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桥梁分类及特点第一章 桥梁的组成和分类桥梁的定义：道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路等障碍时，为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力，就需要建造专门的人工构造物-桥梁桥梁一方面要保证桥上的交通运行，通常也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆的通行。1、桥梁的基本组成部分桥跨结构-在线路中断是跨越障碍的主要承载结构，也叫上部结构桥墩和桥台-是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物，也叫下部结构设置在桥两端的叫桥台，除了上述作用外，还与路堤相衔接，以抵御垆邸土压力，防止路堤填土的滑坡和塌落桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常称为基础支座-在桥跨结构和桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且还要保证桥跨结构能产生一定的变位锥形护坡-在路堤与桥台衔接处，以保证迎水部分路堤边坡的稳定低水位、高水位、设计洪水位净跨径-对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，用 表示：对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离总跨径-多孔桥梁中各孔净跨径之和计算跨径-对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是俩相邻拱脚截面形心点之间的水平距离，即拱轴线两端点之间的水平距离拱轴线-拱圈各截面形心点的连线称为拱轴线 桥梁全长-简称桥长，是桥梁两端两个侨台的侧墙或八字墙后端点之间的距离桥梁高度-简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差,或为桥面与桥下线路路面之间的距离。桥下净空高度- 是设计洪水位或计算通航水位之桥跨结构最下缘之间的距离建筑高度-桥上行车路面标高至桥跨结构最下缘之间的距离容许建筑高度-公路或铁路定线中所确定的桥面或轨顶标高，对通航净空顶部标高之差净矢高-从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离计算矢高-从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离矢跨比-计算矢高与计算跨径之比，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标涵洞-是用来宣泄堤下水流的构造物，通常在建造涵洞时路堤不中断。公路工程技术标准中规定，凡是多孔跨径的全长不到8米和单孔跨径不到5米的泄水结构物，均称为涵 洞2 桥梁的主要类型 多种多样的桥梁概括起来分类，从受力特点，建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来阐述1、按受力特点分：结构工程上的受力构件，总离不开拉、压、弯三种基本受力方式，由基本构件组成的各种结构物，在力学上也可归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及他们之间的各种组合梁式桥：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，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料来建造（钢、木、钢筋砼）。拱式桥：拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋，这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈内的弯矩作用，使拱桥的承重结构以受压为主，通常就用抗压能力强的圬工材料（砖、石、砼）和钢筋砼等来建造。刚架桥: 其主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。优点，跨内弯矩较小，建筑高度就可以做的较小。缺点，施工比较困难，如用普通钢筋砼修建，梁柱刚结处较易裂缝d、吊桥结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无与伦比的特大跨度优点和缺点同样鲜明： 结构自重轻，刚度差 ，在车辆动荷载和风荷载的作用下，桥有较大的变形和振动。可以说，整个吊桥的发展历史，就是和变形与振动斗争的历史，亦即是争取刚度的历史 e、组合体系桥由几个不同体系的结构组合而成最常见的为梁、拱组合斜拉桥也是组合体系桥的一种 2、其他分类方式：按用途来分。公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁（如通过管路、电缆等） 按桥梁全长和跨径的不同来分。特大桥、大桥、中桥、小桥按主要承重结构所用的材料来分。圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等按跨越障碍的性质。跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥按上部结构的行车道位置。上承式桥（桥面结构布置在主要承重结构之上者）、下承式桥、中承式桥 二桥梁设计概述 一、桥梁设计的总原则按照适用、经济、和适当照顾美观的原则进行总体规划和设计二、桥梁设计的基本要求1、使用上的要求桥上的行车道和人行道宽度应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求2、经济上的要求设计的经济性一般应占首位。在设计中必须进行详细的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少，还应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用3、结构尺寸和构造上的要求（舒适与安全性）整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输、安装、使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性强度：应使全部构件及其连接构造的材料抗力或承载能力具有足够的安全储备刚度：应是桥梁在荷载作用下的变形不超过规定的容许值，过度的变形会使结构的连接松弛，而且挠度过大会导致高速行车困难，引起桥梁剧烈的震动，使行人不适，严重者会危及桥梁结构的安全稳定性：是要使桥梁结构在各种外力作用下，具有能保持原来的形状和位置的能力耐久性：4、施工上的要求（先进性）应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和安装，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全5、美观上的要求有些人认为造桥一定要经济，有些人觉得一定要美观，而有的人认为耐久和实用最重要。究竟我们在设计和建造一座桥梁的时候，要怎样考虑？钱冬生教授给了我们一个比较好的答案：桥是路的一个组成部分。桥的功能，要靠路来实现。不论公路桥或铁路桥，都是这样。所以，桥的建设，要服从于路。路对桥的要求，首先是安全耐久（桥断了，路也就断了，所以，桥的设计必须安全第一）；第二是适用（让车子在桥上畅通，桥上的伸缩缝要较少，桥面宽度要足够，桥面在修补时应能在其暂不修补的那部分桥面维持通车）；第三是经济（要在科学发展观的指导下，讲究材料和施工费的节约，要使总造价在合理范围之内）；第四是美观（从和谐中寻求美观，不是做秀，一般地并不需要以桥为标志性工程）。这是从一个有职业道德的桥梁工程师的身份来讲这一番话的。因为，工程师一般是在对造价和工期都有限制的情况下，要求他造成桥梁并保证桥梁质量 桥梁设计的内容 桥位选择确定桥梁长度和桥面标高选择桥式：选择经济合理的桥梁结构形式，确定墩位，拟定结构主要尺寸，拟定桥跨及基础的施工方案，对结构进行初步的计算分析对桥垮、墩台、基础进行结构设计：确定桥梁各部分的细部尺寸，确定施工方案，保证满足桥梁在强度、刚度、稳定性及耐久性等各方面的要求 桥梁的规划设计 （一）、野外调查和勘测工作 14-15页（二）、桥梁纵、横断面设计和平面布置桥梁的纵断面设计桥梁孔径确定（桥梁总跨径的确定）考虑河流冲刷的影响。具体情况具体分析桥梁分孔对于一座较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度上关系到桥梁的总造价。最经济的分孔方式是使上、下部结构的总造价趋于最低几种不同的分孔情况。对于通航河流。在平原地区的宽阔河流上修建多孔桥。在山区的深谷上、在水深流急的江河上。 为避开不利的地质段。c、桥梁标高的确定对于中小桥梁，桥梁标高一般有线路选线时规定。对大桥、特大桥或通航河流，往往由通航等要求确定2、桥梁的横断面设计对于铁路桥梁，单线或双线及线间距由线路总体设计确定。对于大跨度桥梁，横截面要满足横向刚度要求L/20，否则要进行横向刚度计算分析。对于公路桥，由于桥面较宽，一般不存在横向刚度问题。公路桥梁的宽度，取决于车道数及人行道宽度3、平面布置桥梁的线形及桥头的行车道要保持平顺，使车辆能平稳的通过。中、小桥梁的线形，按线路要求布置大桥、特大桥的大跨度梁，一般在直线上。当线路受到两岸地形限制时，引桥部分或跨度不大的桥梁，允许建在曲线上 桥梁净空桥梁净空包括桥面净空和桥下净空桥面净空 1617页桥下净空 19页表3桥下净空包括立交桥下净空与跨河桥下净空立交桥下净空应满足上述桥面净空要求跨河桥下净空指通航、排筏、流水、漂流物等所需的净跨和净高 设计荷载 通常将桥梁设计荷载归纳为三类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。A、永久荷载亦称恒载，它是指在设计试用期内，其作用位置、大小和方向不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。种类：b、可变荷载是指在设计使用期内，其作用位置、大小和方向随时间变化，或者其变化与平均值相比不可忽略的荷载。分为：基本可变荷载（活载）和其他可变荷载一、基本可变荷载包括列车活载（铁路）、汽车或平板挂车或履带车、人群荷载（公路），有列车活载或汽车活载引起的动力效应（冲击力、离心力）及土侧压力 ，铁路桥梁还有列车横向摇摆力1、列车活载列车由机车和车辆组成中华人民共和国铁路标准活载图式-简称为中-活载分为普通活载和特殊活载，是桥梁设计的主要依据。普通活载表征列车活载，前面五个集中荷载及其后30米长92kn/m分布荷载表示“双机联挂”，后面的80kn/m分布荷载代表车辆荷载特种活载反映某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响计算时应分别对两种活载进行加载，取其中较大值汽车、平板挂车和履带车荷载把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式，作为设计荷载；把偶然、个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载汽车车队分为汽车-10级、汽车15级、汽车-20级、汽车-超20级 图中，荷载级别的数字表示一辆主车的重量，以kn 计，除了数量不限的主车之外，每一车队中均规定有一辆重车在设计四车道桥涵时，考虑到四行车队单向并行通过的机率较小，计算荷载可折减30%，但折减后不得小于用两行车队计算的结果验算荷载分别为挂车80、100、120以及履带50 用验算荷载进行演算时，对于履带车，顺桥纵向可考虑多辆行驶，但两车间净距不得小于50米；对于平板挂车，全桥均以通过一辆计算2003年修订后的公路荷载标准：汽车荷载模式：有标准（97）的车队荷载改为车道荷载和车辆荷载。桥梁结构整体计算采用车道荷载，桥梁局部加载以及涵洞、桥台、挡土墙的计算采用车辆荷载。 汽车荷载分级：由标准（97）的“汽一超20级、汽-20、汽-15级”改为 公路-1级、公路-II级。高速公路、一级公路汽车荷载标准采用公路-1级；二、三、四级公路汽车荷载标准采用公路-II级，同时在条文中规定重型车辆少的四级公路的桥梁设计可取公路-II级车道荷载效应的0.8倍,车辆荷载效应可采用0.7倍。人群荷载：标准（97）人群荷载一般规定为3KN/m，城市郊区行人密集地区为3.5KN/m。本次修订调整为按桥梁跨径分别取值，即桥梁计算跨径L50m时，取值2.5KN/m;跨径在二者之间的，用直线内插求得。 车辆荷载的影响力车辆荷载的影响力包括汽车荷载的冲击力、离心力、车辆荷载引起的土侧压力-以上属于基本可变荷载，还包括汽车制动力-属于其它可变荷载（1）、冲击力定义：车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应通常称为冲击作用增大系数即冲击系数 铁路桥规用1+u 表示，公路桥规用u 表示（2）、离心力车辆在曲线上行驶会产生离心力。公路桥上离心力较小，当曲率半径等于或小于250米时，才会考虑离心力作用h=cpc=v2/127r对于铁路荷载c不应大于0.15着力点 铁路荷载作用于轨顶2米 ，公路荷载在桥面以上1。2米 （3）、土侧压力可按换算的等代均布土层厚度来计算二、其他可变荷载包括 活载制动力或牵引力、风力、温度力、流水压力、冰压力 和支座摩阻力对于铁路桥梁，人行道荷载归为其他可变荷载（1）、制动力制动力是汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力（2）风力基本风压值与风速的关系全国基本风压分布图横向风荷标准强度计算公式： 30页（3）、温度力桥规规定，结构温度变形受外界约束影响引起的温度力按结构平均温度计算。即以架梁或结构合拢时的平均温度为准，按建桥所在地区及结构材料从规范查表确定最高控制温度和最低控制温度，根据控制温度与架梁或结构合拢时的平均温度的差值，计算温度变化 引起的约束力和结构内力（4）、铁路桥上人行道荷载（5）、施工荷载c、偶然荷载是指在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。包括地震力和船只或漂流物的撞击力 荷载组合 第二章 梁式桥 一 、梁式桥的主要类型及其适用情况 钢筋砼与预应力砼的梁式桥具有各种不同的构造类型。对其演变加以分析可以看出，除了力学上考虑充分发挥材料特性而不断改进桥梁的截面形式外，构件的施工方法以及起重安装设备的能力，也是影响构造形式发生变化的重要因素 上部结构的构造类型及适用情况1、按承重结构的截面形式划分 （1）、板桥承重结构是矩形的钢筋砼或预应力钢筋砼板主要特点是构造简单，施工方便，而且建筑高度较小。从力学性能上分析，位于受拉区的砼材料不但不能发挥作用，反而增加了自重，但跨度稍大时，就显得笨重而不经济，因此只适用于下跨径桥梁矮肋式板桥最广泛使用的是装配式板桥装配整体组合式板桥 （2）、肋板式梁桥在横截面内形成明显的肋型结构的梁桥成为肋板式梁桥，或简称肋梁桥 如图在此种桥上，梁肋或者叫腹板与顶部的钢筋砼板结合在一起作为承重结构。由于肋与肋之间处于受拉区的砼得到很大程度的挖空，就显著减轻了结构自重。特别对于仅承受正弯矩作用的简支梁来说，既充分利用了扩展的砼桥面般的抗压能力，又有效的发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，从而使结构构造与受力性能达到理想的配合。与板桥相比，对于梁肋较高的肋梁桥来说，由于砼抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大，因而肋梁桥也具有更大的抵抗荷载弯矩的能力，适用于中等跨度的桥梁1315米（3）、箱型梁桥横截面呈一个或几个封闭箱型的梁桥简称为箱型梁桥 如图这种结构除了梁肋和上部翼板外，在底部尚有扩展的底板，因此它提供了能承受正、负弯矩的足够的砼受压区。另一特点，在一定的截面面积下，能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度也较大，在偏心的活载作用下各梁肋的受力比较均匀。因此箱型截面能适用于较大跨境的悬臂梁桥和连续梁桥，也可用来修建全截面参与工作的预应力砼简支梁桥。但不用于普通钢筋砼简支梁桥2、按承重结构的静力体系划分（1）、简支梁桥（2）、连续梁桥（3）、悬臂梁桥简支梁的特点：这是建桥实践中使用最广泛、构造最简单的梁式桥。简支梁属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸划一，从而就能简化施工管理工作，并降低施工费用。连续梁桥的特点： 承重结构不间断的连续跨越几个桥孔而形成一超静定结构。连续梁由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小了跨中的正弯矩，这样不但可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径增大时，这种节省就愈加显著。连续梁通常适用于桥基十分良好的场合，否则，任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内会产生附加内力。 悬臂梁桥的特点： 这种梁桥的主体是长度超出跨径的悬臂结构。在力学性能上，悬臂根部产生的负弯矩减小了跨中正弯矩，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以节省材料用量。悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。 梁式桥的桥面构造 梁式桥桥面包括道床（或桥面铺装）、排水防水系统、人行道、栏杆、伸缩缝，公路桥还有防撞墙1、铁路桥面书20页 如图：道床构造图道床：指枕木及周围的道碴层。道床两侧设挡碴墙。梁顶面与挡碴墙构成道碴槽。道床的作用：减弱列车对桥梁的冲击作用；缓和列车的振动；防止枕木位移；将车轮集中荷载分布到梁顶面；调整轨底的标高。挡碴墙的作用是挡住道碴。为了不使挡碴墙参与梁的共同受力，沿其纵向每隔3-4米，横向设断缝，缝内填充防水材料。铁路桥梁缝处理比较简单：在梁缝上设置铁盖板或钢筋混凝土盖板，板下隔一定间距焊有短钢筋，以防止盖板位移2、公路桥面（1）、桥面铺装桥面铺装也称行车道铺装，其功用：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；防治主梁遭受雨水的侵蚀；并能使车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用桥面横坡的设置 三种方式 b 、桥面铺装的类型普通水泥砼或沥青砼铺装在非严寒地区的小跨径桥上，通常桥面不作专门的防水层，而直接在桥面上铺58cm的普通。，铺装层的砼一般与桥面板的砼标号相同或略高一级防水砼铺装对位于非冰冻地区的桥梁需作适当的防水时，可在桥面板上铺筑810cm厚的防水砼作为铺装层具有贴式防水层的水泥砼或沥青砼铺装防水程度要求高，或在桥面板位于结构受拉区而可能出现裂纹的桥梁上，采用柔性的贴式防水层（2）、桥面排水设施：金属泄水管、钢筋混凝土泄水管、横向排水管道（3）、桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩与徐变等影响下按静力图式自由的变形，就需要使桥面在两梁段之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向的伸缩缝伸缩缝应具有的作用：保证梁能自由变形 使车辆在设缝处能平顺的通过 防止雨水、垃圾泥土等渗入阻塞 减少噪音对于中小跨径的桥梁，当变形量在24cm以内时，常采用U形锌铁皮式伸缩缝对于变形量较大46cm 以上的情况，可采用跨搭钢板式伸缩缝橡胶伸缩缝三节型橡胶带 用氯丁橡胶制作的具有2个圆孔的伸缩缝嵌条用螺栓夹具固定倒U 型橡胶嵌条的伸缩缝构造 变形更大，可采用橡胶和钢板组合的伸缩缝构造 钢筋砼简支梁 钢筋砼简支梁桥因具有构造简单、适用范围广、不受基础条件限制，便于使用在曲线地段，易于建造和标准化，故在我国广泛采用整孔式和分片式一般适用于跨度为20m及以下的铁路和公路桥梁 一、装配式简支梁桥的构造类型所谓构造类型就是涉及装配式主梁的横截面型式、沿纵截面上的横隔梁布置、块件的划分方式以及块件的连结集整等几个方面的问题装配式简支梁桥的截面型式三种 及各自的优缺点在保证抗剪等条件下尽可能减少梁肋的厚度，以期减轻构件自重，为使受拉主筋或预应力筋在梁肋底集中的布置，或者为了满足预加应力的受压需要，就形成呈马蹄形的梁肋底部块件的划分方式一座装配式梁桥按何种方式划分成预制拼装单元，这是直接影响到结构受力、构件的预制、运输和安装以及拼装接头的施工等许多因素的问题，而且这些因素往往又彼此影响、相互矛盾通常在装配式梁桥设计中块件划分应遵循的原则：1、根据建桥现场实际可能的预制、运输和起重条件，确定拼装单元的最大尺寸和重量2、块件的划分应满足受力要求，拼装接头应尽量设置在内力较小处3、拼装接头的数量要少，接头形式要牢固可靠，施工要方便4、构件要便于预制和安装5、构件的形状和尺寸应力求标准化，增强互换性，构件的种类应尽量减少划分方式：1、纵向竖缝划分2、纵向水平缝划分3、纵、横向竖缝划分-串联梁二、钢筋砼简支梁标准设计及构造（一）、铁路钢筋砼简支梁标准设计及构造标准图分为普通高度梁与低高度梁，一般情况下采用普通梁低高度梁虽梁高减少，却增加了砼用量及梁重 。原因：减小了梁高，势必要增加钢筋用量，为了降低钢筋重心，以利于 钢筋和砼材料性能的充分发挥，故加大了T 形梁的下翼缘宽度，做成工字形截面；另外，由于梁高减少，抗剪能力也降低，需要增加腹板厚度，导致。梁的总体设计道碴槽板厚按规定最小为120mm,为使道碴槽板与主梁共同工作，在道碴槽板与梁肋相交处设置梗肋 挡碴墙设有5条断缝，其目的是使墙不参与主梁的工作，因挡碴墙高于梁顶许多，如不将它断开，则在竖向荷载作用下挡碴墙顶面承受很大的压力，会导致该处混凝土压碎破坏 设置横隔板 ，作用：使两片梁连成整体保持横向稳定性， 使两片梁在列车荷载下能很好的分担荷载共同工作和防止梁受扭转变形（二）、公路钢筋砼简支梁桥标准设计及构造国内外所建造的装配式钢筋砼简支梁桥，以T形梁桥最为普遍，此外也有空心板式。公路桥面较宽，装配式梁由多片梁组合而成一般构造布置、主要截面尺寸、配筋特点 和主梁的连结构造四个方面讲述1、构造布置主梁布置-解决梁间距问题 横隔梁布置-解决梁整体刚度问题2、截面尺寸梁高与跨径之比（高跨比）1/11-1/16， 对于跨径10、13、16、20的标准设计所采用的梁高分别为0。9、1.0、1.1、1.3 梁肋宽度为1518cm 横隔梁可做成主梁高度的3/4 ，梁肋下部呈马蹄形加宽时，横隔梁延伸至马蹄的加宽处横隔梁的肋宽，通常采用1216 cm 主梁的翼板尺寸，通常做成变厚度的 翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/12 翼板厚度有两种处理方法 分别为8、6cm3、主梁钢筋构造可分为纵向主钢筋、架立钢筋、斜钢筋、箍筋、和分布钢筋 各自的作用及布置情况混凝土保护层厚度及焊缝的要求4、装配式主梁的连结构造借助横隔梁的接头使所有主梁联结成整体焊接钢板接头 螺栓接头 扣环接头-强度可靠，整体性好 如图：简支梁的联结方式三、钢筋混凝土简支梁的计算1、铁路桥面板（道碴槽板）的计算道碴槽板支承在主梁梁肋上面，每片梁上的内外侧道碴槽板，是按固结在梁肋上的悬臂梁计算道碴槽板承受的列车荷载按特种活载计，特种活载轴重经钢轨、枕木、道碴分布到道碴槽顶板上，特种活载轴重250KN自枕木底面向下按45度扩散，顺梁方向由于钢轨作用分布长度取1.2米，如果桥上采用木枕，枕木长2.5米，轨道下道碴厚度为0.32米（分布长度为2.5+2*0.32=3.14米），则列车活载强度为： 书49页 公式2、公路桥面板（行车道板）的计算行车道板的类型钢筋混凝土梁的行车道板是支乘在主梁和横梁上的，它的受力情况与支承条件和板的平面尺寸有关。 对于四边支承的矩形板，当其长边与短边之比大于或等于2时，为单向板，荷载的绝大部分沿短跨方向传递，因此只在短跨方向配置受力筋，而在长跨方向只要配置一些分布钢筋即可。 小于2的为双向板，设计时，需要按两个方向的内力分别配置受力钢筋，因此用钢量比较大，构造也比较复杂，目前已很少使用，此处不介绍。对于大于2的装配式T型梁桥，也有两种情况：悬臂板和铰接悬臂板车轮荷载在板上的分布书50页桥面板的有效工作宽度 桥面板的有效工作宽度与板的支承条件、荷载性质以及荷载位置有关系 公路桥规对单向板、悬臂板的有效工作宽度作了规定：书5051页几种类型行车道板内力的计算方法：书5153页荷载横向分布计算主要是针对公路桥梁的。公路桥梁一般由多片主梁组成，并通过一定的横向联结连成一个整体。当一片主梁受到荷载作用后，除了这片主梁承担一部分荷载外，还通过主梁间的横向联结把另一部分荷载传到其他各片主梁上去，因此对每个集中荷载而言，梁是空间受力结构。为了便于计算，设计中把它简化为平面梁元分析。如果能计算出任一位置的集中力沿桥横向分布给某梁的荷载力，这样就可以完全按平面问题求得某梁某截面的内力值。求出分布荷载力后，就可进行梁内力计算。荷载横向分布影响线定义：是指P=1在梁上作横向移动时，某主梁在同一纵向坐标上所分配到的不同荷载作用力。对荷载横向分布影响线进行最不利加载，就可求得车辆作用在桥上时，某主梁上可能分得最大荷载力Pi。将Pi除以车辆的轴重，称为荷载横向分布系数。几种常用的荷载分布影响线计算方法：1、杠杆原理法： 假定：适用情况：3种2、偏心受压法： 基本假定：适用情况：3、考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法：为了弥补偏心受压法的不足使用的一种方法，这一方法既不失偏压法之优点，又避免了结果偏大的缺陷。荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化：荷载横向分布系数与荷载沿桥跨方向的位置有关。近似的简便而实用的处理方法：主梁计算荷载计算：恒载和活载主梁内力计算：分为按承载能力极限状态和按正常使用极限状态计算，前者承以荷载组合系数。为设计主梁钢筋，需绘制梁的弯矩包络图和剪力包络图。故主梁内力一般需要计算跨中、L/4处的最大弯矩以及支座、跨中截面的最大剪力；如果主梁腹板是变厚度的，再加算厚度变化处的最大剪力。恒载内力按全桥满布均布荷载作用下的简支梁计算活载在主梁内产生的最大内力，可利用有关影响线和换算均布荷载进行计算，并计入 冲击系数。举例如下：要计算跨度为L的简支梁跨中截面活载作用下的最大弯矩值时，首先画出跨中截面弯矩影响线，然后根据加载长度及影响线最大纵坐标位置，在桥规或有关手册中查得活载的换算均布活载q或在影响线上进行最不利加载，则一片梁的跨中最大弯矩为：Mq=(1+u）qw m 预应力混凝土简支梁桥 由于混凝土抗拉强度低，受拉极限变形小，钢筋混凝土梁在荷载较小甚至在自重作用下受拉区混凝土就会出现裂缝。 在正常使用荷载作用下钢筋混凝土梁裂缝不应超过0.20.3mm,否则梁中钢筋将会受到严重锈蚀。由于钢筋混凝土梁在使用时受到裂缝宽度的限制，梁中钢筋应力较低，一般在100250MPa。因此钢筋混凝土梁不可能使用高强度钢材和高等级混凝土。同时，梁自重所占比例随跨度的增大而加大，所以钢筋混凝土梁的使用跨度受到了很大的限制。为解决梁的跨越能力，充分利用高强度钢材及高等级混凝土和提高梁的抗裂性能，必须采用预应力混凝土梁。同钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁的优点： 1、节约钢材 2、提高梁的抗裂性能，增强了梁的刚度和耐久性 3、可将梁的截面尺寸减到最小，从而减轻梁体自重，增大梁的跨越能 力。 4、弯起的预应力筋，其预剪力可以抵消部分荷载剪力，提高了梁的抗剪能力，可做成薄腹板梁。5、由于预应力梁在荷载作用下截面不开裂或者裂缝开展度较小，预应力钢筋的应力 变化幅度小，故可提高其耐疲劳性能。预应力混凝土梁的种类：后张法预应力简支梁、先张法预应力简支梁、部分预应力简支梁、预应力槽型梁、双预应力梁、预弯预应力梁等 预应力混凝土简支梁：主要介绍两种：装配式（分片式）预应力混凝土简支梁和组合梁1、装配式（分片式）预应力混凝土简支梁铁路和公路都各自有自己的标准设计图构造布置如图：截面尺寸的拟定：主要讲述截面效率指标为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸，下面按简支梁在预加力阶段和运营阶段上、下缘应力为零的前提来分析其截面的受力特点。如图在预加力阶段，当施加偏心预加力Ny时，随着梁的上弯梁内逐渐加入了自重弯矩，从应力图形分析，这意味着合力Ny逐渐上移。最后在预加力和自重弯矩Mg1的共同作用下，合力Ny移动了距离e 而达到了截面的下核点，截面上缘就达到零应力状态。在运营阶段，如果计及预加力损失Ny后截面内合力为Ny= Ny- Ny，则在后期恒载弯矩Mg2和活载弯矩Mp作用下，合力Ny将从下核点移至上核点，即移动了K=ku+ko的距离，此时截面下缘的应力刚好为零。从图中一式可以看出，偏距e实际上起了无偿抵消主梁自重的作用，而且 e大了，可以减小Ny，从而节约了预应力筋的数量。因此在截面设计中，应使截面的形心要高，这样才能加大偏距 e。这也说明了当跨度较大，自重较大时一般应该增大梁距采用较宽翼缘板的原因。从图中二式可以看出，截面核心距的大小体现了运营阶段承受荷载的能力，而且核心距K愈大预应力筋就愈节省。截面效率指标为：p=K/h取值比较大的截面较为经济，一般为0.450.5。在具体设计时，还要看g1/(g2+p) 的荷载比值和梁高 是否受限制来考虑。例如：对于自重相对较大的梁，宜采用T型或稍带马蹄的T型截面，而当后期恒载和活载较大时，甚至梁高又受限制时，就应采用下翼缘设宽肢的工形或箱型截面了。 装配式预应力混凝土梁的配筋特点 主要介绍纵向预应力筋布置如左图，6种常见布筋方式及各自的优缺点：重点内容1、全部主筋 直线布置，构造最简单，仅适用于先张法施工的小跨度梁。主要缺点是支点附近无法平衡的张拉负弯矩会在梁顶出现过高的拉应力，甚至遭致严重开裂。2、对于长度较大的后张法梁，如采用直线形预应力筋时，为了减少梁端负弯矩并节省钢材，将主筋在梁的中间截面处截断，将预应力筋在横隔梁处平缓的弯出梁体，以便进行张拉锚固。这种布置的主要优点是主筋最省，张拉摩阻力也小，但预应力筋没有充分发挥抗剪作用，且梁体在锚固处的受力和构造也较复杂。3、c、d两种布筋方式是目前预应力简支梁桥上采用最广的方式。各自的特点 。4、鱼腹梁5、串联梁，梁顶附近的直线筋是为了防止在安装过程中梁顶出现拉应力而布置的几种配筋方式的共同特点：主筋在跨中均靠近梁的下缘布置，以对混凝土施加的应力来抵消荷载引起的拉应力。束界图：以张拉和运营阶段的上下缘容许出现不大于规定拉应力值的部分预应力截面为例，按照对于截面效率指标同样的分析方法可知，从下限心点向下量取Mg1/Ny所得的曲线为索界下限，从上限点向下量取M/Ny所得的曲线为索界上限。这样，只要所布置的预应力筋的重心位于此界限以内，就能保证梁任何截面在各个受力阶段上下缘应力都不超过规定值。同理，也可绘出两个受力阶段受压区不超过容许值的相应索界线。由束界图可以看出，由于简支梁弯矩向着梁端逐渐减小，故束界图的上下限也逐渐上移，至支点处弯矩为零时，束界就是限心点。这就是必须将大部分预应力筋向梁端逐渐弯起的重要原因。减余剪力图在任意截面内，当预应力筋的预加力Ny具有倾角时，对于混凝土截面必然产生与荷载剪力相反的竖向反力，或称预剪力，它随角度的增大而增大，起弯的力筋愈多，朝着支点方向累积的预剪力值也愈大。由此可见，弯起的预应力筋显著抵消了梁内的荷载剪力，这样就大大减小了预应力混凝土梁内的剪应力，并进一步降低了腹板所承受的主拉应力。这也是要将预应力筋弯起的另一重要原因。纵向预应力筋的锚固：在先张法梁中，钢丝或者钢筋主要靠混凝土的握裹力锚固在梁体内，在后张法梁中，则通过各类锚具锚固在梁端或梁顶。其他钢筋的布置：预应力混凝土梁与钢筋混凝土梁一样，要按规定的构造布置箍筋、架立筋和纵向水平分布钢筋。由于预应力混凝土梁肋承受的主拉应力较小，一般可不设斜筋。在预应力混凝土简支梁中，有时为了补充局部梁段内强度的不足，有时为了满足极限强度的要求，为了更好的分布裂缝和提高梁的韧性等，可以将无预应力的钢筋与预应力筋协同配置，这样往往能达到经济合理的效果。如图：A图表示当梁中预应力筋在两端不便弯起时，为了防止张拉阶段在梁端顶部可能开裂而布置的受拉钢筋B图表示：对于自重比活载小的多的梁，在预加力阶段跨中部分的上翼缘可能会开裂而破坏，因而在跨中部分的顶部加设无预应力的纵向受力钢筋。C图表示：在跨中部分下翼缘内设置的钢筋，多半是在全预应力梁中为了加强钢筋混凝土承受预加压力的能力。D图表示：对于部分预应力梁也往往利用通长布置在下翼缘的纵向钢筋来补足极限强度的需要。 组合梁桥组合桥是由工字形主梁及其间的预制桥面板和现浇桥面板组成。 其他型式预应力混凝土简支梁简介一、部分预应力混凝土简支梁全预应力混凝土的概念及优缺点：部分预应力混凝土的概念：二、预应力混凝土铁路槽形梁是一种下乘式预应力混凝土铁路桥梁。与上乘式预应力混凝土铁路桥相比，槽形梁可大大降低建筑高度。当跨度越大时，建筑高度降低越显著，该类型桥适用于平原河网地区及城市立交。是三向预应力结构优缺点：三、整孔式预应力混凝土简支梁无渣无枕梁轨道标高的调整四、双预应力混凝土简支梁定义：适用情况：五、横向分块式预应力混凝土简支梁串联梁、横向集整干拼、胶拼、穿束张拉钢绞束六、预弯预应力混凝土简支梁工艺流程特点适用情况： 预应力混凝土简支梁的制造及架设一、制梁工艺简介：1、后张法预应力混凝土梁的制造施工过程：先灌注梁体混凝土并预留预应力筋孔道，混凝土达到一定强度后，在孔道中穿入预应力筋，并进行张拉，然后锚固，再拆去张拉设备。灌注梁体混凝土 预应力钢筋工作 预应力筋的张拉工作压浆 封端预应力筋孔道成形：制孔器可分为抽拔式和埋置式抽拔式最大优点是能够周转重复使用，经济而省钢材埋置式能使成孔均匀，摩阻力小，使用后不能回收，因而成本高和钢材耗用量大预应力筋的张拉工作：当梁体混凝土的强度达到设计强度的70%以上时，才可以进行穿束张拉预应力筋张拉时，应按顺序对称的进行，以防过大偏心压力导致梁体出现较大的侧弯现象。预应力筋的具体张拉程序和操作方法与所用的预应力筋形式、锚具类型和张拉机具有关 按千斤顶的构造特点分为锥锚式、拉杆式和穿心式等三种形式，分别介绍它们的张拉工艺、锥锚式千斤顶张拉工艺，如图、拉杆式千斤顶张拉工艺，如图、穿心式千斤顶张拉工艺，如图 孔道压浆是为了保护预应力筋不致锈蚀，并使力筋与混凝土梁体粘结成整体，从而既能减小锚具的受力，又能提高粱的承载能力、抗裂性能和耐久性。孔道压浆用专门的压浆泵进行，压浆时要求密实、饱满，并应在张拉后尽早完成。压浆工艺有一次压注法和二次压注法孔道压浆后应立即将梁端水泥浆冲洗干净，并将端面混凝土凿毛，绑扎端部钢筋网进行混凝土浇筑，即为封端。 2、先张法简支梁的制造工艺：先张法的制梁工艺是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，将其锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度时，逐渐将预应力筋放松，这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与混凝土之间的粘结作用，使混凝土获得预压应力。先张法施工可采用台座法和机组流水法。介绍常用的台座法台座是先张法生产中的主要设备之一，要求有足够的强度和稳定性。台座按构造形式不同，可分为墩式和槽式两类墩式台座靠自重和土压力来平衡张拉力所产生的倾覆力矩，并靠土壤的反力和摩擦力抵抗水平位移。使用在地质条件良好，台座张拉线较长的情况。台座由台面、承力架横梁和定位钢板等组成。如图槽式台座当地质条件较差，台座又不很长时，可采用槽式台座台座由台面、传力柱、横梁、横系梁等组成。传力柱和横系梁一般用钢筋混凝土做成，其他部分与墩式台座的相同。如图工艺流程：制作台座 初调应力 整体张拉 灌注混凝土 钢绞线整体放松 调离台位、封端预制梁的架设铁路桥常用胜利型架桥机 如图主导思想和技术要求：此外还有一些常用的其他架桥方法：如图1、自行式吊车架梁2、跨墩门式吊车架梁3、摆动排架架梁4、移动支架架梁5、浮吊船架梁6、自行式吊车桥上架梁7、钓鱼法架梁简支梁的架设，不外乎起吊、纵移、横移、落梁等工序 混凝土连续体系梁桥一、概述连续梁桥具有变形小、结构刚度大、行车平顺、伸缩缝少、养护简易抗震能力强等优点，跨度覆盖范围很大，是除简支梁外应用最广的一类桥梁1、连续体系梁的结构类型按跨度分类：按立面布置的构造分类：按施加预应力情况分类：2、连续体系梁的一般特点：边、中跨比，由于超静定结构的赘余约束作用，连续梁比简支梁相比具有较高的刚度和较小的变形量。连续梁多数只有一排支座，墩帽尺寸 比较小新型的施工方法二、连续体系梁桥的构造1、横截面形式：板式、肋式、箱型截面箱型截面是连续体系梁中最常用的截面形式。其特点：2、预应力筋构造预应力钢筋与锚具纵向主筋的布置方式纵向预应力筋的类型：临时束、永久束、后期束纵向预应力筋的布置：纵向预应力筋的布置不仅与结构形式有关，而且与施工方法、施工内力有很大的关系，最终取决于施工和运营阶段的内力分布，常用的布筋方式：连续配筋和分段配筋两大类。各自的适用情况纵向预应力筋在箱梁截面上的布置应遵循的原则：5点横向和竖向力筋的布置3、合拢段构造合拢段施工实现结构体系转换，是悬臂法施工技术一道非常关键的工序。为保证工程质量，从合拢段混凝土开始浇筑直到混凝土达到设计强度并张拉跨中断预应力筋前，既要保证新浇混凝土不承受任何外力，又要使合拢段所连接的梁体在各种因素影响下变形协调，设计和施工都必须采取相应措施，具体如下：5点三、连续体系梁桥的设计结构形式的确定与施工方法是密切相关的，不同的施工方法对预应力筋的布置要求不同，因此，在确定桥梁构造的同时，必须涉及施工方法和条件。具体的结构形式如下：1、等高度连续梁桥2、变高度连续梁桥如跨度较大，采用等高度梁，其受力是不合理和不经济的，因为增大的截面势必引起自重的增加，由此构成恶性循环。改用变高度结构性时候，加高了支点处梁高，减小了跨中梁高，这样使得最大弯矩截面位于其自重对整个结构自重弯矩影响最小的部位，此时加大支点梁高能获得很好的经济效益，扩大跨越能力。问题：为什么加大支点处梁高是合理的？3、连续刚构体系梁桥是指部分墩梁固结的连续体系梁桥。利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向变形。在大跨高墩中比较适合。常用形式：双肢薄壁墩4、V形墩连续梁桥5、桁架连续梁桥桁架梁（混凝土）的特点连续梁尺寸的拟定：自学四、结构内力与配筋计算概述预加力对结构的作用吻合束与线性变换原理五、混凝土连续体系梁桥施工普通钢筋混凝土连续梁采用现浇法预应力混凝土连续梁桥采用节段法。悬臂施工法是节段法中发展较早，应用较广的一种施工方法。悬臂法分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法此外还有顶推法、逐孔架设法、移动模架法这些方法的主要特点：梁体分节段施工，桥梁经若干施工过程后，形成设计的结构体系，在施工过程中往往存在体系转换问题。如预应力混凝土连续梁是由简支梁、悬臂梁或少跨连续梁经过体系转换而形成最终的连续梁。1、悬臂浇筑法定义、工序、挂篮：形式、作用悬浇工艺临时固结措施2、悬臂拼装法定义、块件预制、拼装方法及接缝处理、悬拼方法上述两种方法各自的优缺点3、顶推法工艺六、混凝土刚架桥概述门形刚架结构具有的特点斜腿刚架T形刚构 第三篇 拱桥一、概述拱桥的特点及应用：拱桥的分类：本章主要介绍有推力的上乘式空腹无铰钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥。二、钢筋混凝土拱桥构造：拱桥的主要组成，如图主拱结构：主拱有拱肋、拱圈之称。两者称呼的区别是后者截面宽度远大于高度，接近桥面宽。根据跨度和荷载的不同，拱圈可以是矩形或者箱形截面；拱肋则有矩形工字形或箱型截面。拱上结构：实腹式拱上结构填料用量多、重量大，大中跨径拱桥均采用空腹式空腹式拱上结构由桥面系与横墙或立柱构成。如图拱桥墩台型式：如图拱桥桥台的型式：如图三、钢管混凝土拱桥构造钢管混凝土拱桥的特点：在钢管拱合拢后，在其内填充混凝土，使两者共同工作，钢管壁对混凝土的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，而内填的混凝土又提高了钢管壁受压时稳定性及其抗腐蚀性；在施工方面，空心钢管作为劲性骨架和模板，施工吊装重量轻，进度快，便于无支架吊装或转体施工钢管混凝土拱对钢管制造，安装要求高，钢管内灌注混凝土要注意其密实性，钢管外表面要做防锈蚀处理。主拱结构钢管混凝土拱桥在设计和施工上有两大方向：内灌和外包两种拱上结构特点：四、拱桥的设计与计算拱桥总体布置设计：确定拱桥各部分标高及主拱矢跨比桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、拱脚标高的确定方法：失跨比 的合理选择：不等跨分孔的处理：1、采用不同的失跨比2、采用不同的拱脚标高 3、调整拱上建筑的恒载重量 4、采用单向受力墩（制动墩） 拱轴线形式选择拱轴线的基本原则：使它尽量与荷载的压力线相吻合，以减小主拱截面弯矩不可能找出一条拱轴曲线，使它在所有荷载情况下均与压力线吻合。通常采用不考虑弹性压缩的恒载（也有采用恒载加一般活载）压力线作为拱轴线。1、实腹拱拱轴线2、空腹拱拱轴线五、拱桥施工主拱施工方法主要有三种：就地灌注或砌筑、无支架吊装、转体施工1、无支架吊装 如图2、转体施工近十几年发展起来的一种施工方法，分为平转和主转两种方式 如图 第四章 斜拉桥与悬索桥一、斜拉桥与悬索桥的特点与发展特点：依靠固定于索塔的斜拉索或主缆支承梁跨，梁似多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索或吊索的间距有关。它们适用于大跨、特大跨桥梁。