胡柏学桥梁工程讲座

常用桥型桥梁工程讲座公路工程通用桥梁湖南省交通科学研究院主讲人：胡柏学研究员常用桥型桥梁工程讲座主要内容二、拱桥一、桥梁工程概论六、悬索桥五、斜拉桥四、刚架桥三、梁桥七、组合桥梁常用桥型桥梁工程讲座一、桥梁工程概论桥梁：架在跨越江河等水域或峡谷、障碍等空中,使车辆行人等能顺利通行的建筑物桥梁的概念常用桥型桥梁工程讲座分类方式：桥长或跨径大小（特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞）桥梁的分类一、桥梁工程概论桥涵分类多孔跨径总长L（m）单孔跨径Lk(m)特大桥L﹥1000Lk﹥150大桥100≦L≧100040≦Lk≦150中桥30﹤L﹤10020≦Lk﹤40小桥8≦L≧305≦Lk﹤20涵洞Lk﹤5常用桥型桥梁工程讲座分类方式：受力结构体系（梁桥、拱桥、刚架桥、组合桥）桥面位置（上、中、下承式）组成材料（木、圬工、钢筋砼、钢）跨越障碍的性质（跨河、跨谷、跨路等）桥梁的分类一、桥梁工程概论常用桥型桥梁工程讲座一、桥梁工程概论常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥主要受力结构为拱，在竖向荷载作用下，有水平反力。如：石拱桥、双曲拱桥、钢筋砼拱桥、钢管拱、桁架拱桥等。拱轴系数:m=gj/gd抛物线拱、圆弧拱、悬链线拱、悬索线拱（m=1)定义：常用桥型桥梁工程讲座1、石拱桥法国加尔德桥：公元前19~20年古罗马时建成，分三层，高50米，底层6孔(L=19.5~24.5m)，中层11孔，上层35孔(L=4.5m)，均是半圆拱。桥为路与渠两用桥。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座1、石拱桥阿尔坎塔拉桥：西班牙托莱多小城罗马时代的六孔石桥(L=13.5~28.2m)，公元98年建成，半圆拱桥。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座赵州桥二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座赵州桥：又名安济桥。它位于河北省赵县城南五里的洨河上，横跨洨河南北两岸，是我国现存最早圆弧拱桥之一。桥长50.83米，宽9米，主孔跨径为37.02米。该桥由隋朝李春工匠设计施工，建于公元595～605年间。二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座小商桥位于河南省临颍、堰城两县交界处，跨颍水。敞肩式圆弧石拱桥，建于隋开皇四年（公元584年）二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座技术创新：①拱券上宽下窄，成“”形状。②主券上均匀沿桥宽向设置了5个铁拉杆，4个小拱上也设了一道拉杆。③在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层，以保护拱石，在护拱石的两侧设有勾石6块。勾住主拱石使其连接牢固。④相邻拱石之间穿有连接作用的“腰铁”。1、石拱桥二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座二)、创新点1、圆弧拱：圆弧取代了传统的半圆拱2、敞肩式：实肩式改为敞肩式3、单孔：传统为多孔小跨，该桥为单孔大跨桥二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座黄虎港桥：黄虎港桥位于湖南省道石门至清官渡公路线上，跨径60m(最初为16m方案)，全桥长103m，桥高60m。桥宽8m，于1959年建成。1、石拱桥二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座云南长虹桥：长虹桥位于云南省昆明-那发公路上，跨南盘江。跨径为112.5m于1961年建成。二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座丰都九溪沟桥：丰都九溪沟桥位于四川省丰都县九溪沟，跨径116m，桥面为净宽7+2x0.25(m)，拱矢度1/8。1972年建成。二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座乌巢河大桥：乌巢河大桥，桥跨120m，矢度1/5，桥宽8m，位于凤凰县县城通往腊尔山台地的乌巢河上，1991年初建成。二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座丹河新桥：位于太行山西麓山西晋城至河南焦作高速公路上。主跨146米，桥高81.46米，1997年12月动工修建，2002年初通车。二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座序号桥名所在地孔径（m）建桥年代（公元）1赵州桥中国河北37.02605年2特利卓桥意大利721337年3布劳恩桥德国901946年4黄虎港桥中国湖南601959年5长虹桥中国云南112.51961年6九溪沟桥中国四川1161972年7乌巢河桥中国湖南1201990年8丹河新桥中国山西1462002年二、拱桥1、石拱桥常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥1、石拱桥主拱圈构型的突破：半圆弓弧悬链线石拱桥的创新历程：拱上建筑：实腹空腹（赵州桥）材料规格：料石片石（1959年在江西德安）截面型式：矩形板肋（湖南）常用桥型桥梁工程讲座石拱桥研究组调研526座服役石拱桥，主要有以下几种典型病害：1、石拱桥典型病害分类1）桥梁基础病害；2）桥梁墩台病害；3）主拱圈及拱上建筑病害；4）桥面系病害；5）建筑石料风化。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座基础病害基础病害通常包括：基础沉降、滑移与倾斜、冲刷与剥蚀、开裂等病害。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座基础病害二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座墩台病害主要有：砂浆不饱满、裂缝、剥蚀、位移、侧墙垮塌等。墩台病害二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座墩台病害主要有：砂浆不饱满、裂缝、剥蚀、位移、侧墙垮塌等。墩台病害二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥墩台病害常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥桥台裂缝、松散桥台结构松散常用桥型桥梁工程讲座主拱圈及拱上建筑病害：石料规格不符合要求、砌筑质量不好、砂浆不饱满、渗水、开裂、松动、风化等典型病害。二、拱桥主拱圈及拱上建筑病害常用桥型桥梁工程讲座拱圈设计为块石，施工为片石。二、拱桥石料规格不符要求常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥主拱圈与横墙连接处、腹拱圈与横墙连接处均未设置混凝土底座或五角石等。石料规格不符要求常用桥型桥梁工程讲座二、拱桥主拱圈与横墙连接处、腹拱圈与横墙连接处均未设置混凝土底座或五角石等。石料规格不符要求常用桥型桥梁工程讲座砂浆不饱满、渗水二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座拱上填料松散二、拱桥主拱圈开裂、松动常用桥型桥梁工程讲座结构类别裂缝位置允许最大缝宽（mm）其他要求拱圈横向裂缝0.30裂缝高小于截面高一半纵向裂缝（竖缝）0.50裂缝长小于跨径1/8墩台身经常受侵蚀性环境水影响0.30不允许贯通墩台身截面一半常年有水，不是侵蚀性环境0.35干沟或季节性有水流0.40石拱桥裂缝限值表二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座桥面系病害桥面坑槽、龟裂、破碎、变形栏杆脱落、扶手残缺或歪斜剥落、开裂、破碎，与桥面板连接不牢固排水设施堵塞、排水不良、纵横坡坡度不足排水设施桥面系桥面铺装栏杆人行道二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座桥面排水不良桥面铺装龟裂栏杆破损缺失桥面系病害二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座岩石风化物理风化：岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用。岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。生物对岩石的破坏作用，它们不仅直接对母岩进行机械破坏，化学分解，而且分泌出的有机酸，分解吸取岩石中的元素变成有机化合物。生物风化：化学风化：二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座建筑石料风化王儿桥:两侧杂草从生，生物风化严重，拱圈下方渗水渔夫樵桥:两侧杂草从生，生物风化严重，拱圈下方渗水二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座岩石风化三种风化耦合作用二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座岩石是否适合于石拱桥建筑选用汇总表列出如下：石拱桥建筑石料选用汇总表岩石种类岩石名称主要矿物成分石料等级饱水极限抗压强度（MPa）石拱桥建筑是否可用沉积岩石灰岩方解石1234＞10080～10060～8030～60可用可用慎用不可用白云岩白云石蒸发岩岩盐、石膏1234--------不可用不可用不可用不可用砾岩砾石砂岩石英、长石页岩黏土或泥土成果二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座岩石种类岩石名称主要矿物成分石料等级饱水极限抗压强度（MPa）石拱桥建筑是否可用岩浆岩花冈岩长石与石英1234＞120100～12080～100--可用可用慎用不可用玄武岩斜长岩和辉岩安山岩斜长石凝灰岩正长石和石英1234--------不可用不可用不可用不可用流纹岩长石和石英变质岩石英岩石英1234＞10080～10050～8030～50可用慎用不可用不可用大理岩方解石板岩石英、绿泥石1234--------不可用不可用不可用不可用片岩云母，绿泥石石拱桥建筑石料选用汇总表常用桥型桥梁工程讲座结构类别典型病害产生的主要原因下部构造基础冲刷水流流速大，基础防护不到位基础沉降、滑移①施工质量；②超载；③基础冲刷、剥蚀严重。桥台侧墙变形、开裂①侧墙内土压力增大；②超载。上部构造拱圈开裂①施工质量问题；②超载；③基础沉降、滑移。砌筑砂浆不饱满施工质量。风化严重①石料属易石；②养护，造成生物风化严重。桥面与总体桥面开裂①施工质量问题；②超载。总体线形差受地势限制，桥梁与接线衔接不顺直。典型病害成因表二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座2、双曲拱桥产生的历史背景：６４年无锡建桥工人创造的新桥型。主拱圈由拱肋、拱波、拱板、横向联系几部分组成，纵横两向均为拱，称为双曲拱。1971年修建的长沙湘江大桥二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座2、双曲拱桥主要病害：主拱圈：拱波纵向裂缝、拱顶U型裂缝、拱背横向裂缝。腹孔：纵缝、拱顶横缝。墩台：桥面系：二、拱桥结构特点：双曲、少筋（圬工）、化整为零、集零为整。常用桥型桥梁工程讲座2、双曲拱桥病害成因分析：拱波纵向裂缝：少筋、拱脚位移拱顶U型裂缝：拱正弯矩拱背横向裂缝：拱脚负弯矩腹孔纵缝：砼收缩、温度等拱顶横缝：拱正弯矩、拱脚位移。墩台：桥面系：二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座2、双曲拱桥对策：裂缝；加固成箱拱；增大拱肋高度等；二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座3、刚架拱桥产生历史：八十年代年河南设计院提出。拱片由主拱腿、次拱腿、上弦杆、实腹段组成二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座3、刚架拱桥主要病害：微弯板纵缝、主次拱腿与上弦杆处裂缝、上弦杆U型裂缝。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座3、刚架拱桥处治措施：微弯板重建、拱片增加截面积、贴钢板。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座4、箱拱桥二、拱桥四川宜宾金沙江大桥：桥主孔150m，边孔65m。1979年3月建成。常用桥型桥梁工程讲座4、箱拱桥二、拱桥上海卢浦大桥：世界上跨径最大的拱形桥，跨度为550米常用桥型桥梁工程讲座5、桁架桥结构特点：结构轻巧、灵活多变、适用于各种地质条件。二、拱桥贵州剑河桥：（剑河县跨清水江）常用桥型桥梁工程讲座5、桁架桥结构特点：结构轻巧、灵活多变、适用于各种地质条件。二、拱桥常用桥型桥梁工程讲座6、钢管混凝土桥二、拱桥05年修建的茅草街大桥常用桥型桥梁工程讲座主跨240米中承式拱桥，1990年11月建成通车，2001年11月因吊杆严重锈蚀断裂，造成部分桥面跨塌。宜宾小南门桥塌桥范例1:中下承式拱桥的主要问题吊杆常用桥型桥梁工程讲座库尔勒孔雀河大桥位于新疆的库尔勒孔雀河大桥是一座中承式大跨径钢管混凝土拱桥。于1998年建成通车，2011年4月12日5时30分，大桥部分垮塌。塌桥范例2:中下承式拱桥的主要问题吊杆常用桥型桥梁工程讲座2011年7月14日上午8点50分左右，福建省武夷山市的连接武夷山景区的公馆大桥北端突然发生垮塌事故。该桥设计荷载为汽-20、挂-100。一辆重量80余吨重车通过时垮塌。福建武夷山公馆大桥塌桥范例3:中下承式拱桥的主要问题吊杆常用桥型桥梁工程讲座三、梁桥常用桥型桥梁工程讲座主要受力结构为梁，在竖向荷载作用下，无水平反力。如：简支梁桥、连续梁桥等。三、梁桥常用桥型桥梁工程讲座1、简支梁简支梁桥：矩形板、空心板、T梁、工字梁、П形梁等。三、梁桥2、连续梁3、先简支后连续常用桥型桥梁工程讲座►对结构承载力影响分类结构性裂缝：影响结构的承载能力。非结构性裂缝：不影响结构的承载能力，对结构耐久性有不同程度的影响。非结构性裂缝可以转化为结构性裂缝1、裂缝诊断三、梁桥常用桥型桥梁工程讲座►从安全性来分类①正常工作裂缝a)普通钢筋砼受拉区在荷载组合Ⅰ作用下宽度小于0.2㎜的裂缝；荷载组合Ⅱ、Ⅲ作用下宽度小于0.25㎜的裂缝。b)部分预应力砼B类构件受拉区在荷载组合Ⅰ作用下宽度小于0.1㎜裂缝，在荷载组合Ⅱ、Ⅲ作用下宽度小于0.15㎜的裂缝。②非正常作用裂缝。超出以上规范允许范围的裂缝。1、裂缝诊断三、梁桥常用桥型桥梁工程讲座结构裂