1-1桥梁在交通事业中的地位和发展概况

第一章概述1-1桥梁在交通事业中的地位和发展概况1-1-1桥梁的地位和作用各种道路工程的关键节点,跨越各种障碍；里程不长、难度高、造价大、工期长城市立体交通的主要构成；立体交叉、高架道路桥梁是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现桥梁往往是代表一个地区经济、历史、人文等等社会发展的标志性建筑，可以说是社会历史发展一座不朽的丰碑。1-1-2我国古代桥梁建设的成就距今约三千年周文王时代，我国已在渭河上架设浮桥；公元前332年春秋战国时期，现代桩柱式桥梁已出现；我国的铁链吊桥比西方早千年，中国的藤、竹吊桥有三千年的历史；四川大渡河铁索桥.1706年建造，长约100米，宽2.8米；秦汉时期，开始建造石梁桥。1053-1059年建造福建泉州万安桥.，长达1106米；福建漳州虎渡桥，1240年建造，梁式石桥，桥长335米，石梁长达23.7米，重达200吨；宋代建成的泉州安平桥.长达5华里。拱桥东汉中期出现。河北赵县赵州桥.，公元595-605年建造，空腹式圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，矢高7.23米;欧洲比中国晚了1200年。玉带桥1-1-3我国现代桥梁建设的成就解放前落后状态，如钱塘江大桥，钢桁梁桥，并非中国人设计、建造（中国仅是“业主”）。1957年，长江第一桥武汉大桥建成，3x128米连续钢桁梁桥，公铁两用，桥面宽18米；全长1690米；.1969年南京长江大桥，3x160米钢桁梁桥，我国自力更生设计建造；.70年代后，中国桥梁技术开始大发展，尤其80年代后，桥梁技术达到世界先进水平；1-1-4世界桥梁建筑的现状大跨径桥梁的发展依赖于施工技术的发展和轻型材料的应用。对桥梁的抗风、抗灾问题愈来愈重视。更注重桥梁与周边景观的协调。设计行车速度、行车舒适性要求的提高，导致一些上部结构在荷载作用下线型不好的桥型的淘汰。.高技术设计要求高技术的施工、管理、监控。同时对材料的耐久性和材料的防护要求也越来越高。日本在大跨径桥梁的设计、施工方面以及在新型建筑材料方面总体上处于领先水平。1-1-o世界桥梁发展的重要历程◎18世纪70年代前，世界桥梁仅为木、石料结构的百米内小跨桥梁◎19世纪初英国熟铁链杆桥－曼内海峡桥主跨177米为当时世界之最；◎1890年英国建成福斯海湾桥主跨达521米，为19世纪末20世纪初世界桥跨最大记录；.◎1931年美国乔治·华盛顿桥主跨首先突破1000米大关，为1067米；附：Tacoma大桥.风灾录像1-1-o世界大跨径悬索桥一览表序号桥梁名主跨(m)所在国家完成年份l明石海峡大桥·1，991日本1998.2大带东桥(GreatBeltEast)1，624丹麦19973润扬长江公路大桥1，490中国江苏2005.04.304亨伯桥(Humber)1，410英国19815江阴长江公路大桥1，385中国19996青马大桥1，377中国香港19977费雷泽诺海峡桥(Verrazana-Narrows)1298美国19648金门桥(GoldenGate)1，280美国19379霍加考斯特桥（HogaKusten）l，210瑞典199810麦金纳克桥（Mackinac）1，158美国195711塔盖斯桥（Tagus）1，104葡萄牙·里斯本196012南备赞獭户桥1，100日本198813博斯鲁斯二桥1，090土耳其198814博斯鲁斯（一）桥l，074土耳其197315乔治华盛顿桥1，067美国193116来岛第三大桥l，030日本19991-1-o世界大跨径斜拉桥一览表排序桥梁名称主跨（m）所在地建成年份1多多罗大桥（Tatara）890日本.19982罗曼蒂大桥(Normandie)856法国19943南京长江二桥628中国20014武汉白沙洲大桥618中国20005青州闽江大桥605中国·福州.20006杨浦大桥602中国·上海19937名港中央大桥(Meiko-Chuo)590日本1996徐浦大桥590中国·上海19979斯卡路森特桥(Skarnsundet)530挪威199110礐石大桥518中国·汕头199911鹤见航路桥（TsurumiFairway）510日本199112荆沙长江大桥500中国·荆州200013生口桥（Ikuchi）490日本1991弗来森特桥(Fresund)490丹麦-瑞典199915东神户大桥(Higashi-Kobe)485日本199316西海大桥(SeoHae)470韩国199917安娜雪斯桥（Annacis）465加拿大198618横滨海湾桥(YakohamaBay)460日本198919胡克来2号桥(SecondHooghlyBr.)457印度199220塞文2号桥（SecondSevemBr.）456英国19961-1-5桥梁工程的前景展望U悬索桥：适应跨径：目前为1000m以上跨径的唯一桥型。※我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥；※一般加劲梁仍用钢箱；※塔、锚用混凝土，但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究；※悬索桥风动稳定还需进一步研究;※钢箱梁的桥面铺装，我国已建成的几座悬索桥，都存在问题。今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。U吊拉组合和未来的缆（索）支体系.◎斜拉桥、悬索桥的主要问题：※侧向稳定问题（宽跨比不宜过大）※独立索的振动（斜拉桥）※斜拉索的在加劲梁上的轴向分量过大（斜拉桥）※地锚过大（悬索桥）◎理论跨越能力：可达到20km，5000m较为可能。◎需要解决的难题：※材料强度及强度密度比（材料轻型化）；※高塔（主跨1/5-1/4）及长索带来的一系列空气动力问题。※制造、运输、安装、索保护问题。※其它尚未能预见的问题。U当代桥梁建设的技术发展新目标就是：“大跨、轻质、高强”。U主材将采用当代高科技含量的高强度、高韧性钢材和抑振合金材料、混凝土材料考虑采用亚纳米、加入有机纤维、水溶性聚合物等提高强度与耐久性；大力发展新型预应力材料及工艺，桥梁跨径突破4000米有希望。.空间索体系1-2桥梁的基本组成和分类传统的说法桥梁主要由桥跨结构、墩台、基础、附属工程等部分组成……。随着大型桥梁的增多、结构先进性和复杂性的增强、对桥梁使用品质的要求越来越高，传统提法的局限性逐渐显露。现在的提法：桥梁由五大部件与五小部件组成。1-2桥梁的基本组成和分类（续1）所谓“五大部件”是指桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构，它们必须通过承受荷载的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。五大部件：1）桥跨结构(或称桥孔结构、上部结构)。路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线等）的结构物。2）支座系统。支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，它应保证上部结构预计的在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。3）桥墩。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。4）桥台。设在桥的两端；一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨上部结构的端部。为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程。5）墩台基础。是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。前两个部件是桥跨上部结构，后三个部件是桥跨下部结构。1-2桥梁的基本组成和分类（续2）所谓“五小部件”，是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造。五小部件：1）桥面铺装(或称行车道铺装)。铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。特别是在钢箱梁上铺设沥青路面时，其技术要求甚严。2）排水防水系统。应能迅速排除桥面积水，并使渗水的可能性降至最小限度。城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。3）栏杆（或防撞栏杆）。它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳装饰件。4）伸缩缝。桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙，以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸，桥面上要设置伸缩缝构造。5）灯光照明。现代城市中，大跨桥梁通常是一个城市的标志性建筑，大多装置了灯光照明系统，构成了城市夜景的重要组成部分。1-2桥梁的基本组成和分类（续3）◎桥跨结构—上部结构–跨越障碍，承受活载；◎下部结构—桥墩、桥台；–支承上部结构，传递上部结构荷载；承上启下；–桥台两端，配以路堤、锥形护坡、挡土墙等；–大型、重要桥梁设防撞岛；◎基础—基础在最底下，通常埋于土下，将上面的荷载传到大地；是保证结构安全的关键。◎关于水位：–低水位-枯水季节最底；高水位-洪峰季节最高；设计洪水位-桥梁规定的设计计算水位；1-2-1桥梁的基本组成（1）1-2-1桥梁的基本组成（2）1-2-2桥梁的分类方法按结构力学特点按用途按结构材料按跨度按施工方法按跨越性质按上部结构行车道位置按使用条件1-2-2-1桥梁的分类方法（总览）1、按跨径划分（续1、按跨径大小分类-我国公路工程技术标准桥梁分类）1、按跨径划分（续）上述分类只能理解为一种行业管理的分类，它不能反映桥梁工程设计、施工的复杂程度。国际上一般认为单跨跨径小于150m属于中小桥梁、大于150m称为大桥。而特大桥就不仅仅凭跨径认定，还与桥型有关；能称为特大桥的，一般是主跨大于1000m的悬索桥、主跨大于500m的斜拉桥或钢拱桥、主跨大于300m的混凝土拱桥等。2、按桥面的位置划分上承式——视野好、建筑高度大.下承式——建筑高度小、视野差.中承式——兼有两者的特点.3、按桥梁用途来划分公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥农桥、人行桥、运水桥(渡槽)、其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)4、按材料来划分木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥5、按结构体系划分（详后）梁式桥——主梁受弯.拱桥——主拱受压1、2、3刚架桥——构件受弯压1、2缆索承重桥——缆索受拉1、2组合体系桥1、2、36、按跨越方式固定式的桥梁开启桥浮桥漫水桥7、按施工方法整体施工桥梁——上部结构一次浇筑而成节段施工桥梁——上部结构分节段组拼而成.1-2-2-2桥梁按结构体系分类基本分类－梁式桥在竖向荷载作用下，无水平反力，弯距较大；简支梁、连续梁、桁架连续；1-2-2-3桥梁按结构体系分类基本分类－拱式桥有拱圈或拱肋，竖向荷载作用下，产生水平推力跨越能力大，美观，适用材料较多施工比较困难1-2-2-4桥梁按结构体系分类基本分类—刚架桥刚架结构，梁与墩柱连接处刚度较大受力介于梁桥与拱桥之间，跨中正弯距小，降低建筑高度受温度、沉降等不利影响（T构桥）、连续刚构桥、斜腿刚构桥1-2-2-5桥梁按结构体系分类基本分类—吊桥荷载通过吊杆使缆索产生拉力，并传递到岸上巨大的锚碇上；吊桥有水平反力，跨越能力大，对动荷载要求较高1-2-2-6桥梁按结构体系分类分类－组合体系桥有梁、拱、塔、索等几种构件组合而成，有承重构件、传力构件之分；单孔系杆拱桥、连续梁拱组合、桁架拱桥、斜拉桥、部分斜拉桥；组合体系桥结构示意-梁拱组合