《桥梁工程》各章重点,吐血整理

-1-桥梁工程第一篇总论第一章绪论一、名词解释：1.桥梁建筑高度：是上部结构底缘至桥面的垂直距离。2.计算跨径（梁式桥）：对于设支座桥梁，为相邻支座中心的水平距离，对于不设支座的桥梁（如拱桥、刚构桥等），为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离。3.标准跨径（梁式桥）：是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。4.桥梁全长：对于有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面行车道长度。5.净跨径：对于设支座的桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距，不设支座的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距。二、问答题：1．桥梁由哪几部分组成？答：桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”组成。所谓五大部件是指桥梁承受汽车或其他作用的桥跨上部结构与下部结构，它们要通过所承受作用的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。这五大部件是：1）桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构），是路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线等）中断时，跨越这类障碍的结构物。2）支座系统，它支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，它应保证上部结构在荷载、温度变化或其他因素作用下所预计的位移功能。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。为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程。另一侧则支承桥跨上部结构的端部。5）墩台基础，是保证梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。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。所谓五小部件都是直接与桥梁服务功能有关的部件。这五小部件是：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。特别在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严。2）排水防水系统。应迅速排除桥面上积水，并使渗水可能性降至最小限度。此外，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，或在桥跨上部结构与桥台端墙之间，设有缝隙，保证结构在各种因素作用下的变位。为使桥面上行车顺适，无任何颠动，桥上要设置伸缩缝构造。特别是大桥或城市桥的伸缩缝，不但要结构牢固，外观光洁，而且需要经常扫除掉入伸缩缝中的垃圾泥土，以保证它的功能作用。5）灯光照明。现代城市中标志式的大跨桥梁都装置了多变幻的灯光照明，增添了城市中光彩夺目晚景。2．按受力体系划分，桥梁可分为哪几类？各有哪些特点？答：（1）梁式桥：竖向荷载作用下无水平反力，与同跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯能力强的材料。（2）拱式桥：竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，将显著抵消荷载在拱圈内的弯矩。与同跨径的梁相比，弯矩和变形小的多。跨越能力大，通常可用抗压能力强的材料。（3）刚架桥：承重结构为梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接有很大的刚性。竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处具有水平反力，受力状态介于梁和拱之间。同跨径、同荷载作用下，跨中正弯矩比梁桥小，所以建筑高度小。施工较困难，梁柱刚结处易裂缝。（4）悬索桥：以悬挂在塔架上的缆索作为主要承重结构。竖向荷载作用下，缆索受很大的力，两岸需锚碇结构。具有水平反力，结构自重轻，建筑高度小，跨越能力特大。但刚度差，在车辆动载和风载作用下，有较大的振动和变形。（5）组合体系桥：一般为梁、拱、吊三者的不同组合。一般用钢筋混凝土来建造，施工工艺复杂。斜拉桥为明显的代表，以主梁与斜缆相结合，主梁象多点弹性支承梁，建筑高度小，跨越能力大。第二章桥梁的总体规划设计一、问答题：1．桥梁设计应满足哪些基本要求？答：安全性、适用性、经济性、美观性、技术先进性、环境保护和可持续发展。-2-2．桥梁纵断面设计应考虑哪些问题？答：确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。3．对于跨河桥梁，设计时如何进行分孔？答：1）造价：跨径愈大，孔数愈少，上部结构的造价就很高，墩台的造价就减少；反之，则上部结构的造价降低，而墩台造价将提高。最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价趋于最低。2）通航：通航孔应布置在航行最方便的河域；变迁性河流，需多设几个通航孔；若通航孔较经济跨径大，取通航孔，反之，取经济跨径。3）地形、地质、水文：山区深谷，减少桥墩，需加大跨径，甚至可单孔跨越；避开不利的地质段，可适当加大跨径。4）对于某些体系的多孔桥梁，为了合理的使用材料，各孔应有合宜的比例关系。5）从战备方面考虑，应尽量使全桥的跨径趋近一样，跨径不宜太大，以便于战时抢通和修复。6）施工方面：7）美观方面：第三章桥梁的设计作用一、名词解释：1.永久作用：是指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。2.可变作用：是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。3．偶然作用：是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。4.汽车冲击力：由于桥面不平整、轮胎不圆、发动机抖动引起的汽车对桥梁结构产生的作用力。二、问答题：1．列出永久作用、可变作用和偶然作用的主要内容。答：永久作用包括：结构重力（包括结构附加重力）；预加力；土的重力；土侧压力；混凝土收缩及徐变作用；水的浮力等。可变作用包括：汽车荷载；汽车冲击力；汽车离心力；汽车引起的土侧压力；人群荷载；汽车制动力；风荷载；流水压力；水压力；温度（均匀温度和梯度温度）作用；支座摩阻力等。偶然作用包括：地震作用；船舶或漂流物的撞击作用；汽车撞击作第四章桥面布置与构造一、问答题：1．桥面构造包括哪些部分?答：桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩装置、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、和灯柱等构造。2．桥面铺装的作用和常见类型。答：桥面铺装即行车道铺装、亦称桥面保护层，它是车轮直接作用的部分。桥面铺装的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，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。行车道铺装可采用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治和泥结碎石等各种类型材料。3．桥梁设计时如何解决桥面排水问题？答：1）桥面设置纵横坡，以利雨水迅速排除，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护了行车道板，延长桥梁使用寿命。桥面上设置纵坡有利于排水，桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，在国内，纵坡一般以不超过3%～4%为宜；在国外，纵坡可达4%左右。桥面的横坡，一般采用1.5%～3%。2）防水层桥面的防水层，设置在行车道铺装层下边，它将透过铺装层渗下的雨水汇集到排水设备(泄水管)排出。钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设防水层，应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥面铺装的形式等具体情况而定。桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；桥面横向两侧，则应伸过缘石底面从人行道与缘石砌缝里向上叠起0.10m。3）桥面排水系统为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。在桥面上除设置纵横坡排水外，常常需要设置一定数量的排水管。通常当桥面纵坡大于2%，而桥长小于50m时，一般能保证从桥头引道上排水，桥上就可以不设泄水管。此时，可在引道两侧设置流水槽，以免雨水冲刷引道路基。-3-当桥面纵坡大于2%，而桥长大于50m时，为防止雨水积滞，桥面就需要设置泄水管，每隔12～15m设置一个。当桥面纵坡小于2%时，泄水管就需要设置更密一些，一般每隔6～8m设置一个。泄水管的过水面积通常每平方米桥面上不小于2×10-4～3×10-4m2，泄水管可沿行车道两侧左右对称排列，也可交错排列。泄水管离缘石的距离为0.10～0.50m。泄水管也可布置在人行道下面。桥面水通过设在缘石或人行道构件侧面的进水孔流入泄水孔，并在泄水孔的三个周边设置相应的聚水槽，起到聚水、导流和拦截作用。为防止大块垃圾进入堵塞泄水道，在进水的入口处设置金属栅门。4．桥面连续的实质是什么？答：将简支上部构造在其伸缩缝处施行铰接。要求该位置处的桥面部分应当具有适应车辆荷载作用所需的柔性，且应有足够的强度。在竖直荷载作用下的变形状态属于简支体系，而在纵向水平力作用下属于连续体系。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥第一章概述一、思考题：1．从不同方面比较，简支梁、连续梁和悬臂梁桥各自有哪些特点？答：1）从恒载分析来看，当跨径和恒载集度相同的情况下，简支梁的跨中弯矩大，悬臂体系和连续体系则由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值显著减小。因而材料用量二者也比简支梁小得多。2）活载作用下，连续梁、悬臂梁的跨中一般情况下正弯矩也要比简支梁为小。3）跨越能力来看，连续梁比简支梁，甚至比悬臂梁能跨越更大跨度。4）从静力图示分析，简支梁、悬臂梁均为静定体系，内力不受基础不均匀沉降影响。连续梁是超静定体系，墩台基础的不均匀沉降会使梁内产生不利的附加内力，故通常用在地基条件较好的场合。5）从桥的立面上看，悬臂梁桥和连续梁桥只需一排沿墩中心布置的支座，可相应的减小桥墩的尺寸。6）从运营条件来说，连续体系较简支和悬臂体系都要优越，因为简支体系在梁衔接处以及悬臂体系在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线都会发生不利于行车的折点。7）钢筋混凝土的悬臂梁桥和连续梁桥在支点附近负弯矩区段内，梁的上翼缘受拉，易出现裂缝，构造较简支梁复杂。8）从现代化施工的角度来衡量，钢筋混凝土的悬臂梁桥和连续梁桥逊色于简支第二章混凝土简支梁桥构造和设计一、问答题：1．与正桥相比，简支斜板桥的受力有什么特点？答：在竖向荷载作用下：1）荷载有向两支承边之间最短距离传递的趋势。2）斜板桥的工作可以比拟连续梁的工作。3）在同样均布荷载和跨长条件下，纵向跨中弯矩比正桥要小。4）在同样均布荷载和跨长条件下，横向跨中弯矩比正桥要大。2．简述悬臂梁、连续梁跨越能力比简支梁大的主要原因。这主要是由于悬臂体系梁桥和连续体系梁桥存在支点弯矩，所以，其跨中弯矩比相同跨径相同荷载的简支梁桥的跨中弯矩显著减小。同时，由于跨中弯矩的减小可以减小跨度内主梁的高度，从而降低钢筋混凝土用量和结构自重，而这本身又导致了恒载内力的减小，所以它们具有更大的跨越能力。二、名词解释：1．牛腿：悬臂梁桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造称为牛腿。2．截面效率指标：截面核心距与梁高的比值。第三章混凝土简支梁桥的计算一、名词解释：1.荷载横向分布系数：表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数。2.预拱度：为抵消恒载挠度而设置的跨中反向挠度。二、问答题：1．杠杆法和偏压法的基本假定及适用条件。答：杠杆法——把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁；适用于计算支点荷载横向分布系数。-4-偏心压力法——把横隔梁视作刚性极大的梁，当计及主梁抗扭刚度影响时，此法又称为修正偏心压力法；适用于计算窄桥跨中荷载横向分布系数。三、计算题：1．某一五梁式简支T梁桥，桥面净空为9+2×1.00m，主梁间距2.20m，计算跨径=29.12m，共8道横隔梁，第一内横梁与支点的距离为4.16m，试求2#梁在公路—Ⅱ级荷载作用下跨中弯矩值。注：1）Ic=0.65458363m4，G=30.948×103N/m，E=3.45×104×106Pa；2）不考虑主梁抗扭刚度影响。解：第四章混凝土连续梁桥的计算一、问答题：1．连续梁桥的恒载内力计算有什么特点？答：对于连续梁桥等超静定结构，结构自重所产生的内力应根据它所采用的施工方法来确定其计算图式。对于桥面铺装等二期恒载的计算，也是如此。如果它是在成桥以后开始施工的话，那么就可按照整桥结构的图式进行；否则，也应按其相应施工阶段的计算图式单独地计算，然后进行内力或应力叠加。以连续梁为例，综合国内外关于连续梁桥的施工方法，大体有以下几种：1.有支架施工法；2.逐孔施工法；3.悬臂施工法；4.顶推