桥梁工程课件

1 1 2桥梁的组成与分类 1 2 1桥梁的组成1 2 2桥梁的分类1 2 3桥梁的主要类型 2 1 2 1桥梁的组成 3 桥梁由四个基本部分组成上部结构superstructure下部结构substructure支座bearing附属设施accessory 4 桥跨结构 上部结构 superstructure路线中断时跨越障碍的主要承载结构桥墩 桥台 下部结构 substructure支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物基础foundation桥墩 台 中使全部荷载传至地基的底部奠基部分 5 桥梁的基本附属设施包括桥面系bridgedecking伸缩缝expansionjoint桥头搭板transitionslabatbridgehead锥形护坡conicalslpoe 6 支座bearing在桥跨结构和桥墩 台 的支承处设置的传力装置护坡conicalslpoe路堤与桥台衔接处 在桥台两侧设置的石砌锥形体 保证边坡稳定 7 河流中的水位低水位lowwaterlevel高水位highwaterlevel设计水位 designedwaterlevel按规定的设计洪水频率计算所得的高水位通航水位navigablewaterlevel 8 净跨径clearspan设计洪水位上相邻两个桥墩 或桥台 之间的净距 梁桥 拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离 拱桥 计算跨径computedspan桥跨结构相邻两个支座中心距离 梁桥 两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离 拱桥 9 总跨径totalspan各孔净跨径之和桥梁全长totallengthofbridge两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离桥下净空clearanceofspan设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离桥面净空clearanceabovebridgefloor桥梁行车道 人行道上方应保持的空间界限 公路 铁路 城市桥梁有相应的规定标准跨径相邻桥墩中线之间的距离 梁桥 10 1 2 2桥梁的分类Classification 按跨径分类SpanLengths特大桥supermajorbridge大桥majorbridge中桥mediumbridge小桥smallbridge涵洞culvert 11 按桥面的位置分类positionofdeck上承式deckbridge中承式half throughbridge下承式throughbridge 12 按用途分类usage公路桥highwaybridge铁路桥railwaybridge公铁两用桥highwayandrailwaybrdige人行桥footbridge 13 按承重结构材料分类materialofconstructure木桥timberbridge钢桥steelbridge圬工桥masonrybridge钢筋混凝土桥reinforcedconcretebridge预应力混凝土桥prestressedconcretebridge钢 混凝土组合桥steel concretebridge 14 按跨越障碍的性质分类跨河桥riverbridge立交桥interchange高架桥viaduct栈桥trestlebridge 15 按桥跨结构的平面布置分类正交桥rightbridge斜交桥skewbridge弯桥curvedbridge 16 按结构体系分类structureform梁式桥beambridge拱桥archbridge刚架桥rigidbridge吊桥suspensionbridge斜拉桥 组合体系桥 cablestayedbridge 17 梁式桥beambridge 18 拱桥archbridge 19 刚架桥rigidbridge 20 吊桥suspensionbridge 21 组合体系桥 梁拱组合 22 组合体系桥 斜拉桥cablestayedbridge 23 1 3桥梁的规划与设计基本原则 1 3 1桥梁的设计程序 大型桥梁 预可行性研究报告与可行性研究报告初步设计技术设计施工设计1 3 2桥梁设计的一般原则野外勘测与调查研究工作桥梁纵横断面设计和平面布置 24 25 1 3 1桥梁的设计程序 大型桥梁 一 预可行性研究报告与可行性研究报告预可行性研究报告 在工程可行的基础上 着重研究建设上的必要性和经济上的合理性 可行性研究报告 在预可行性研究报告审批后 在必要性和合理性得到确认的基础上 着重研究工程上和投资上的可行性 26 预可行性研究报告与可行性研究报告的主要内容 工程必要性论证 评估桥梁建设在国民经济中的作用工程可行性论证 制定桥梁标准问题自然条件及周围环境问题桥式方案问题桥位问题 27 28 经济可行性论证造价及回报问题资金来源及偿还问题二 初步设计进一步的水文 勘测工作桥式方案比选施工组织设计概算 29 三 技术设计技术补充勘探结构总体及细部的技术设计实施科研项目结构各部分详细的设计图纸修正概算四 施工设计施工钻探绘制施工详图编制工程预算 30 1 3 2桥梁设计的一般原则 野外勘测与调查研究工作调查研究桥梁的具体任务选择桥位绘制桥位地形图桥位地质钻探报告水文情况风向 风速及地震资料其他情况 31 桥梁纵横断面设计和平面布置桥梁纵断面设计确定总跨径一般桥梁 水文计算要求 排洪面积足够 冲刷小 缩短总长度浅基础 总跨大 路堤不压河床深基础 允许较大冲刷 总跨小 32 33 桥梁分孔跨径越大 孔数越少 上部结构造价高 墩台造价低 最经济的分孔 使上下部结构的总造价最低 通航河流 满足通航要求平原区 主槽布置跨径大的通航孔山区深谷 加大跨径 可采用特大单孔跨越 减少中间桥墩不利地质段 移桥基 加跨径 34 多孔跨径的比例 钢筋砼三跨连续梁 中跨 边跨 1 00 0 80五跨连续梁 1 00 0 90 0 65多孔桥梁 奇数跨 结构对称 基础工程 在大桥施工中起控制作用 应减少基础数量 加大跨径 美观要求 整体规划桥梁分孔时应考虑 35 桥道标高 桥下净空及纵坡根据设计洪水位 桥下通航 通车 净空等需要 结合桥型 跨径等确定 梁桥梁底高出设计洪水位 包括壅水和浪高 不小于50cm 支座底面高出设计洪水位不小于25cm无铰拱桥拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2 3 拱顶底面高出设计洪水位1 0m 36 通航孔通航净空 在桥跨中垂直于流水方向所规定的空间界限 多边形图 立体交叉车辆净空高度 桥梁横断面设计 桥梁横断面设计桥面行车道净宽标准 2 净 7 5 2 净 7 0 净 7 0 净 6 0人行道宽度0 75m 1m 大于1m按0 5m的倍数增加 37 人行道 安全带 应高出行车道至少20 25cm弯道桥梁 按路线要求加宽 设超高桥面排水 设横坡1 5 3 平面布置线形 桥头引道平顺曲线桥梁应符合路线规定尽量避免斜交 斜交角度不大于450 38 桥梁设计基本原则 实用经济安全美观 39 1 4桥梁的设计荷载LoadsonBridges 1 4 1桥梁设计荷载的分类1 4 2规范中有关设计荷载的规定1 4 3荷载组合 40 1 4 1桥梁设计荷载的分类 永久荷载 恒载 结构物自重 桥面铺装 附属设施 土重 土侧压力 基础变位影响力 水浮力 预加应力 砼收缩徐变影响力 41 可变荷载 基本可变荷载 活载 汽车 含冲击力 离心力 平板挂车 履带车 人群及其土侧压力其它可变荷载 汽车制动力 支座摩阻力 温度影响力 风力 流水压力 冰压力 铁路桥 列车横向摇摆力 冻胀力 42 偶然荷载地震力 船只 漂流物的撞击力 施工荷载等 43 1 4 2规范中有关设计荷载的规定 永久荷载 恒载 跨径20 150m 自重占全部设计荷载的30 60 以上 跨径越大 比例越高 预应力 正常使用极限状态设计时计入承载能力极限状态设计时作为抗力收缩徐变 超静定混凝土桥梁 44 可变荷载 车辆荷载计算荷载 公路桥涵设计的荷载标准中把大量 经常出现的汽车荷载排列成车队形式汽车车队 荷载级别的数字表示一辆主车重量 以吨计 除了辆数不限的主车之外 每队车队中均规定有一辆重车 45 计算荷载的汽车车队汽车 10级 汽车 15级 汽车 20级 汽车 超20级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比较小 计算荷载可以折减30 但不得小于按两行车队计算的结果 46 47 48 验算荷载 偶然个别出现的平板挂车 履带车验算荷载的等级 履带 50 挂车 80 挂车 100 挂车 120履带车顺桥向可多辆行驶 净距不小于50m 平板挂车全桥只通过一辆 同时不考虑冲击力 人群和其他外力 49 50 城市道路车辆荷载 城市汽车荷载等级城 级汽车荷载城 级汽车荷载汽车荷载 车辆荷载车道荷载 51 横隔梁 行车道板 桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载 主梁 主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载 进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加 城 级车辆荷载 标准载重汽车采用五轴式货车加载 总重700kN 城 级车辆荷载 标准载重汽车应采用三轴式货车加载 总重300kN 54 城 级车道荷载和城 级车道荷载应按均布荷载加一个集中荷载计算 均布荷载和集中荷载的标准值应按桥梁的跨径确定 跨径2 m城 级计算弯矩 车道荷载的均布荷载标准值qM 22 5kN m 计算剪力 均布荷载标准值qQ 37 5kN m集中荷载P 140kN 55 城 B级计算弯矩 车道荷载的均布荷载标准值qM 19 0kN m 计算剪力 均布荷载标准值qQ 25 0kN m集中荷载P 130kN 56 城 级车道荷载城 B级车道荷载 57 跨径 m 150m城 级计算弯矩 qM 10 0kN m计算剪力 qQ 15 0kN m集中荷载P 300kN车道数等于或大于4条时 计算弯矩不乘增长系数 计算剪力乘增长系数1 25 58 城 B级计算弯矩 qM 9 5kN m计算剪力 qQ 11 0kN m集中荷载P 160kN车道数等于或大于4条时 计算弯矩不乘增长系数 计算剪力乘增长系数1 30 59 城 级车道荷载城 B级车道荷载 60 车道荷载的横向布置 每车道为3m宽均布或等效荷载车轮集中力形式布置横向轮距同公路桥梁设计车道数目与行车道总宽度 车道数的横向折减 按 城市桥梁设计荷载标准 CJJ77 98 的有关规定执行 61 车辆荷载的影响力 冲击力冲击作用 车辆以较高速度驶过桥梁时 由于桥面不平整 车轮不圆 发动机抖动等原因 使桥梁结构引起振动 冲击系数 1 62 制动力制动力 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 1 2车道 按荷载长度内一行汽车车队总重的10 计算 但不小于一辆重车的30 四车道增加一倍 履带车 平板挂车不计制动力 63 离心力曲线桥梁 时 须考虑 土侧压力按换算的等代均布土层厚度计算 64 铁路列车荷载 铁路列车荷载 中华人民共和国铁道标准活载 简称 中 活载 蒸汽机车 65 中 活载象征性地模拟列车载重的情况左面的5个集中荷载相当于一台机车的重量右侧一段30m长的均布荷载大致与两台煤水车及另一台机车相当最右侧的均布载重表示列车的 货车 车辆载重 其长不限 对于跨度很短的桥 往往由3个轴重所组成的特种荷载控制设计 66 修订的新荷载标准 与国际铁路联盟 UIC 制订的活载标准相一致 67 人群荷载 设有人行道的桥梁 在以汽车荷载计算内力时 应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力 一般公路桥梁的人群荷载规定为城市郊区行人密集地区一般为可根据实际情况或参照所在地城市桥梁设计的规定予以确定 68 偶然荷载 偶然荷载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 公路桥梁的抗震设防一般为设计地震烈度8度 连续梁桥 T形刚构桥等为7度 公路工程抗震设计规范 通航河流 有漂流物的河流 桥梁墩台 应考虑船只或漂流物的撞击力 69 1 4 3荷载组合 组合一 主要设计组合 基本可变荷载 永久荷载组合二 附加设计组合 基本可变荷载 永久荷载 其它可变荷载组合三 验算组合 平板挂车 履带车 自重 预应力 土重 土侧压力 70 组合四 撞击力组合 基本可变荷载 永久荷载 撞击力组合五 施工组合 施工荷载 自重 脚手架 材料机具 人群 风力 拱的单向推力等 组合六 地震力组合 自重 预应力 土重 土侧压力 地震力 71 1 5桥面布置与构造 1 5 1桥面构造1 5 2桥面铺装1 5 3桥梁排水系统1 5 4桥梁伸缩缝1 5 5人行道 栏杆 护栏 灯柱 72 1 5 1桥面构造 行车道铺装 排水防水系统 人行道 或安全带 缘石 栏杆 护栏 照明灯具 伸缩缝 73 桥面构造直接与车辆 行人接触 对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用其构造合理性 施工质量和养护质量 直接影响到桥梁的使用功能 桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑 根据道路的等级 桥梁的宽度 行车要求等条件确定 74 桥面横坡沥青砼 水泥砼铺装 1 5 2 路拱 行车道 抛物线型人行道 直线型 75 桥面横坡的形式横坡设在墩台顶部 等厚铺装层 上部结构双向倾斜横坡设在墩台顶部 三角垫层 等厚铺装层双向倾斜行车道板 76 桥面布置双向车道布置分车道布置双层桥面布置 77 1 5 2桥面铺装 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 防止主梁遭受雨水的侵蚀 并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用普通水泥砼铺装表面粗糙 耐磨好沥青砼铺装较轻 养护方便 通车快非严寒地区 小桥 无防水层 铺装厚5 8cm 78 防水砼铺装非冰冻地区需防水时用 厚8 10cm 上面可铺2cm沥青磨耗层具有贴式防水层的铺装防