北交大桥梁方向实习报告.doc

北京交通大学土建学院土木工程桥梁认知实习报告北京交通大学土建学院土木工程桥梁方向认知实习报告 班级：土木1208班 姓名：XX 学号：XX 实习时间：2014.7.811实习安排：本次桥梁方向认识实习由文永奎老师带队，先后认识观察讲解了卢沟桥，永定河附近铁路桥、高铁桥，13号线轻轨桥及沿途部分桥梁。实习准备： 为了对此次桥梁实习有更为直观、深入的认识，在实习前进行部分知识的了解。 桥梁指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。大部件包括：(1)桥跨结构(或称桥孔结构，上部结构)；(2)支座系统；(3)桥墩；(4)桥台；(5)墩台基础。小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件，过去称为桥面构造。包括(1)桥面铺装；(2)防排水系统；(3)栏杆；(4)伸缩缝；(5)灯光照明。 桥梁大致可以分为以下几个类型:以主要的受力构件为基本依据，可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。 梁式桥：主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土，多用于中小跨径桥梁。简支梁桥合理最大跨径约20米，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70米。优点：采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。缺点：结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。拱式桥：拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢筋砼，适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有，目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为170米。优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。缺点：由于它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价；在平原区修拱桥，由于建筑高度较大，使两头的接线工程和桥面纵坡量增大，对行车极为不利。刚架桥：是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁，支柱与主梁共同受力，受力特点为支柱与主梁刚性连接，在主梁端部产生负弯矩，减少了跨中截面正弯矩，而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼，适宜于中小跨度，常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况，如立交桥、高架桥等。优点：外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量少。缺点：基础造价较高，钢筋的用量较大，且为超静定结构，会产生次内力。斜拉桥：梁、索、塔为主要承重构件，利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承，减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索，再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。优点：梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚锭构造；便于无支架施工。缺点：由于是多次超静定结构，计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且技术要求严格。悬索桥：主缆为主要承重构件，受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆，再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材，适宜于大型及超大型桥梁。优点：由于主缆采用高强钢材，受力均匀，具有很大的跨越能力。缺点：整体钢度小，抗风稳定性不佳；需要极大的两端锚锭，费用高，难度大。在实习中我们主要看的有石拱桥、铁路钢架桥、高铁高架桥、城铁轻轨桥，由于条件限制，我们找不到适合的斜拉桥、悬索桥，在实习结束后自行查找资料作进一步认识。实习内容：一：卢沟桥 （1）卢沟桥简介 实习当天恰为七七事变周年纪念第二天，开讲伊始文老师介绍了卢沟桥的历史和文化意义及其它我国古代著名桥梁。 卢沟桥历经800多年风雨，依然屹立，我们可以看到桥身完好，桥上狮子形态各异，兼具美观和实用，是我国多拱桥的代表作之一。卢沟桥不仅有悠久的历史还因1937年于此爆发的全面侵华战争而文明，是中华民族宝贵的文化符号。 卢沟桥为桥身全部都用白石，全长二百多米，面宽75米，是北京最古老的拱桥之一。由十座桥墩、11个半圆形石拱组成，每个石拱长度不一，路面平坦，几乎与河面平行。每两个石拱之间有石砌桥墩，把11个石拱联成一个整体，是一座联拱石桥。 （2）相关专业知识 在卢沟桥侧面可观察到桥身整体，由此前学过的结构力学知识可知：拱在垂直荷载作用下，自身承受压力。相连的拱之间互相推挤，同时将竖直荷载传递到桥墩。这种结构虽然美观，但是拱桥是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价可以看到在迎水方向桥墩处突出部分，其作用是在冰冻开裂时和洪水期减轻冰或水对桥墩冲击和强烈冲刷，提高稳定性和耐久性。据老师介绍拱桥主要的受力结构是拱圈，石拱桥拱圈由梯形石材砌筑，小面在里，大面在外。当桥面地重量往下压的时候，石头就被夹住了，又有两头的桥墩顶着，这样拱桥就能承受竖直荷载了。但是这种结构的缺点是抗震性能不好。二：卢沟桥附近铁路钢构桥、砼拱桥、高铁高架桥（1） 铁路钢架桥 在此第一个收获是铁路桥只有单线双线的说法，没有车道的概念。该钢架桥为双向铁路，可以简化为多跨连续梁结构，对桥身要求是抗弯（中间弯矩最大）和抗剪（尤其在端部）。 铁路桥面有钢轨和轨枕支承于纵、横梁系统的明桥面；有道碴槽板、道碴、轨枕、钢轨组成的道碴桥面；有钢轨直接联结于桥面板或主梁上的无碴无枕桥面。此铁路桥为无砟桥面，在下侧可以可以看出来自上部的荷载先后传递到枕木、竖梁、横梁、主梁。横梁各杆件固定铆接，老师说，在进行力学分析时可进行进一步简化为桁架结构。 主梁是桥梁主要承重结构，是桥梁上部结构的主体。铁路桥的主梁分为两片，主梁间距不大,桥面直接铺在主梁上，此两侧主梁是杆件连成桁架。主梁高度较大，由简单的桁架组成，由材料力学分析可知，主梁主要承担弯矩，通过延展其高度在用较少钢材的情况下大大增加了主梁的抗弯刚度。另外，所用钢杆有大量工字型钢，同样道理，在达到相同强度要求的情况下节约钢材。 支座是桥梁上部结构的支承部分。其作用是将上部结构的支承反力（包括给竖向力、水平力）传递桥梁墩台，并保证上部结构在荷载的作用和温度变化的影响下，具有设计要求的静力条件。支座有活动支座和固定支座两种，在梁端支座处，我们可以把这个支座简化为固定滑动支座，滑动支座可以消除温度变化产生的温度应力，不至于对两端约束产生很大的拉压力。同样，我们可以看到桥墩迎水方向有锥形坡，起到分水保护桥墩的作用。另外每处桥墩由两个桥墩相连，可以提高其稳定型、抗震性能，满足火车轨道的要求。桥的桥墩采用的是单墩且较为纤细，以承受轴向压力而不是弯矩为主，表现了柔性墩的特性，减小了沉降及徐变时产生的应力。（2）钢筋混凝土拱桥该桥是多跨拱桥，其承载原理类似于卢沟桥，但其拱处为多条拱肋，拱肋中有钢筋。且其桥面经过拓宽，有新旧两部分，新旧各跨跨度相同，拱肋密度不同。老师说：这种桥的主要问题是混凝土的耐久性问题，我们可以看到，桥身有龟裂，且新旧桥体之间有裂缝产生。此外，与钢桥相比，钢材用量与养护费用均较少，但自重大，对于特大跨度的桥梁，在跨越能力与施工难易度和速度方面，常不及钢桥优越。 老师还介绍了预应力钢筋混凝土桥，桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁，提高结构的抗裂性，从而可提高结构的刚度和耐久性；在使用荷载阶段，具有较高的承载能力和疲劳强度。关于钢筋混凝土桥的养护主要有以下几个方面：结构的外形构造要尽量避免雨水、水汽和有害物质在混凝土表面上的积聚直接侵袭主体结构，要有良好的防排水系统，采取预防性的保护措施等。 （3）京石高铁高架桥高铁时速高，对路基平整度要求特别严格，普通平地路基需要自然沉降年后才能跑高铁，为了缩短这个过程，故采用高架无砟整体轨道的形式，这样就能尽快开通运行高铁列车了，其次高架轨道占用土地面积小，拆迁量也少，成本划算，还能不受地形影响尽可能拉直线路，减少不必要弯道，提高列车运行时速。我们可以看到大多数段是简支梁桥，端部承载在大高度桥墩上，在跨过高速部分是超静定连续梁桥，跨度较大。老师讲述和自行查阅知道铁路桥梁必须具有足够大的刚度和良好的整体性，以防止桥梁出现较大挠度和振幅。同时，必须限制桥梁的预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形，以保证轨道的高平顺行。一般来说，高速铁路桥梁设计主要由刚度控制，强度基本上不控制其设计。尽管高速铁路活载小于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁在梁高、梁重上均超过普通铁路。 我们还与老师讨论了高架桥的施工过程，高架桥梁一般是预制梁，批量生产后养护结束后即投入使用，桥墩一般是现浇、大埋深。高铁线路对地基要求较高，因此桥墩至关重要。据了解，桥墩有空心管桩（通过加大内外表面摩擦提高稳定性）、变截面桩（提高端阻、盘阻）等。（4） 高速桥梁 此公路桥采用的是T型梁的连续梁桥，T型梁上部承拉下部承压，整个梁为超静定梁。T型盖梁将力传递给墩柱，梁与柱之间用薄橡胶支座连接，弹性其弹性好，所以能起到很好的减震作用。公路桥墩柱较铁路桥细，因为其载荷较小，其与梁的连接部分有突出的部分，可保护梁侧移，防止在地震或其他情况下发生落梁事故。 据介绍该圆柱形桥墩长度长达二三十米，有效支撑，沉降极小。三：13号线城铁轻轨桥 13号线的地铁桥也是连续梁桥，桥梁采用的是直线设计，板支梁结构。桥面为混凝土材料，受压能力强；梁之间有节点板和伸缩缝。老师重点介绍了盆式橡胶支座和该桥梁的破坏因素。橡胶支座是橡胶和薄钢板紧密结合而成，用于支撑桥梁重量。这种支座具有结构合理，承载能力大，变形小，水平位移量大，转动灵活，并有良好的缓冲性能，是建筑连续式桥梁的最佳支座且具有重量轻，结构紧凑，构造简单，建筑高度低，加工制造方便，节省钢材，降低造价等优点，是适宜于大垮桥梁使用的较理想的支座。桥梁连接处缝隙渗水、漏水，排水管道老化破裂均可导致混凝土侵蚀及钢筋的复试，加速其强度降低、变形扩大。此种桥为箱式梁桥，在跨度较小时简支梁桥主梁简支在墩台上，各孔独立工作，不受墩台变位影响。在四道口轻轨桥跨度较大时，采用连续梁桥主梁是连续支承在几个桥墩上。由查阅资料知道简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多，因而大跨径桥一般不用简支梁。另外在此处桥墩上我们可以看到竖纹、横纹，起初我以为该桥梁是各部分拼接而成，老师说这是浇筑混凝土时模具间痕迹，另外像这种墩柱一般均为浇筑而成。老师安排我们独自观看慈献寺桥，综合观察和查阅资料，慈献寺桥是一座城市公路桥，属于典型的连续梁桥。上部结构为钢-混凝土结合连续梁；下部结构的桥墩包括圆柱形独柱墩、矩形独柱墩、带梁盖的双柱墩。连续梁