桥梁工程作业

2015—2016第2学期离线作业科目：桥梁工程姓名：罗菲学号：14927317专业：土木工程（工程造价）2014-48班（专本）西南交通大学远程与继续教育学院直属学习中心《桥梁工程》第一次离线作业三、主观题(共3道小题)17.请归纳桥上可以通行的交通物包括哪些（不少于三种）？请总结桥梁的跨越对象包括哪些（不少于三种）？答：桥梁可以实现不同的交通物跨越障碍。最基本的交通物有：汽车、火车、行人等。其它的还包括：管线（管线桥）、轮船（运河桥）、飞机（航站桥）等。桥梁跨越的对象包括：河流、山谷、道路、铁路、其它桥梁等。18.请给出按结构体系划分的桥梁结构形式分类情况，并回答各类桥梁的主要受力特征。答：桥梁按结构体系可以分为：梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系桥梁。梁桥是主要以主梁受弯来承受荷载；拱桥主要是以拱圈受压来承受荷载；悬索桥主要是以大缆受拉来承受荷载；组合体系桥梁则是有多种受力构件按不同受力特征组合在一起共同承受荷载。19.请简述桥梁设计的基本原则包括哪些内容？答：桥梁的基本设计原则包括：安全、适用、经济和美观。桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁本身的安全。桥梁的适用能保证行车的通畅、舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展等方面内容。在安全、适用的前提下，经济是衡量技术水平和做出方案选择的主要因素。桥梁设计应体现出经济特性。在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调。《桥梁工程》第二次离线作业一、主观题(共4道小题)1.请归纳简支梁桥的主要特点包括哪些？答：简支梁桥的主要特点是：受力明确（静定结构）、构造简单、易于标准化设计，易于标准化工厂制造和工地预制，易于架设施工，易于养护、维修和更换。但简支梁桥不适用于较大跨度的桥梁工程。2.综合题－计算题3（仅限道桥专业）：一个30m跨度的装配式简支梁，已知其1片边梁的跨中横向分布系数mc=0.8,试计算其在公路－I级车道荷载和车辆荷载分别作用下的跨中弯矩值。并对比二者的大小关系。车道荷载和车辆荷载简图参见附图。（计算中假定计算跨度也为30m；不计冲击系数；不计车道折减系数；并假定横向分布系数沿全桥均取相同数值）（10分）答：根据车道荷载和车辆荷载中的均布与集中力大小，计算出30m简支梁的跨中弯矩。均布荷载跨中弯矩公式为M＝1/8*q*L*L；每一个集中荷载产生的跨中弯矩按结构力学公式计算或依据其产生的支点反力后进行计算。3.综合题－计算题类1：（仅限道桥专业）下图为一双车道布置的多主梁公路桥横截面布置，主梁间距为1.5m＋2.0m＋2.0m＋1.5m。试采用杠杆原理法，求3#主梁（中梁）在车辆荷载作用下的荷载横向分布系数mc。（10分）答：4.综合题－计算类2：（仅限道桥专业）如图所示为一双主梁公路桥的横截面布置，行车道宽9m（即1.5m＋6.0m＋1.5m）。试应用杠杆原理法，求解任一主梁在车辆荷载作用下的荷载横向分布系数mC。（10分）答：《桥梁工程》第三次离线作业三、主观题(共5道小题)24.试从强度、刚度、自重、造价、维护性能、跨越能力等方面，对比钢桥和混凝土桥的主要特点。答：混凝土桥主要特点是：强度低、刚度大、自重大、造价低、维修成本低、维修方便、跨越能力低。钢桥主要特点是：强度高、刚度小、自重轻、造价高、维修成本高、跨越能力大。25.简述钢桥连接的主要方式，并解释栓焊钢桥的含义。答：钢桥的主要连接方式包括：铆接、焊接和高强度螺栓连接。栓焊连接是我国铁路钢桁架梁桥建造常用的一种连接方式，其涵义是在工厂连接采用焊接形成杆件，工地连接采用高强度螺栓杆件形成桥梁。26.请解释什么是叠合梁（结合梁）桥，并说明其主要优点包括哪些（以简支结合梁桥为例）？答：用剪力键或抗剪结合器或其它方法将混凝土桥面板与其下的钢板梁结合成整体的梁式结构，成称为结合梁桥。在结合梁桥中，混凝土桥面板参与钢板梁上翼缘受压，提高了桥梁的抗弯能力，从而可以节省用钢量或降低建筑高度27.请说明桥梁中板式橡胶支座的活动机理（包括转动和水平移动）。答：板式橡胶支座的活动机理是利用橡胶的不均匀弹性压缩和剪切变形来实现。当支座需要适用转动变形时，支座板面上的局部荷载呈现出梯形分布，一侧压力变大、一侧压力变小，两侧的橡胶板出现不同的弹性压缩变形，这种支座上产生的相对不均匀压缩，便可以适用梁端的转动变形量。板式橡胶支座本身具有一定的厚度，当支座承受到梁底通过摩擦传递的水平力作用时，由于支座的抗剪切刚度相对较小，支座顶部会发生横向剪切变形，可以适用桥梁的梁端纵向伸长的活动。28.请列出桥梁基础采用的主要形式，并回答哪些基础形式不适用于深水大跨结构？答：基础类型－根据埋置深度，分为浅置基础和深置基础浅置基础：埋深较浅（一般小于5m），扩大基础深置基础（深水基础）：桩基础，沉井，沉箱，管柱等；一般浅置基础不适用于哪些基础形式不适用于深水大跨结构《桥梁工程》第四次离线作业三、主观题(共7道小题)20.大跨径公路预应力混凝土连续梁桥为什么大多采用不等跨和变截面的形式？（以三跨为例说明）答：连续梁跨径的布置一般采用不等跨的形式，如果采用等跨布置，则边跨内力将控制全桥设计，这样是不经济的。此外，边跨过长，削弱了边跨刚度，将增大活载在中跨跨中截面的弯矩变化幅值，增加预应力束筋数量。从预应力混凝土连续梁受力特点来分析，连续梁的立面以采用变截面的布置为宜。由于大跨度连续梁一般采用悬臂施工方法，连续梁在恒载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此采用变截面梁能较好地会合梁的内力分布规律。21.一座三跨预应力混凝土连续箱梁桥，主跨100m。讨论在下列各种情况下，其合适的施工方法。（a）跨越无水区域，桥下无通车需求，桥面不高；（b）跨越河流，桥下有通航需求，桥面较高；（c）跨越铁路干线，桥面不高，铁路部门允许断道的时间极为有限，沿铁路线有施工场地。答：A情况适用有支架就地浇筑施工；B情况适用悬臂施工法；C情况适用于转体施工法。22.对比梁桥与拱桥，为什么小跨径拱桥可以采用圬工结构来修建？为什么拱桥对基础条件要求高？答：梁桥主要是以主梁受弯来实现承载的。拱桥是在竖直荷载作用下，作为承重结构的拱肋主要承受压力。由于中小跨度拱桥拱肋主要承受压力，因此可以采用抗压能力较强而抗拉能力较弱的圬工结构修建。拱桥的拱脚则不但要承受竖直方向的力，还要承受水平方向的力。因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。23.下图所示的两种拱桥结构，哪种可用于地基不够坚实之处？为什么？(a)下承式系杆拱(b)上承式无铰拱答：图a的下承式系杆拱桥可以适用于地基不够坚固处。图b等的常规拱桥，在荷载作用下拱脚会产生较大的水平推力，因此对基础要求较高。图a的系杆拱桥，设置有系杆可以在内部平衡拱脚的水平推力，整个结构在体外类似于静定结构，对基础只产生竖向力，不产生水平推力，因此对基础的要求相对较小。24.绘制出上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥的示意图，标注出桥面位置和承重结构位置，并解释上承式桥梁、中承式桥梁和下承式桥梁的含义。答：25.对比说明斜拉桥和悬索桥的组成部分，并回答它们各自的主要承重结构包括哪些？答：斜拉桥的组成包括：主梁、斜拉索、索塔；悬索桥的组成包括：大缆、锚碇、塔、加劲梁、吊索、鞍座等；斜拉桥为组合受力体系结构，其承重结构为：主梁、斜拉索、索塔，悬索桥的承载结构主要是大缆，其次包括桥塔和锚碇。26.为什么悬索桥是跨越能力最大的桥梁结构形式？答：1.在材料用量和截面设计方面，其他河中桥型的主要承重构件的截面积总是随着跨度的增加而增加，致使材料用量增加很快。但大跨悬索桥的加劲梁却不是主要承重构件，其截面积并不需要随着跨度而增加。2.在构件设计方面，许多构件截面积的增大时容易受到客观制约的，例如梁的高度，杆件的截面尺寸、钢材的供料规格等，但是悬索桥的大缆锚碇和塔这三项主要承重构件在扩充其截面积或承载能力方面所遇到的困难较小。3.作为承重构建的大缆具有非常合理的受力形式4.在施工方面。悬索桥的施工总是先将大缆架好，这已是现成的悬吊式脚手架《桥梁工程》第五次离线作业三、主观题(共6道小题)33.公路车道荷载需要进行横向和纵向折减，为什么？答：公路的车道荷载是是规范规定要求使用的一种虚拟荷载，其标准值是在特定条件下根据统计和分析确定的。对于多车道桥梁，其上行驶的汽车荷载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时，其同时处于最不利位置的可能性不大，显然（根据概率），这种可能性随车道数的增加而减小，而桥梁设计是各个车道上的汽车荷载都是按最不利的位置布置，因此计算结果应根据上述可能性的大小就行折减，即存在横向折减的问题。汽车荷载的标准值在制定的时候对于计算结构效应的车道荷载，参考了自然堵车下的车距统计和重载车辆的调查资料而加以抽象化，实际桥梁上通行的车辆不一定能达到上述条件，特别是对于大跨度桥梁，依据概率分布的特点，跨度越大，出现上述情况的可能性越小，因此计算汽车荷载效应的时候需要就行相应的纵向折减。34.桥梁设计时为什么需要考虑作用（荷载）组合？答：桥梁结构在修建和使用时会承受多种多样的作用的影响，不同作用产生的可能性不一样，影响结构的特征也不一样。为获得施工和运营时可能处于最不利的受力状态，以确保结构的安全性，需要将各种作用效应加以组合。组合时还需考虑不同作用同时发生的可能性。35.试比较公路和铁路桥梁的作用组合方式有什么不同？答：公路桥梁设计中作用（荷载）分为永久作用、可变作用和偶然作用。公路桥梁设计中作用的组合分为多种类型。如考虑承载能力极限状态下的基本组合与偶然组合，考虑正常使用极限状态下的长期组合、短期组合、应力计算组合等。组合时，需要考虑不同作用的分项系数与组合系数。铁路桥梁设计中作用（荷载）分为主力（包括恒载和活载）、附加力、特殊荷载。铁路桥梁设计中的荷载组合方式主要为三种：（1）主力组合：恒载＋活载；（2）附加力组合：恒载＋活载＋附加力；（3）特殊荷载组合：恒载＋活载＋特殊荷载。在组合中，铁路荷载效应的组合是各项荷载效应的直接叠加，不考虑荷载的组合系数和分项系数。36.桥面上设置横、纵坡的作用各是什么？当桥宽很大时，横坡能否仍采用三角垫层的方式设置？为什么？答：桥梁上设置纵坡首先是为了适应线路竖向曲线的需求或者是为了满足跨越净空的需要。设置纵坡也能够为桥面排水提供充分的条件。桥梁上设置横坡的目的主要是便于桥面横向汇水与排水。在弯道桥上，桥面横坡也用于适应线路横向超高的需求。当桥宽很大时不宜采用三角垫层方式设置桥面横坡。因为三角垫层的厚度受桥面横坡大小与桥面宽度影响。如果设计横坡是一个定值，在宽桥中为实现桥面横坡，会需要较大的垫层厚度。这会导致桥面铺装系统的重量增加，即不利于承重结构和桥面结构受力，也不经济。37.简述桥梁结构中桥面铺装层的主要作用。答：桥梁铺装的主要作用在于：防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、保护主梁免受雨水侵蚀对车辆轮重的集中荷载起分布作用。图中，车轮行进时，需要桥面铺装层提供摩擦力，反过来摩擦力的存在要求桥面铺装应具有一定的耐磨性。桥面铺装的存在也避免了车轮直接磨耗桥梁的受力构件－行车道板。图中，车轮因其承重会对桥梁结构产生竖向局部压力，铺装层的存在可以将车轮的集中压力扩散到桥梁的受力构件（行车道板），减小车轮荷载的局部效应。反过来，由于需要直接承受轮压荷载，这也需要桥面铺装层必需具备一定的强度。图中还可以看到，桥面铺装层下直接对应桥梁结构的行车道主梁，无论采用钢筋混凝土结构还是钢结构，都需要桥面铺装在摩擦力和轮压力小应有较好的抗裂性，避免桥面雨水通过桥面裂缝渗透到梁体引起主梁钢筋或钢结构的锈蚀。因此，桥面铺装要求有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨。38.在桥梁工程中,设置伸缩缝的作用是什么？答：桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形。为满足桥面按照设计的计算图式自由变形，同时又保证车辆能平顺通过，就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或桥梁的铰接位置上预留断缝，并在桥面（公路桥是路面，铁路桥是钢轨）