度已超过1000米悬索桥跨度已达近1500米设计水平允许应力法极限状态法可靠度理论,（1）梁桥,广东虎门辅航道桥（砼连续刚构桥，最大跨径270米）,（2）拱桥,上海卢浦大桥（前世界上跨径第一的拱桥，主跨径550米）,巫山长江大桥（世界跨径最大钢管砼拱桥，主跨460米
15、）,（3）斜拉桥,南京长江二桥（主跨径628米）,江苏苏通大桥（世界跨径最大的斜拉桥，主跨1088米）,江苏苏通大桥简介,苏通大桥奠基仪式于2002年10月30日在南通破土动工，于2008年6月30日上午通车。该桥为斜拉桥，总投资64.5亿元，全长32.4千米，创造了人类建桥史上1088米最大跨径、306米最高主塔、580米最长斜拉索、131根长120米的最深群桩基础四项世界第一。,（4）悬索桥,润扬长江大桥南汊桥（中国跨径最大的悬索桥）,桥梁建设规模新材料的应用预应力技术的应用计算机技术的应用洲际联络工程,国外桥梁建设的成就,日本明石海峡大桥（世界上跨径最大的悬索桥，1991米）,美国旧金山
16、金门大桥（世界上第一座超1000米跨径的悬索桥）,日本多多罗大桥（前世界第一大跨径斜拉桥，890米）,南斯拉夫克尔克1号桥（铁托桥）（世界上最纤细的混凝土桥，主跨390米）,挪威拉脱圣德桥（世界第二大跨径预应力混凝土梁桥，298米）,（1）研究具有轻质、高强、耐腐蚀、高性能的新型建桥材料。（2）探索和研究适应于超大跨度桥梁的结构体系，研究超深水基础的结构型式与施工方法。（3）研究更符合实际受力状态的力学分析方法和新的设计理论。（4）施工方面，越来越要求施工方法快速简便，提倡工业化制造。（5）更加重视桥梁自身的美学要求及其对周围环境的影响。（6）既有桥梁的维修、加固与改造。,桥梁建设的前景与展望,
