道路与桥梁结构工程.ppt

第七章 道路与桥梁结构,7.1 道路工程,道路是供各种车辆和行人通行的工程设施。道路工程则是以道路为对象而进行的规划、设计、施工、养护与管理工作的全过程及其工程实体的总称。,一、基本体系,1、公路,公路是设置在大地表面供各种车辆行驶的一种带状构筑物。,1）主要承担中、短途运输任务（短途运输为50km以内，中途运输为50200km）。 2）补充和衔接其他运输方式，担任大运量运输的集散运输任务。 3）在特殊条件下，也可独立担负长途运输任务，特别是随着高速公路的发展，中、长途运输的任务将逐步增大。,2、城市道路,城市道路是指在城市范围内，供车辆及行人通行的，具备一定技术条件和设施的道路。其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。 城市道路的类型 ： 1）快速路； 2）主干路； 3）次干路 4）支路,二、组成和设计,1、线形 路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，为研究与使用的方便，把它分解为路线平面设计和路线纵断面设计。,2 、结构组成 主要包括：路基、路面、桥涵、隧道、路线交叉、交通工程及沿线设施。,路堤断面形式,路面结构示意图,三、高速公路,1、功能 （1）交通限制、汽车专用。交通限制主要指对车辆和车速加以限制。 （2）分隔行驶。 （3）沿线封闭、控制出入。 （4）高标准线形。 （5）设施完善。,三、高速公路,2、优势 （1）车速高。 （2）通行能力大 （3）行车安全。 （4）降低运输成本。 （5）带动了沿线经济发展。,7.2 桥梁工程,7.2.1 桥梁的组成与分类,一、 桥梁的组成 二、 桥梁的分类 三、 桥梁的主要类型,一、 桥梁的组成,桥梁由四个基本部分组成 上部结构 superstructure 下部结构 substructure 支座 bearing 附属设施 accessory,桥跨结构（上部结构） superstructure 路线中断时跨越障碍的 主要承载结构 桥墩、桥台（下部结构） substructure 支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物 基础 foundation 桥墩（台）中使全部荷载传至地基的底部奠基部分,桥梁的基本附属设施包括 桥面系 bridge decking 伸缩缝 expansion joint 桥头搭板 transition slab at bridge head 锥形护坡 conical slpoe,支座 bearing 在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的 传力装置 护坡 conical slpoe 路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石 砌锥形体，保证边坡稳定,河流中的水位 低水位 low water level 高水位 high water level 设计水位：designed water level 按规定的设计洪水频率计算所得的高水位 通航水位 navigable water level,净跨径 clear span 设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥） 计算跨径 computed span 桥跨结构相邻两个支座中心距离（梁桥）,两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离（拱桥）,总跨径 total span 各孔净跨径之和 桥梁全长 total length of bridge 两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离 桥下净空 clearance of span 设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离 桥面净空 clearance above bridge floor 桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限，公路、铁路、城市桥梁有相应的规定 标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）,二、 桥梁的分类 Classification,按跨径分类 Span Lengths 特大桥 super major bridge 大桥 major bridge 中桥 medium bridge 小桥 small bridge 涵洞 culvert,按桥面的位置分类 position of deck 上承式 deck bridge 中承式 half-through bridge 下承式 through bridge,按用途分类 usage 公路桥 highway bridge 铁路桥 railway bridge 公铁两用桥 highway and railway brdige 人行桥 foot bridge,按承重结构材料分类 material of constructure 木桥 timber bridge 钢桥 steel bridge 圬工桥 masonry bridge 钢筋混凝土桥 reinforced concrete bridge 预应力混凝土桥 prestressed concrete bridge 钢混凝土组合桥 steel-concrete bridge,按跨越障碍的性质分类 跨河桥 river bridge 立交桥 interchange 高架桥 viaduct 栈桥 trestle bridge,按桥跨结构的平面布置分类 正交桥 right bridge 斜交桥 skew bridge 弯桥 curved bridge,按结构体系分类 structure form 梁式桥 beam bridge 拱桥 arch bridge 刚架桥 rigid bridge 吊桥 suspension bridge 斜拉桥（组合体系桥） cable stayed bridge,梁式桥 beam bridge,拱桥 arch bridge,刚架桥 rigid bridge,吊桥 suspension bridge,组合体系桥梁拱组合,组合体系桥斜拉桥 cable stayed bridge,7.2.2桥梁的规划与设计基本原则,一、预可行性研究报告与可行性研究报告 预可行性研究报告：在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性。 可行性研究报告：在预可行性研究报告审批后，在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究工程上和投资上的可行性。,预可行性研究报告与可行性研究报告 的主要内容,工程必要性论证：评估桥梁建设在国民经济中的作用 工程可行性论证： 制定桥梁标准问题 自然条件及周围环境问题 桥式方案问题 桥位问题,经济可行性论证 造价及回报问题 资金来源及偿还问题 二、初步设计 进一步的水文、勘测工作 桥式方案比选 施工组织设计 概算,三、技术设计 技术补充勘探 结构总体及细部的技术设计 实施科研项目 结构各部分详细的设计图纸 修正概算 四、施工设计 施工钻探 绘制施工详图 编制工程预算,二、桥梁设计的一般原则,野外勘测与调查研究工作 调查研究桥梁的具体任务 选择桥位 绘制桥位地形图 桥位地质钻探报告 水文情况 风向、风速及地震资料 其他情况,桥梁纵横断面设计和平面布置 桥梁纵断面设计 确定总跨径 一般桥梁：水文计算 要求：排洪面积足够，冲刷小，缩短总长度 浅基础：总跨大，路堤不压河床 深基础：允许较大冲刷，总跨小,桥梁分孔 跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。 通航河流：满足通航要求 平原区：主槽布置跨径大的通航孔 山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间桥墩 不利地质段：移桥基，加跨径,多孔跨径的比例： 钢筋砼三跨连续梁： 中跨/边跨 = 1.00 / 0.80 五跨连续梁: 1.00 / 0.90 / 0.65 多孔桥梁：奇数跨（结构对称） 基础工程：在大桥施工中起控制作用，应减少基础数量，加大跨径。 美观要求：整体规划桥梁分孔时应考虑,桥道标高、桥下净空及纵坡 根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需要，结合桥型、跨径等确定。 梁桥 梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于50 cm， 支座底面高出设计洪水位不小于25cm 无铰拱桥 拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2/3，拱顶底面高出设计洪水位1.0m,通航孔 通航净空：在桥跨中垂直于流水方向所规定的空间界限（多边形图） 立体交叉 车辆净空高度（桥梁横断面设计） 桥梁横断面设计 桥面行车道净宽标准： 2*净-7.5，2*净-7.0， 净-7.0， 净-6.0 人行道宽度 0.75m，1m，大于 1m 按 0.5m 的倍数增加,人行道、安全带：应高出行车道至少 2025cm 弯道桥梁：按路线要求加宽、设超高 桥面排水：设横坡 1.5%3% 平面布置 线形、桥头引道平顺 曲线桥梁应符合路线规定 尽量避免斜交，斜交角度不大于450,7.2.3 桥面布置与构造,一、 桥面构造 二、 桥面铺装 三、 桥梁排水系统 四、 桥梁伸缩缝 五、 人行道、栏杆、护栏、灯柱,一、 桥面构造,行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具、伸缩缝,桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用 其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影响到桥梁的使用功能。 桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑，根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定。,桥面横坡 沥青砼、水泥砼铺装：1.5%-2% 路拱：行车道，抛物线型 人行道，直线型,桥面横坡的形式 横坡设在墩台顶部，等厚铺装层，上部结构双向倾斜 横坡设在墩台顶部，三角垫层，等厚铺装层 双向倾斜行车道板,桥面布置 双向车道布置 分车道布置 双层桥面布置,二、 桥面铺装,保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用 普通水泥砼铺装 表面粗糙，耐磨好 沥青砼铺装 较轻，养护方便，通车快 非严寒地区，小桥，无防水层，铺装厚58cm,防水砼铺装 非冰冻地区需防水时用，厚810cm， 上面可铺2cm沥青磨耗层 具有贴式防水层的铺装 防水程度高，桥面板位于受拉区时 “三油二毡”厚12cm 砼保护层厚4cm,桥面铺装构造,三、 桥梁排水系统,桥面纵坡2%，桥长2%，桥长=50m，设一个泄水管 桥面纵坡2%，每隔68m设一个泄水管 泄水管：要求过水面积不小于23cm2/m2,左右对称或交错排列，距缘石2050cm，可在人行道下设置,泄水管的型式 金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径1015cm，管下端伸出行车道板底面1520cm以上 钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装 横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔 封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完整的落水管道,金属与钢筋混凝土泄水管,四、 桥梁伸缩缝,伸缩缝的作用 保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩徐变等影响下按净力图式自由变形 使车辆平顺通