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建筑知识竞赛相关材料第一部分道路与桥梁基本知识一、 考试大纲与知识点了解：路基的基本组成和横断面形式；路面结构层次的划分；路基、路面应满足的基本要求；桥梁的组成及按结构和力学特性的分类；桥梁施工方法的选择。熟悉：道路、桥梁设计的基本知识；路基标高、压实度、松铺厚度的概念；桥梁布置和结构的相关术语；机械化施工所需的配套设备；公路工程技术标准。掌握：不良工程地质和不良水文地质的判断方法；施工质量试验频率及取样方法；质量检验评定标准；特大桥、大桥、中桥、小桥的分类标准。1高等级公路的组成一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成。(1)路基工程公路路基主要包括路基体、边坡、边沟及其他附属设施等几个部分。(2)路面工程路面通常由路面体、路肩、路缘石及中央分隔带等组成。其中路面体在横向又可分为行车道、人行道及路缘带。路面体按结构层次自上而下可分为面层、基层、垫层或联结层等。(3)桥隧工程包括桥梁、涵洞、通道和隧道等。(4)交通工程设施交通工程设施包括安全设施、管理设施、服务设施、收费设施、供电设施等内容。1)安全设施。安全设施是整个交通工程系统的最基本部分，主要有标志、标线、视线诱导标、护栏、隔离栅、防眩设施、照明设施等。2)管理设施。主要包括控制、监视、通信、数据采集处理设施。3)服务设施。主要指服务区、加油站、公共汽车停靠站等。4)收费设施。主要指收费站等。5)供电设施。是为了使整个交通工程系统正常运行而设置的配套设施。6)环保设施。主要是指为减少公路交通环境污染而设计的声屏墙、减噪路面、绿化工程及公路景观等。2路基、路面应满足的基本要求(1)路基路面应根据公路功能、公路等级、交通量，结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时路面面层应满足平整和抗滑的要求。(2)路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。(3)高速公路、一级公路宜采用浅挖、低填、缓边坡的路基断面形式。(4)通过特殊地质和水文条件的路段，必须查明其规模及其对公路的危害程度，采取综合治理措施，增强公路防灾、抗灾能力。(5)高速公路、一级公路路面不宜分期修建，但位于软土高填方等工后沉降较大的局部路段可按一次设计分期实施的原则实施。(6)路基高度设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时考虑地下水、毛细水和冰冻的作用，不使其影响路基的强度和稳定性。沿河及受水浸淹的路基边缘标高，应高出设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。(7)路堤基底应清理和压实。基底强度、稳定性不足时，应进行处理，以保证路基稳定减少工后沉降。(8)路基压实度(见表18-1)。路基压实度表18-1填挖类别 路床顶而以下深度 路 基 压 实 度 () (m) 高速公路、一级公路 二级公路 三级公路、四级公路 零填及挖方 00.30 94 00.80 96 95 00.80 96 95 94 填 方 0.801.50 94 94 93 1.50 93 92 90 （9）路基防护应根据公路功能，结合当地气候、水文、地质等情况，采取相应防护措施保证路基稳定：1)路基防护应采取工程防护与植物防护相结合的防护措施，并与景观相协调。2)深挖高填路基边坡路段，必须查明工程地质情况，针对其工程特性进行路基防护设计。对存在稳定性隐患的边坡应进行稳定性分析，采用加固、防护措施。3)沿河路段必须查明河流特性及其演变规律，采取防止冲刷路基的防护措施。凡侵占改移河道的地段必须做出专门防护设计。(10)路面设计标准轴载为双轮组单轴100kN。(11)路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层材料宜采用水稳性好的粗粒料或各种稳定类粒料。(12)路基路面排水应符合以下规定：1)路基、路面排水设计应综合规划合理布局，并与沿线排灌系统相协调，保护生态环境，防止水土流失和污染水源。2)根据公路等级，结合沿线气象、地形、地质、水文等自然条件，设置必要的地表排水、路面内部排水、地下排水等设施，并与沿线排水系统相配合，形成完整的排水体系。3)特殊地质环境地段的路基、路面排水设计，必须与该特殊工程整治措施相结合，进行综合设计。(13)路面面层类型的选用(见表18-2)。 面 层 类 型 适 用 范 围 沥青混凝土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路 水泥混凝土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路 沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处治 三级公路、四级公路 砂石路面 四级公路 3桥涵的技术要求(1)一般规定1)桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。2)特大、大桥桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段，不宜选择在断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质地带。3)桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则，并考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素。4)桥涵的设置应结合农田基本建设考虑排灌的需要。5)特殊大桥宜进行景观设计；上跨高速公路、一级公路的桥梁应与自然环境和景观相协调。6)桥梁结构应考虑桥面铺装进行综合设计。桥面铺装应有完善的桥面防水、排水系统。7)采用标准化跨径的桥涵宜采用装配式结构，机械化和工厂化施工。(2)桥涵分类规定(见表183)。桥涵分类表18-3桥涵分类 多孔跨径总长上(m) 单孔跨径ix(m) 桥涵分类 多孔跨径总长工(m) 单孔跨径iK(m) 特大桥 L1000 LK150 小 桥 8L30 5Lk20 大 桥 100乙名1000 40LK150 涵 洞 LK5 中 桥 30L100 20LK40 注：1单孔跨径系指标准跨径；梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度；2管涵及箱涵不沦管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞；3标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准；涵洞以净跨径为准。(3)桥梁全长：有桥台的桥梁应为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；无桥台的桥梁应为桥面系长度。4施工机械(1)施工机械的作用 施工机械的大量使用，可以提高机械化施工水平，加快工程进度，提高工程质量，缩短工期和减轻劳动强度。 (2)施工机械的选型和组合原则 1)施工机械的选型一般性机械的选定条件 一般性机械选定的原则是： a能适应工地的土质、地形； b能满足工程质量要求； c在保证质量的前提下，不影响和损坏附近建筑物； d能高效率地完成需要的工作量； e机械运转费少而施工成本低； f容易进行运转、维修，可靠性高； s自动化程度高； h安全而又不会污染环境； i易于筹办，便于转移。 特殊性机械的选定根据施工需要，必须引进特殊机械时，除了一些一般性原则外，还应考虑以下几点： a有无可代替的其他施工方法； b引进特殊机械后能否具备经营管理的能力并能充分发挥特效； c能否成为今后新施工方法的典型。 2)施工机械的组合 为了使组合的每台机械都能在施工中发挥最大效率，机械造型配套应符合下列要求： 在规定施工期内，机械应完成给定的工作量； 要充分利用主机的生产能力； 主体机械与辅助机械以及运输工具之间，各机械的工作能力要保持平衡，使机组得到合理地配合和使用； 全套机械设备最低经营费用要进行比较和核算。B313000 桥梁工程B313010 桥梁的组成、分类及施工技术B313011 掌握桥梁的组成和分类一、桥梁的组成(一)桥梁的五“大部件”与五“小部件” 1五“大部件”包括：桥跨结构；支座系统；桥墩；桥台；墩台基础 2五“小部件”包括：桥面铺装(或称行车道铺装)；排水防水系统；栏杆(或防撞栏杆)；伸缩缝；灯光照明。 (二)相关尺寸术语名称1净跨径：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l0表示。对于拱式桥，净跨径是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。 2总跨径：是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径()，它反映了桥下宣泻洪水的能力。 3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，用l表示。拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线，计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。 4桥梁全长简称桥长：是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，用L表示。对于无桥台的桥梁为桥面自行车道的全长。 5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面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。 6桥下净空高度：是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示。它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。 7建筑高度：是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，与通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。 8净矢高：是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之间连线的垂直距离，f0表示；计算矢高：是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之间连线的垂直距离，用f表示。9矢跨比：是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高f与计算跨径l之比(f/l)，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。 二、桥梁的分类 (一)桥梁的基本体系 按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥四种基本体系，其他还有几种由几种基本体系组合而成的组合体系等。1梁式体系梁式体系是古老的结构体系。梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩，使梁跨内的内力分配更合理，以同等抗弯能力的构件断面就可建成更大跨径的桥梁。 2拱式体系 拱式体系的主要承重结构是拱肋(或拱箱)，以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料(石、混凝土与钢筋混凝土)来修建。拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。拱是有水平推力的结构，对地基要求较高，一般常建于地基良好的地区。 3刚架桥 刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁(或板)与承压的下部柱(或墩)整体结合在一起的结构。由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。刚架分直腿刚架与斜腿刚架。刚架桥施工较复杂，一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥。 4悬索桥 就是指以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造是：缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。其受力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩。传力途径简捷、明确。悬索桥的特点是：构造简单，受力明确；在同等条件下，跨径愈大，单位跨度的材料耗费愈少、造价愈低。悬索桥是大跨桥梁的主要形式。 5，组合体系 (1)连续钢构：连续钢构是由梁和钢架相结合的体系，它是顶应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展起来的一种新体系。 (2)梁、拱组合体系：这类体系中有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。 (3)斜拉桥：它是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。 (二)桥梁的其他分类 1按用途划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、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)。 2按桥梁全长和跨径的不同，分为特大桥、大桥、中桥和小桥。 3按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋棍凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。 4按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥(立体交叉)、高架桥和栈桥。 5按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。2B313012掌握桥梁基础施工技术 一、桥梁基础分类桥梁基础分为：刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等，其中桩基础又包括沉入桩、灌注桩。二、适用条件 1刚性基础：适用于各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。 2桩基础：按施工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩。其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。 (1)沉桩：锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土。桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油机锤、液压锤等。可根据土质情况选用适用的桩锤；振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；射水沉桩法适用在密实砂土，碎石上的土层中。用锤击法或振动法沉桩有困难时，可用射水法配合进行；静力压桩法在标准贯入度N1.0s）的结构可以适用“等位移法则”，即弹性体系与弹塑性体系的最大位移反应总是基本相同的；而对于中周期（指弹性周期且0.12sT0.5s）的结构，则适用于“等能量法则”，即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。之所以存在上诉规律，我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先，通过人为措施可以使结构具有一定的延性，即结构在外部作用下，可以发生足够的非线性变形，而又维持承载力不会下降的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时，不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌，从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次，作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变性能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。2我国现行抗震设计规范中的不足之处抗震规范规定，我国的抗震设防目标必须坚持“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，而建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。丙类建筑应属于甲、乙、丁类以外的一般建筑，地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。我们知道，一栋建筑在大震下能否不倒，已经不是看其承载力的大了了，而是看它的延性是否能够到达设计要求。由上面的建筑物抗震类别划分可以看出，我们对甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次从高到低的，此时，结构的延性实际上是由其抗震措施来决定的，现以一栋乙类建筑和丙类建筑为例：表1设防烈度 抗震措施烈度 实际延性6 7（6） 低7 8（7） 中等8 9（8） 稍高9 比9度高（9） 高说明：在抗震措施烈度中，括号外为乙类建筑，括号内的为丙类建筑。由表1可以看出，如果按规范设计，就可能会出现9度（设防烈度）下的丙类建筑的延性比7度（设防烈度）下的乙类建筑延性还要高的情况出现，而根据上面所述的R-T理论关系的研究可以知道，当R取值不变时，对结构的延性要求也应该是不变的，与处在什么烈度区没有关系，如果R-T理论关系的研究结果是正确的，那么我国规范对甲、乙、丙三类建筑的要求就存在概念性矛盾。我国取R3.33，与国外规范相比较，我们对乙类和丙类建筑的是比较合理，而对于甲类建筑则过于偏松，对丁类建筑过于严格了。目前，国际上逐步形成了一套“多层次，多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为：工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态，非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为：损伤出现（damageonset）、正常运作（operational）、能继续居住（countinuedoccupancy）、可修复的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标，比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标基本目标（常遇地震下完全正常运作，少遇地震下正常运作，罕遇地震下保证生命安全，极罕遇地震下接近倒塌，相当与中国的丙类建筑）、必要目标（少于地震下完全正常运作，罕遇地震下正常运作，极罕遇地震下保证生命安全，相当与中国的乙类建筑）、对安全其控制作用的目标（罕遇地震下完全正常运作，极罕遇地震下正常运作，相当与中国的甲类建筑），目前中国正在进行用地震动参数区划分图代替基本烈度区画图的工作。对重要性不同的建筑，如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑，应该按较高的性态目标设计。此外，也可以针对业主对建筑提出的不同抗震要求2钢筋混凝土结构的核心抗震措施我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的基本上是“高延性要求”，也就是要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力，对于有较高延性要求的钢筋混凝土结构必须使用能力设计法进行有关设计。“能力设计法”的要求是在设计地震力取值偏低的情况下，结构具有足够的延性能力，具体做法是通过合理设计使柱端抗弯能力大于梁端从而使结构在地震作用下形成“梁铰机构”，即塑性变形或塑性铰出现在比较容易保证具有较大延性能力的梁端；通过相应提高构件端部和节点的抗剪能力以避免构件发生非延性的剪切破坏。其核心是：（1）“强柱弱梁”措施：主要是通过人为增大相对于梁的抗弯能力，使塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端，让结构在地震引起的动力反应中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，通过框架梁的塑性变形来耗散地震能量。“强柱弱梁”措施是“能力设计法”的最主要的内容。根据对构件在强震下非线线动力分析可知，强震下，由于构件产生塑性变形，因此可以耗散部分地震能量，同时根据杆系结构塑性力学的分析知道，在保证结构不形成机构的要求下，“梁铰机构”或“梁柱铰机构”相对与“柱铰机构”而言，能够形成更多的塑性铰，从而能耗散更多的地震能量，因此我们需要加强柱的抗弯能力，引导结构在强震下形成更优、更合理的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。这一套抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。这两种思路都承认应该优先引导梁端出塑性铰，但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有分歧。新西兰追求理想的梁铰机构，规范中底层柱的弯距增大系数比其它柱的弯距增大系数要小一些，这么做的