中国桥梁发展史课件.ppt

,大家好!,桥梁发展史概论,前言：大三了，我们进入到了选方向学习的时候，如何正确选择适合自己的对口方向，学院特安排我们学习了土木工程专业导论课。通过这门课，我们对我们所学的专业有了更深层次的了解，也为以后专业的更细化学习打下了基础。暑假期间，我们这组同学以桥梁的发展史为契机，通过讨论，查资料对桥梁的发展过程进行了一个深层次的了解，通过这次的学习，我们不仅学习到了许多以前未曾见到的知识，更加深了我们学习好专业知识的目标，下面为我们这次学习讨论的一些总结。,论文内容,我们论文的内容主要有：一、中国桥梁大事记二、桥梁的构造及发展现状三、世界之最四、桥梁的支座桥墩五、桥梁简要知识汇总,一、中国桥梁大事记,秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。世界上现在是保存着的最长、工程最艰巨的石粱桥，就是我国于1053一1059年在福建泉州建造的万安桥，也称洛阳桥，此桥长达800米，共47孔，位于“波涛汹涌，水深不可址”的海口江面上。此桥以磐石铺遍桥位底，是近代筏形基础的开端，并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体，此也是世界上绝无仅有的造桥方法，近千年前就能在这种艰难复杂的水文条件下建成如此的长桥，实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。,公元35年东汉光武帝时，在今宜昌和宜都之间，出现了架设在长江上的第一座浮桥。隋大业初年（公元605年左右）举世闻名的的赵州桥（又称安济桥）横空出世。其位于河北省赵县，为李春所创建，是一座空腹式的圆弧形石拱桥，在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪、增加美观。赵州桥的设计构思和工艺的精巧，不仅在我国古桥是首屈一指，像这样的敞肩拱桥，欧洲到世纪中叶才出现，比我国晚了一千二百多年，赵州桥的雕刻艺术，包括栏板、望柱和锁口石等，其上狮象龙兽形态逼真，琢工的精致秀丽，不愧为文物宝库中的艺术珍品。,1240年建造的福建潭州虎渡桥，也是最令人惊奇的一座粱式大桥，此桥总长约335m，某些石粱长达237m，沿宽度用三根石粱组成，每根宽17m，高19m，重达200多吨，该桥一直保存至今”历史记载，这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建设的，足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。1706年的沪定铁索桥跨长约100m，宽约28M，由13条锚固于两岸的铁链组成,1935年中国工农红军长征途中经渡此桥，由此更加闻名。,建于1803年的灌县安澜竹索桥是世界上最著名的竹索桥，全长340余米，分8孔，最大跨径61m，全桥由细竹蔑编粗五寸的24根竹索组成，其中桥面索和扶挡索各半。1957年，第一座长江大桥武汉长江大桥的胜利建成，结束了我国万里长江无桥的状况，从此“一桥飞架南北，天堑变通途”，桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱，双线铁路上层公路桥面宽m，两侧各设2m人行道，包括引桥在内全桥总长1670物，大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等，对发展我国现代桥染技术开创了新路。,1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥，这是我国自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代大型桥梁，正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外，其余为9孔3联，每联为3xl60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面，下层为双线铁路，包括引桥在内，铁路部分全长6772m，公路部分为4589m，桥址处水深流急，河床地，质极为复杂桥墩基础的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事业已达到了世界先进水平，也是我国桥梁史又一个重要标志。,桥梁的构造及发展现状,时代的齿轮运转不息，古往今来，人类改造征服自然的脚步不曾停息，桥梁的发展史就是人类改造自然创造历史的见证之一，它体现了人类对自然的征服力，也反映出大自然对人类的回报。我们的身边，无数的大桥、小桥、长桥、短桥、古桥、新桥、木桥、石桥、拱桥、索桥跨越在溪涧、江河、湖海上，接连着众多的大路、小路、公路、铁路共同交织成四通八达、纵横交错的交通网络，连接着四面八方，城镇乡村，沟通世界上许多的地方，承载着繁忙的人流和繁重的物资运输，支撑着经济发展和全面的社会进步。,世界上有数不清的桥，但桥的故乡是中国。诗经大雅大明第一次记叙周文王娶妻，在渭河上造了一座专供帝王使用的浮桥，气派十足。神州境内众多景区内，扎根在溪涧里的蹬步每每还让城市人感到新奇。公元前三百多年建于陕西省蓝田县蓝峪水上的蓝桥，就是梁木柱桥的一个代表。梁桥结构简单，便于建造，可梁桥由于桥面是平面，桥面就必须承受在桥面上运动的重物的全部重量，这样桥面就会受到很大的压力。梁桥的桥面就会发生向下凹陷的形变，形变最剧烈的部位容易断裂。所以跨度稍微大一点的梁桥在十分笨重的车马过桥时十分不稳定，往往桥面硬生生被折成两段。下面图上显示的就是断裂的示意图:,断裂示意图:,传说中的数学桥,在英国，静静的剑河上，有一座古老“数学桥”，这座当地最著名的桥，已经有250多年的历史。相传这是大物理学家牛顿在剑桥教书时亲自设计并建造的，整个桥体原本未用一根钉子和螺丝固定。它展示出现代桥梁的雏形，其桥身相邻桁架之间均构成11.25度的夹角这种精心的设计其实富含着很大的物理方面的学问：相互之间架设的桁架所架设起来的桥梁呈拱状，能够有效得减小重物对桥面的压力，而且能够相互支撑，压在桥上的重力能够十分均匀的分担道各个桁架上，所以十分的坚固。在18世纪，这种设计被称为几何结构，所以此桥得名“数学桥”。,在历史的风雨的考验中，古桥难有保存完整的，而中国拱桥却做到了！拱桥能够长寿，得益于圆拱形的桥面构造。古桥多选用石材，石材本身抗压不抗拉，所以梁桥向下凹陷时，下表面容易断裂。古人聪明地把桥设计成了圆拱形，在竖直荷载作用下，圆拱承受的压力被分解为竖直方向的力F1和水平方向的力F2，沿着曲面均匀地分散了，减轻了桥梁的负担，桥自然能够长生不老。中国拱桥早已扬名海外，寒山寺外的枫桥，西湖上的断桥，个个大名鼎鼎。,拱桥受力示意图,征服小溪小河已经不满足时间对人类提出的要求，大江大海，才是我们真正的目标，跨江、跨海的大桥甚至是跨大陆的桥梁才是人们真正所追求的目标！当远洋的巨轮驶进旧金山湾，从甲板上举目远望，首先映入眼帘的就是宽1900多米的金门大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，高342米，相当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重2.45万吨的钢缆相连，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来，桥体凭借钢缆产生的巨大拉力高悬在半空之中。请看图片:,令我们自豪的是，位于我们浙江的杭州湾大桥也是一座最近将要建成的跨海斜拉桥。大桥全长达36千米，分南、北两段，其中北桥为主跨的钻石型双塔斜拉桥，南桥为主跨318的A型单塔斜拉桥，杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥。,世界之最,世界上跨度最大的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥，跨度为155m。世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥，是1925年在西班牙修建跨越但波尔河的水道桥，主跨为6035m西班牙的卢纳巴里奥斯桥，跨径达440m，采用了双面辐射形密索布置，为目前世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥。,香港青马大桥横跨青马湾海峡，与香港新机场相连，耗资915亿美元。该桥跨度为1377m。名列世界第五，与江阴长江大桥是“姐妹桥”。日本明石海峡桥，横跨日本内海，使日本神户与淡路岛紧紧相连。这座大桥全长3190M，中央跨度1990m将于1998年竣工。它可以承受里氏85级地震，是世界第一的悬索桥。华夏第一桥江阴长江公路大桥，是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程，是目前中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。,2019/12/15,21,可编辑,桥梁的支座桥墩,桥梁离不开桥墩，它是多跨桥的中间支承结构，桥墩是由墩帽、墩身和基础组成。桥墩的作用是支承在它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖直力和水平力。由于桥墩建筑在江河之中，桥墩要承受流水压力、水面以上的风力和可能出现的冰压力、船只等的撞击力等等。因此，桥墩在结构上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅水的问题，在空间上应该满足桥下通航和桥上通车的要求。,一、桥墩的分类：1、重力式桥墩：是实体的圬工墩，主要靠自身的重量来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大，抗倾覆性能以及承重性能都很好；缺点是自重大，不宜做的过大而使桥梁自重加大。2、空心式桥墩：可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料，减轻桥墩的自重，施工速度快，质量好，节省模板支架；缺点是，抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差，所以不宜在有上述情况的河流中采用。,3、桩式墩：桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇筑盖梁。优点是材料用量经济，施工简便，适合平原地区建桥使用；缺点是跨度不宜做的太大，一般小于13m，且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。4、柱式墩：一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重，节约圬工材料，比较美观，刚度和强度都较大，在有漂流物和流冰的河流中可以使用。,5、柔性墩：是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小，在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的，故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。6、薄壁墩主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基本和其他形式的墩相同，但是在纵桥向的长度很小。其优点是，可以节省材料，减轻桥墩的自重，同时双壁墩可以增加桥墩的刚度，减小主梁支点负弯矩，增加桥梁美观；V形墩可以间接的减小主梁的跨度，使跨中弯矩减小，同时又具有拱桥的一些特点，更适合大跨度桥的建造。,二、桥墩的新型建筑技术：一模到顶施工技术：桥墩一模到顶施工技术，在铁路桥梁的建设中属于一项新技术，它具有施工速度快，无施工接缝，工程质量高，施工安全，劳动强度低，材料消耗小，总体投资少等优点，实践证明它比常规施工有很大的优点。,工法特点：A、墩身及托盘顶帽砼整体性好，无施工接缝，质量容易得到保证。B、结构简单，拆装方便，施工机械化程度高，施工速度快，将拼装模板的高空作业改为平地操作，施工安全性高。C、利用基顶预埋件控制模板位置，简单方便。D、模板就位准确、操作简便，偏差较小。,施工工艺原理：桥墩一模到顶，一次成型施工技术关键在于模板的设计方案和砼灌注后整体模板的拆除措施。为便于吊装，模板仍分节制造，每节高度控制在4.0M左右。,圆形墩按两个半圆设计模板，模板竖向及水平接头均采用槽钢或扁钢加强对接，托盘顶帽模板应根据设计要求分为四部分或六部分，模板缝用钢板胶粘接，并打磨平整，整套模板除托盘外无对拉筋。模板拆除可采用“顺拆法”或“倒拆法”，无论采取哪种方法，设计模板时均需将墩身模板高度减短3-5CM。立模时用木块对称垫起，木块之间缝隙用粘土填塞（该部位属于基础与墩身交界处，不影响外观），拆模时需先将垫块拆除，然后移动模板连接螺栓，模板自重下滑，其余按常规拆模即可。,工程实例：宝兰二线渭河5号特殊大桥的建设中用一模式到顶工法，得了很好的成效，21个墩身，平均高在10M左右，采用2套模板循环施工，仅用60天就完成，所有桥墩质量优良，无任何安全事故，整座大桥被建设单位评为“优质工程”，并节省了大量的钢材和劳动力，为企业创造了良好的效益。,桥梁简要知识汇总,在学习中，我们以讨论的形式进行探索，通过一些关于桥梁基本知识的问答讨论，我们逐步深入，最后我们将讨论的问题在网上查资料核对后汇总成下面的问答篇：,1、桥梁主要由哪几部分组成的?答：桥梁主要由两部分组成，分别为上部结构和下部结构。上部结构是桥梁的主体，用来跨跃空间和承受上部荷载的结构物。当线路遇到障碍而中断的时候，跨越这类障碍的结构物即为桥梁的上部结构，也称为桥跨结构。下部结构是将上部结构的荷载传递地基的结构物。下部结构主要由桥墩、桥台和基础组成。桥墩和桥台，是支承桥跨结构的建筑物。桥台设在两端，桥墩则在两桥台之间。桥墩的作用是支承上部结构，而桥台除了支承上部结构的作用外，还要与路堤衔接，并防止路堤滑塌。基础是保证桥墩和桥台安全，埋入土层之中，并使桥上全部荷载传至地基的结构部分。,2、桥梁工程设计的要点主要有哪些?答：选择桥位：桥位在服从路线总方向的前提下，应尽量选在河道顺直、河床稳定、水面较窄、水流平稳的河段。中小桥的桥位服从路线要求，路线的选择服从大桥的桥位要求。确定桥梁总跨径与分孔数：总跨径的长度应保证桥下有足够的过水断面，可以顺利地宣泄洪水，通过流冰。根据河床的地质条件，确定允许冲刷深度，以便适当压缩总跨径长度，节省费用。分孔数目及跨径大小，还要考虑桥下面的通航需要，工程地质条件的优劣，工程总造价的高低等因素。桥道的标高也在确定总跨径、分孔数的时候确定。桥梁的纵横断面布置：桥梁的纵断面布置是在桥的总跨度与桥道标高确定后来考虑的，即要考虑路与桥的连接线形与连接的纵向坡度。连接线形一般应根据两端桥头的地形和线路要求而定。桥梁的纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在3%5%。桥梁横断面布置，包括桥面宽度、横向坡度、桥跨结构的横断面布置等。公路桥型的选择：分析一般应从安全实用与经济合理等方面综合考虑，选出最优的桥型方案，在实际工程中，往往需要准备多种可能的桥型方案，综合比较分析找出符合要求的最优方案。,3、简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥有哪些特点?答：简支梁桥主梁以孔为单元，两端设有支座，是静定结构，桥梁的最大弯矩发生在跨中央，适用于中、小跨度。若遇地基不均匀沉降时，上部结构内力不受影响，若桥梁的一个孔遭受破坏，邻孔也不会受到牵连。简支梁桥可以分片（或者分段）预先制造，然后分孔架设和修复。这种桥结构简单，制造运输和架设较方便，因此各国多做成标准设计，以便于构件生产工艺工业化、施工机械化，赢得工期，提高质量，并降低造价。简支梁桥的支座，一端为固定支座，用来固定主梁的位置，使桥端在平面不能够发生移动，但可以竖向转动；另一端为活动支座，用来保证主梁在荷载、温度、钢筋混凝收缩和徐变作用下能够自由伸缩和转动，避免梁内产生额外的附加内力。简支梁桥的缺点是相邻孔的两跨之间有异向转角，影响行车平顺。连续梁桥主梁是以若干个孔为一联，在中间支点上连续通过，连续梁桥是超静定结构，连续梁桥的最大正弯矩发生在跨中附近，而最大负弯矩（绝对值）发生在支点截面上。由于支点负弯矩的存在，可使得跨中正弯矩比同跨的简支梁减少很多。当跨度较大，恒荷载相对于总的荷载的比值稍大时，采用连续梁可导致材料用量的减少。连续梁桥更适合采用悬臂拼装和悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。当一个孔受到破坏时，相邻的孔可以给予支持，而使得整个桥梁不能够坠落，对修复与加固整个桥梁是有利的，且连续梁桥的刚度比较大，抗震性能也比较好。连续梁桥的缺点是，当地基发生差异沉降时，梁内要产生额外的附加内力，因此在设计中必须考虑在支座处设置顶梁和调整支座标高的装置。悬臂梁桥若在连续梁桥弯矩图中的零值弯矩点（反弯点）处设铰，从构造设计上使得此处弯矩为零，当设铰的数目等于连续梁的超静定次数时，超静定的连续梁桥变成了静定的悬臂梁桥。悬臂梁桥的内力不会因为地基的不均匀沉陷而变化，因此，悬臂梁桥适用于地质不良的地区，且悬臂梁桥仍具有支点负弯矩卸载的优点。这样人为的设铰能够调整恒载的内力沿着桥梁跨长作有利的分布，铰的位置一般选在跨长的0.20.3的位置。,4、简述刚架桥、斜拉桥、悬索桥的特点。答：刚架桥，也称刚构桥，是指主要承重结构采用刚架的桥梁。由梁（或板）和柱（或墙）整体结合的刚架结构，梁与柱的连接处为刚性连接，刚架桥可以采用用钢、钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制造。斜拉桥，也称斜张桥，是由系在塔上的多根斜向拉索吊住主梁的桥梁，主要由缆索（斜拉索）、塔柱、主梁、桥墩、桥台和辅助墩等组成。由于主梁为缆索多点悬吊，因此，具有内力小、建筑高度低、施工方便、跨越能力大等特点。悬索桥，又称吊桥，是采用悬挂在两边塔柱上的吊缆索作为主要承重结构的桥梁，即以悬索为主要承重结构的桥。主要由缆索（包括吊杆）、主梁、塔和锚碇等组成；悬索桥的缆索的几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面板吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，用来减小活载所引起的挠度变形。悬索桥的特点是自重轻、结构刚度差、易发生较大的变形和振动。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，是当今跨度超过1000米的唯一桥式。据目前分析来看，斜拉桥跨度为900米以下的可以采用斜拉桥，悬索桥的应用范围应该在千米以上。,5、桥梁基础的主要类型有哪些?答：刚性扩大基础，是桥梁实体式墩台浅基础的基本型式。其特点是刚性扩大基础的基础外伸长度与基础高度的比值必须限制在材料刚性角的正切tan的范围内；基础材料只承受压力，不会发生弯曲和剪切破坏；施工简单，就地取材，稳定性好，能承受较大的荷载。桩基础，是桥梁基础中常用的型式。桩基础主要由桩、承台两部分组成。桩基础的作用是将墩台传来的外力，由桩基础经过上部软土层传到较深的地层中去。承台的作用是将外力传递给各个桩，此外，承台还起到箍住桩顶使各个桩能够共同工作的作用。每个桩所承受的荷载由桩身与周围土之间的摩阻力及桩底地层的抵抗力来承担。桩基础一般具有承载力高、稳定性好、沉降小、沉降均匀等特点。在深水河道中，桩基础可以减少水下工程，简化施工工艺，加快施工进度等优点。桩基础一般适用范围：荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位置较深；河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算准确；采用刚性扩大基础困难大，其它方案在技术经济上不合理。沉井基础，是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一种四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。沉井通常用钢筋混凝土制成。它通过从井孔内挖土，借助自身的重量来克服井壁的摩阻