桥梁工程复习题1.pdf

1 1 桥梁的组成桥梁的组成 桥梁一般组成 依据功能划分 上部结构 桥跨结构 上部结构 桥跨结构 跨越障碍的主要结构 直接承担桥面上各种车辆 行人的荷载 下部结构 桥墩 桥台及其基础 下部结构 桥墩 桥台及其基础 支承上部结构 传递上部传来的荷载 挡住路堤的土 将桥梁结构的反力传递到地基 附属设施附属设施包括桥面铺装 排水防水系统 锥形护坡 护岸 导流结构物 支座支座 保证桥梁的温差伸缩 明确各部分的作用作用 2 2 主要名称和尺寸主要名称和尺寸 水位水位 低水位低水位 枯水季节的最低水位 高水位高水位 洪峰季节的最高水位 设计水位设计水位 按规定设计洪水频率算得的水位 通航水位通航水位 能保持船舶正常航行的水位 跨径跨径 净跨径净跨径 l0 设计水位上相邻两个桥墩 或墩与桥台 之间的净距 总跨径总跨径 桥梁孔径 l0 各孔净跨径的总和 反映桥下泄洪能力 计算跨径计算跨径 L0 桥梁结构相邻两个支座中心之间的距离 力学计算 标准跨径标准跨径 Lk 单孔跨径 墩 墩中距或墩中 台背胸墙 前缘 桥梁全长桥梁全长 简称桥长 L 两桥台侧墙或八字墙尾端间的距离 无桥台的桥梁为桥面系长度 高度高度 桥梁高度 桥高 桥梁高度 桥高 H1 桥面 低水位或桥面 桥下线路路面 桥下净空高桥下净空高度度 H 设计洪水位 或设计通航水位 桥跨结构下缘 建筑高度建筑高度 h 行车路面 桥跨结构最下缘 容许建筑高度容许建筑高度 桥面 通航净空顶部 3 桥梁的分类桥梁的分类 1 按桥梁用途来划分 按桥梁用途来划分 公路桥 铁路桥 公铁两用桥 农桥 人行桥 运水桥 渡槽 其它专用桥梁 如通过管路 电缆等 2 按跨径大小分类 按跨径大小分类 依据我国 公路工程技术标准 JTG B01 2003 特大桥 大桥 中桥 小桥 3 按主要承重结构所用的材料来划分 按主要承重结构所用的材料来划分 木桥 钢桥 圬工桥 包括砖 石 混凝土桥 钢筋混凝土桥 预应力钢筋混凝土桥 结合梁 桥 钢管混凝土拱桥 4 按跨越障碍的性质分 按跨越障碍的性质分 跨河桥 跨线桥 立交桥 高架桥和栈桥 5 按行车道的位置划分 按行车道的位置划分 上承式 视野开阔 但建筑高度相对较大 下承式 建筑高度小 视野较差 中承式 兼有前两者的优缺点 6 按跨越方式 是否固定 分为 按跨越方式 是否固定 分为 固定桥 活动桥 又称开启桥或开合桥 分平转 立转或升降 浮桥 漫水桥 7 按施工方法 按施工方法 整体施工桥梁 上部结构一次浇筑而成 节段施工桥梁 上部结构分节段组拼而成 8 按结构体系划分 按结构体系划分 梁式桥 拱式桥 刚架桥 悬索桥 斜拉桥 组合体系桥梁 4 4 桥梁设计基本要求桥梁设计基本要求 p28 p28 1 使用上的要求 2 经济上的要求 3 结构尺寸和构造上的要求 4 施工上的要求 5 美观上的要求 5 5 设计资料调查设计资料调查 p29 p29 1 调查桥梁的使用任务 2 测量桥位附近的地形 3 探测桥位的地质情况 4 调查和测量河流的水文情况 5 调查当地建筑材料的来源 水泥 钢材的供应情况以及运输情况 6 调查了解施工单位技术水平 施工机械等装备水平 7 调查收集气象资料 8 调查新建桥位上 下游有无老桥 其桥型布置及使用情况等 6 6 设计程序设计程序 初步设计 技术设计 施工图设计 三阶段设计 初步设计 施工图设计 二阶段设计 施工图设计 一阶段设计 7 7 桥梁纵断面设计 桥梁纵断面设计 p31p31 1 桥梁总跨径的确定 2 桥梁的分孔 3 桥道高程的确定 4 纵坡的确定 8 8 桥梁横断面设计 桥梁横断面设计 p34p34 横截面布置形式 包括主梁截面形式 主梁间距 截面各部尺寸等 9 9 将作用分为 永久作用 可变作用和偶然作用三类 将作用分为 永久作用 可变作用和偶然作用三类 1 永久作用 恒载 在设计使用期内 其作用位置和大小 方向不随时间变化 或其变化与 平均值相比可忽略不计的作用 2 可变作用 活载 在设计使用期内 其作用位置和大小 方向随时间变化 或其变化与平 均值相比不可忽略不计的作用 3 偶然作用 地震作用 船舶漂流物的撞击作用 汽车撞击 新 桥规 的规定 1 汽车荷载 1 汽车荷载等级和组成 分为两个等级 公路 级和公路 级 各级公路桥涵的汽车荷载等级 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 汽车荷载等级 公路 I级 公路 I级 公路 II级 公路 II级 公路 II级 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成 桥梁结构的整体计算采用车道荷载 桥梁结构的局部加载 涵洞 桥台和挡土墙土压力等的计 算采用车辆荷载 车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加 车道荷载车道荷载的计算图式 车辆荷载车辆荷载 多车道桥梁上的汽车荷载应考虑横向折减 当桥涵设计车道数大于2时 由汽车荷载产生的效应应按表4 3 1 4规定的横向折减系数进行折减 但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应 横向布置设计车道数横向布置设计车道数 3 4 5 6 7 8 横向折减系数横向折减系数 0 78 0 67 0 60 0 55 0 52 0 50 施加于长跨桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减 当桥梁计算跨径L0 150m时 应按表4 3 1 5规 定的纵向折减系数进行折减 10 钢筋混凝土与预应力混凝土简支梁桥 钢筋混凝土与预应力混凝土简支梁桥 1 装配式梁桥与整体式梁桥相比 优点如下 p47 形式尺寸标准化 预制生产工厂化 上下施工工期短 节省耗材模支架 2 钢筋混凝土梁桥的特点 优点是就地取材 工业化施工 耐久性好 适应性强 整体性好以 及美观 缺点是结构的自重大 占全部荷载的30 60 大大限制了钢筋混凝土简支梁桥的跨越 能力 合理最大跨径20m左右 3 预应力混凝土梁桥的特点p48 有效利用高强材料 节省钢材30 40 跨径越大 节 省越多 全截面参与工作 刚度大 高度小 具备集成整体技术 11 简支梁桥的主要类型及适用情况 简支梁桥的主要类型及适用情况 1 板桥 构造简单 施工方便 而且建筑高度较小 缺点跨径不宜过大 2 肋板式梁桥 肋与肋之间处于受拉区域的混凝土得到很大程度的挖空 显著减小了结构自重 充分利用了扩展 的混凝土桥面板的抗压能力 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 结构构造与受理性能达到理想的配合 3 箱形梁桥 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混凝土受压区 在一定的截面面积 下能够获得较大的抗弯惯矩 而且抗扭刚度也比较大 在偏心活载作用下各梁肋的受力比较均匀 12 桥面铺装的作用和类型桥面铺装的作用和类型p52 桥面铺装也称行车道铺装 其作用是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 并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用 桥面铺装类型 普通水泥砼或沥青砼铺装 防水砼铺装 具有贴式防水层的水泥砼或沥青砼 铺装 13 桥面伸缩缝的作用和类型桥面伸缩缝的作用和类型p55 为了保证桥跨结构在气温变化 活载作用 砼收缩徐变影响下按静力图示自由变形 需要使 桥面在两端梁之间以及梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝 变形缝 作用不但要保证梁能 自由变形 而且要使车辆在设缝处能平顺的通过和防止雨水 垃圾泥土等渗入阻塞 类型 U形锌铁皮式伸缩缝 跨搭钢板式伸缩缝 橡胶伸缩缝 14 斜板桥的受力性能斜板桥的受力性能p67 1 荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势 2 各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述 3 在均布荷载作用下 当桥轴线方向的跨长相同时 斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小 跨 内纵向最大弯矩或最大应力的设置 随着斜交角 的变大而自中央向钝角方向移动 4 斜板桥的跨中横向弯矩比正桥的要大 可以认为横向弯矩增大的量 相当于跨径方向弯矩 减小的量 1515 桥面板的作用桥面板的作用 1 直接承受车辆轮压 2 保证梁的整体作用 3 将活载传于主梁 桥面板桥面板的类型 的类型 四边支承板 单向板 la lb 2 长跨方向只配分布钢筋 双向板 la lb 2 双向均按内力配置受力钢筋 1616 桥梁桥梁预拱度 预拱度 通过施工时预设的反向挠度来抵消恒载挠度 使竣工后的桥梁达到理想的设计线形 预拱度的 大小 通常取全部恒载加一半活载所产生的竖向挠度值 桥面基本上接近直线状态 1717 车轮荷载在板上的分布 车轮荷载在板上的分布 1 将轮压作为分布荷载处理 2 将车轮与桥面的接触面看作a1 b1的矩形面积 3 对混凝土或沥青面层 荷载偏安全地假定呈45o角扩散 4 作用于桥面板的矩形荷载压力面的边长为沿纵向 沿横向 局部分布荷载 汽车 1818 桥面板的荷载分布宽度 桥面板的荷载分布宽度 板在局部分布荷载p的作用下 与其相邻的部分板带共同参与工作 故在桥面板的计算中 应确 定板的有效工作宽度 或称荷载有效分布宽度荷载有效分布宽度 a 将总弯矩M按单宽板条弯矩峰值mxmax均匀分布的分 布宽度 maxmaxxx x m M m dxm a x m 单位宽度上弯矩集度 dxmM x 总弯矩 1919 内力包络图 内力包络图 如沿梁轴的各个截面处 将所采用的控制设计内力值按适当的比例尺绘 成纵坐标 连续这些坐标点而绘成的曲线 2020 荷载横向分布 荷载横向分布 荷载在横向对各片主梁的分配 荷载横向分布系数荷载横向分布系数m m 在移动荷载作用下 某指定板在横向承担的最大荷载是轴重的多少 倍 2121 合理拱轴线 合理拱轴线 一定荷载作用下 使拱内无弯矩 无剪力的拱轴线 2222 联合作用 联合作用 拱桥通常为超静定的空间结构 当活载作用于桥跨结构时 拱上建筑参与 主拱圈受力 共同承受活载的作用 这种现象被称为 拱上建筑与拱的联合作用 2323 桥面连续 桥面连续 将简支上部结构在其伸缩缝处施行铰接 缝处的桥面部分应有适应车辆荷 载作用所需的柔性 在竖向荷载作用下的变形为简支体系 纵向水平力时为连续体系 2424 拱桥拱轴线型 拱桥拱轴线型 圆弧形 抛物线 悬链线 2525 选择拱轴线的原则 选择拱轴线的原则 根据砼恒载比重大的特点 实际上一般都采用恒载压力线作为 拱轴线 恒载作用越大 这种选择就越合理 2626 斜拉桥斜拉索布置形式 端锚索 辅助墩的作用 斜拉