桥梁工程 课件

兰州交通大学土木工程学院第一章绪论第一节桥梁概述第二节桥梁的组成、分类和结构体系第三节桥梁建筑的成就、现状第一节桥梁概述主要内容：1.桥梁的定义2.桥梁工程的含义3.桥梁的起源和历史4.桥梁的发展5.桥梁在交通运输事业中的地位6.我国桥梁的历史、发展、现状1.桥梁的定义桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、车辆、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其它交通线路时使用的建筑结构。从线路的角度讲，也是线路在跨越上述障碍时的延伸或连接部分。2.桥梁工程的含义(1)指桥梁建筑的实体。(2)指建造桥梁所需的科学知识和技术。包括：桥梁的基础理论和研究，桥梁的规划、勘测设计、建造和养护维修等3.桥梁的起源和历史桥梁是随着历史的演进和社会的进步而逐渐发展起来的。每当交通运输工具发生重大变化时，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求时，便推动了桥梁工程技术的发展。古代：交通运输工具简陋，科学技术不发达，人们只能利用自然界现有的材料建造一些简单的桥梁。但我国在桥梁建筑史上的成绩是辉煌的，我国的古代桥梁不但数目惊人，且类型丰富多彩，几乎包括了所有近代桥梁中的最主要形式。所用建筑材料多是一些天然材料：土、石、木、砖等。4.桥梁的发展桥梁的发展是随着生产力和科学技术的发展而发展的。桥梁的发展大致经历了以下几个阶段。古代桥梁现代桥梁当代桥梁5.桥梁在交通运输事业中的地位建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对发展国民经济，提高综合国力，促进文化交流都有非常重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍，必须修建各种类型的桥梁与涵洞、因此桥涵是交通线中的重要组成部分，而且是保证全线早日通车的关键。在经济上，桥涵的造价一般占公路总造价的10%~20%。在国防上，桥涵是交通运输的咽喉，在现代战争中具有非常重要的地位。在技术上，桥涵的设计建造技术代表了一个国家的桥梁建筑水平。6.我国桥梁的历史、发展、现状。1.历史2.发展3.现状我国桥梁的建筑历史悠久，根据历史考证，在三千年前的周文王朝代，就有在渭河上架设浮桥的文字记载。隋唐时期，是我国古代桥梁的兴盛年代，其间在桥梁形式上及结构构造方面有着很多创新。宋代之后，建桥数量大增，桥的跨越能力、造型和功能有所提高。我国是最早有吊桥的国家，距今至少有三千多年的历史。1.历史2.发展解放后，我国的公路铁路建设事业突飞猛进，桥梁建设取得了很大成就。3.现状20世纪90年代，我国的交通事业和桥梁建设出现了一个全新的时期，道路建设和国道系统以及桥梁技术、桥型、跨越能力和施工管理水平的提高。主要内容：第二节桥梁的组成、分类、和结构体系一、桥梁的组成二、附属结构三、常用名词四、桥梁的分类五、桥梁的结构体系一、桥梁的组成2.支座系统bearing1.桥跨结构（上部结构）superstructure3.桥墩pier4.桥台abutment5.墩台基础foundation下部结构substructure图1-2.1图1.2.1桥梁的基本组成二、附属结构1.桥面铺装（行车道铺装）2.排水防水系统3.栏杆4.伸缩缝5.灯光照明图1.2.3图1.2.4图1.2.5图1.2.3GQF-F2型伸缩装置图1.2.4GQF-C60型伸缩装置图1.2.5图1.2.6拱桥的基本组成三、常用名词1.跨度2.计算跨径3.净跨径4.总跨径5.标准跨径6.桥长7.桥下净空8.桥梁建筑高度9.桥梁容许建筑高度10.桥梁高度图1.2.1图1.2.6图1.2.1桥梁的基本组成1.跨度也称跨径，是指桥梁两相邻墩支座间的距离，表示桥梁的跨越能力，对多跨桥，最大跨度称为主跨，是表征桥梁技术水平的重要指标。2.计算跨径桥跨结构的力学计算常常使用计算跨径。桥跨结构两个支点间的距离称为计算跨径。对于梁式桥是指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于拱式桥是指拱轴线两端点之间的距离，通常用l表示。3.净跨径对于梁式桥净跨径是指设计洪水位线上相邻两个桥墩(或桥台)之间的水平净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。4.总跨径各孔净跨径之和称为总跨径。桥梁的净跨径L0和总跨径L是反映桥梁宣泄洪水的能力和通航标准的指标。5.标准跨径对公路梁式桥，标准跨径是指两相邻桥墩中线间的距离，或桥墩中线与桥台台背前缘间的距离；对拱式桥，是指其净跨径。铁路桥常以计算跨径作为标准跨径。在桥梁工程中，中小跨度的桥梁占的比例非常大。这部分桥梁如果采用标准设计，其工程设计和施工质量将大大提高，其经济效益也是非常可观的，因而我国《公路工程技术标准》中规定，标准设计或新建桥涵跨径在60m以下时，均应采用标准跨径。公路桥涵的标准跨径从0.75m至60m，共计22种跨径。当单孔跨径＜5m或多孔跨径的全长＜8m时，通常采用涵洞结构。涵洞结构是用来宣泄路堤下水流的构造物，简称涵洞。在涵洞处路堤一般是不中断的。6.桥长对梁式桥，指两桥台侧墙或八字墙之间的距离L。总长是指桥梁两端桥台台背前缘间的距离。桥梁的单孔跨径是指桥墩中线间距离或桥墩中线与桥台背前缘的间距。对于拱式桥是指其净跨径。桥长是衡量桥梁大小的最简单的技术指标：一般把桥梁两端桥台的侧墙或八字墙尾端点之间的距离称为桥梁全长，简称桥长。无桥台时，桥梁全长为桥跨结构的行车道板全长距离。桥梁规范中根据桥梁跨径总长L和单孔跨径Lo划分桥梁的规模大小。7.桥下净空桥下净空高度是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及通航的要求。8.桥梁建筑高度桥梁建筑高度是指桥上行车路面(或轨顶)与桥跨结构下边缘之间的高差。通常桥梁建筑高度应小于其容许建筑高度，即桥面标高与通航净空顶部标高之差。9.桥梁容许建筑高度公路桥面或铁路轨底标高减去设计洪水位标高，再减去通航或排洪所要求的梁底净空高度。通常桥梁建筑高度应小于其容许建筑高度。桥梁高度是指低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面至桥面的高差。桥高的不同对桥梁施工的要求也不同，其施工的方法和难度会有很大差异。10.桥梁高度分类方式桥涵类型1.按工程规模分特大桥、大桥、中桥、小桥等2.按用途分铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行及自行车桥、农桥等3.按建筑材料钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、结合桥、圬工桥、木桥等4.按结构体系分梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系等5.按桥跨结构与桥面的相对位置上承式、下承式、中承式6.按桥梁的平面形状分直桥，斜桥、弯桥7.按预计使用时间分永久性桥，临时性桥四、桥梁的分类桥涵分类公路桥涵铁路桥涵多孔跨径总长L1（m）单孔跨径l（m)桥长L1(m)特大桥L1≥500l≥100L1＞500大桥L1≥100l≥40100＜L1≤500中桥30＜L1＜10020＜l4020＜L1＜≤100小桥8≤L1≤305≤l＜20L1≤20涵洞L1＜8l＜5L1＜6m且顶上有填土者表1-2桥梁涵洞按跨径分类五、桥梁的结构体系1.梁桥2.拱桥3.悬索桥4.组合体系图1.2.7(a)图1.2.11图1.2.13图1.2.8图1.2.9图1.2.10图1.2.12图1.2.14图1.2.15图1.2.7(b)图1.2.7(a)梁式桥图1.2.7(b)梁式桥图1.2.8拱桥图1.2.11悬索桥图1.2.13图1.2.9图1.2.10图1.2.12图1.2.14图1.2.151.梁桥(1)受力特点(2)分类(3)主要的体系和截面形式(1)受力特点目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥，施工方法有预制装配和现浇两种，这种梁桥的结构简单施工方便，简支梁对地基承载力的要求也不高，其常用跨径在25m以下，当跨径较大时，需采用预应力混凝土简支梁桥，但跨度一般不超过50m。为了改善受力条件和使用性能，地质条件较好时，中、小跨径梁桥均可修建连续梁桥，对于很大跨径的大桥和特大桥，可采用预应力混凝土梁桥、钢桥和钢—混凝土叠合梁桥。梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力(恒载和活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其它结构体系相比，梁桥产生的弯矩最大．通常需用抗弯、抗拉能力强的材料(钢、配筋混凝土、钢—混凝土叠合结构等)来建造。(2)分类简支梁（simply-supportedbeam）悬臂梁(cantileverbeam)连续梁(continuousbeam)(3)主要的体系和截面形式实腹式T形、工字型、箱形梁式体系空腹式桁架式简支梁实例中宁黄河公路大桥开封黄河大桥飞云江桥洛阳黄河桥临海桥主跨(MainSpan)：40米设计单位(Designedby)：宁夏公路勘测设计院施工单位(Constructedby)：宁夏公路工程局桥梁类型(TypeoftheBridge)：梁桥、简支梁桥所在地(Location)：宁夏、中宁、黄河全长(Length)：926.90米建成时间(completedyear)：1986年中宁黄河公路大桥桥梁概况主跨(MainSpan)：50米设计单位(Designedby)：河南省交通规划勘察设计院施工单位(Constructedby)：河南省交通公路工程局桥梁类型(TypeoftheBridge)：梁桥、简支梁桥所在地(Location)：河南、开封、黄河全长(Length)：4475.09米建成时间(completedyear)：1989年开封黄河大桥桥梁概况飞云江桥位于浙江省瑞安县、跨飞云江。是中国最大跨度的预应力混凝土简支梁桥。桥全长１７２１ｍ，分跨为１８×５１＋５×６２＋１４×３５(ｍ），最大跨度６２ｍ，梁高２．８５ｍ，高跨比１／２１．７５；混凝土标号Ｒ６０；桥面宽１３ｍ，由５片主梁构成，翼缘宽２．５ｍ，安装后下翼缘间设置１２ｃｍ厚底板，形成４横箱截面。每片梁重２２００ｋＮ，用３０００ｋＮ架桥机安装，日架两片；并采用预应力混凝土打入桩，施工速度甚快，全桥施工时间仅２．５年。于１９８８年１０月建成通车。浙江省交通设计院设计，铁道部大桥工程局施工。飞云江桥桥梁概况主跨(MainSpan)：50米桥梁类型(TypeoftheBridge)：梁桥、简支梁桥所在地(Location)：陕西、汉江全长(Length)：390米建成时间(completedyear)：1987主跨为４５＋２×５０＋４５米预应力混凝土Ｔ形简支梁，边跨为４×３０米预应力混凝土Ｔ形简支梁，全桥３９０米，薄壁空心墩高５８米，于１９８７年建成。紫阳汉江桥桥梁概况主跨(MainSpan)：50米桥梁类型(TypeoftheBridge)：梁桥、简支梁桥所在地(Location)：河南、洛阳、黄河全长(Length)：3429米建成时间(completedyear)：1977年洛阳黄河桥预应力混凝土Ｔ形简支梁桥，跨径布置为６７×５０米，全长３４２９米，基础钻孔桩直径１．４米和２．１米，桩长３２．５～３７米是黄河上第一座特大型桥梁，１９７７年建成.桥梁概况主跨(MainSpan)：32米桥梁类型(TypeoftheBridge)：梁桥、简支梁桥所在地(Location)：浙江、灵江全长(Length)：508米建成时间(completedyear)：1965年临海桥临海桥跨越灵江，主桥为９×３２米的预应力混凝土Ｔ形简支梁桥，全桥长５０８米，１９６５年建成。桥梁概况2.拱桥(1)受力特点(2)分类(3)所用材料(4)主要的施工方法图1-9图1-10（5）拱桥实例(1)受力特点拱式桥的主要承重结构是拱圈或供肋(拱圈横截面设计成分离形式时称为供肋)。拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，同时，根据作用力和反作用力原理，墩台向拱圈(或拱肋)提供一对水平反力，这种水平反力将大大抵消在拱圈(或拱肋)内由荷载所引起的弯矩。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常可用抗压能力强的污工(2)分类三铰拱两铰拱无铰拱图1-11按静力学分(3)所用材料多用抗压能力较强的圬工材料或复合材料：石材、钢筋混凝土等。(4)主要的施工方法支架施工悬臂施工转体施工劲性骨架等无支架施工朱雀门桥永安桥泰山大桥弋江