浅谈桥梁种类及其特点.doc

河南省建筑职业技术学院毕业论文河南建筑职业技术学院毕业论文论文题目：浅谈桥梁种类及其特点 学生姓名：李文恺 学 号：2009109601004 系 别：土木工程系 专 业：市政 年 级：09 指导老师：纪殿彬 时 间：2011年9月10日 浅谈桥梁种类及其特点【摘要】：桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线或者其他设施 跨越天然障碍或人工障碍的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或者海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。按结构分类桥可分为6中：拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚架桥、组合体系桥、梁式桥。本文将浅谈这6中桥的特点。【关键词】：拱桥 悬索桥 斜拉桥 梁式桥 组合体系桥 刚架桥Discussion on Bridge Type and Its Characteristics Abstract : the bridge is a kind of large-scale structures used to cross obstacles. Exactly said that is used to route traffic or other facilities across the natural obstacles or artificial barrier structures. The bridge is designed to allow people, vehicle, train or ship through a barrier. The bridge can be video by Gu He or channel both sides, or in the ground elevation, threshold below river or road, let the traffic smooth operator. According to the structure of the bridge can be divided into 6 categories: arch bridge, suspension bridge, cable-stayed bridge, rigid-frame bridge, composite system bridge, girder Shiqiao. The article will discuss the characteristics of the 6 bridge. Key words : arch bridge ;suspension bridge;cable stayed bridge; beam Shiqiao combination system bridge ;of rigid frame bridge.1 拱桥1.1 拱桥定义 拱桥是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用，沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。1.2 千年拱桥：赵州桥中国现存最早，并且保存良好的是隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱，拱券并列28道，净跨37.02米，矢高7.23米，上狭下宽总宽9米。主拱券等厚1.03米，主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为3.8米和2.85米的小拱，以宣泄拱水，减轻自重。桥面呈弧形，栏槛望柱，雕刻着龙兽，神采飞扬。桥史建于隋.开皇十五年（公元595年）， 完工于隋.大业元年（公元605年），距今已有1406年。安济桥制作精良，结构独创，造型匀称美丽，雕刻细致生动，列代都予重视和保护。 1.3 拱桥的受力特点赵州桥之所以能保存到现在是离不开拱桥的受力特点。拱桥在竖向荷载的作用下，拱的两端支承处除有竖向反力外，还有水平推力。正是由于这个水平推力的作用，是拱内弯矩大大减小。所以在古代材料限制的情况下拱的跨越能力比一般的梁式桥要大的多。由于拱是主要承受压力的结构，因而，可以充分利用抗拉性能较差而抗压性能较好的圬工材料（石料、混凝土、砖等、）来建造拱桥，这种圬工材料建造的拱桥，称为圬工拱桥。正如赵州桥，正是采用当时较为丰富的石料建造而成。所以拱桥也是我国使用广泛且历史悠久的一种桥型。现代拱桥为了减小拱的截面尺寸，减轻拱的重量，在混凝土拱中科配置受力钢筋，这样的拱桥成为钢筋混凝土拱桥。在钢筋混凝土拱桥中，截面的拉应力主要由钢筋承受。混凝土与钢筋互补，相对于圬工材料大大提高了拱桥的跨越能力。近年来，采用型钢作为劲性骨架的技术在我国得到了长足的发展，它促进了混凝土拱桥的技术革新，并使混凝土拱桥成为特大跨度范围内有较强竞争力的桥型之一。这类拱桥可以直接用钢管混凝土作为拱圈，也可以采用钢管混凝土劲性骨架作为施工承重的构架，并成为拱圈的组成的部分，它具有提高混凝土承压能力，且浇筑混凝土方便等优点。1.4 拱桥的形式拱桥孔数上有单孔与多孔，多孔拱桥，如果当某孔主拱受荷时，能通过桥墩的变形或拱上结构的作用将荷载由近及远的传递到其它孔主拱上去，这样的拱桥称为连续拱桥；江浙水乡的三、五、七、九孔石拱桥，一般是中孔最大，两边孔径依次按比例递减，桥墩狭薄轻巧，具有划一格局，令人钦佩。多跨拱桥又有连续拱和固端拱，固端拱采用厚大桥墩，在华北、西南、华中、华东等地都可见到，连续拱只见于江南水乡。按建拱的材料分有石拱、木拱、砖拱、竹拱和砖石混合拱。 以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈及其支座组成。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,且变形小,结构简单,施工方便,是普遍采用的形式，但修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,可减弱桥台位移等因素的不利影响,在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方,可采用双铰拱桥。三铰拱则是在双铰拱的拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,拱顶铰的构造和维护也较复杂,一般不宜作主拱圈。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。拱桥为桥梁基本体系之一,一直是大跨径桥梁的主要形式。2 悬索桥2.1 悬索桥悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁 全采用此结构。是大跨径桥梁的主要形式。 悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。2.2 金门大桥金门大桥雄峙于美国加利福尼亚州宽1900多米的金门海峡之上，于1933年动工，1937年5月竣工，用了4年时间和10万多吨钢材，耗资达3550万美元。金门海峡为旧金山海湾入口处，两岸陡峻，航道水深，为1579年英国探险家弗朗西斯德雷克发现，并由他命名。金门大桥的北端连接北加利福尼亚，南端连接旧金山半岛。当船只驶进旧金山，从甲板上举目远望，首先映入眼帘的就是大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，高342米，其中高出水面部分为227米，相当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米丶重2.45万吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达1280米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。从海面到桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。美国金门大桥是世界著名大桥之一，被誉为近代桥梁工程的一项奇迹。2.3 悬索桥的受力特点悬索桥在竖向荷载的作用下，其缆索受拉。缆索通过塔顶鞍座悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中。故锚锭处会产生较大的竖向（向上）和水平反力。缆索用高强度钢丝制成圆形大缆来承受桥面上的活荷载及加劲梁的恒载。缆索承受的荷载通过鞍座将主缆的垃圾以垂直力和不平衡力的方式均匀的传给塔顶。再由主塔传递到下部的塔墩和基础。3 合体系桥 3.1 合体系桥定义主要承重构件采用两种独立结构体系组合而成的桥梁。如拱和梁的组合、梁和桁架的组合、悬索和梁的组合等。组合体系可以是静定结构，也可以是超静定结构。可以是无推力结构，也可以是有推力结构。结构构件可以用同一种材料，也可以用不同的材料制成。 常用的结构形式有： 拱、梁组合体系桥 。均为简单 的拱梁组合体系有 ： 单跨无推力结构，如系杆拱、刚梁柔拱、刚梁刚拱；较复杂的拱、梁组合体系为多跨布置的无推力或有推力的结构体系 。如台湾关渡桥 ，为5孔连续中承式拱梁组合体系公路桥，主跨165米，1983 年建成。 梁、桁架组合体系。桥面荷载直接作用在弦杆上，弦杆如同一个桁架节间长的实腹梁。 在早年修建的上承式钢桁架桥中，早期采用系杆拱的形式，其桥面荷载直接作用在上弦杆上，拱、梁组合体系以钢结构较多，使上弦杆如同一个桁架节间长的实腹梁.此即梁和桁架组合的雏型。苏联在1948年曾建成一座跨度66米的下承式梁和桁架组合体系的铁路桥，为全焊结构。拱、梁间吊杆采用的斜向交叉形式，后又照此桥型试编了标准设计，跨度为44、55、66、88和110米等5种。 索、梁组合体系。如有加劲梁的悬索桥和斜拉桥均属此类体系。4 斜拉桥4.1 斜拉桥定义又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。4.2 苏通大桥苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州市之间，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架网“纵一”赣榆至吴江高速公路的重要组成部分，是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条件最复杂的特大型桥梁工程。建设苏通大桥对完善国家和江苏省干线公路网、促进区域均衡发展以及沿江整体开发，改善长江安全航运条件、缓解过江交通压力、保证航运安全等具有十分重要的意义。 苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4公里，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程三部分组成。4.3 斜拉桥特点斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是主梁。以一个索塔为例，索塔的两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了， 最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。与悬索桥相比，斜拉桥不需要笨重的锚固装置，抗风性能优于悬索桥。由调整拉索的预拉力可以调整主梁的内力，是分布更均匀合理。斜拉桥利用主梁、拉索、索塔三者不同组合，形成不同的结构体系以适应不同的地形和地址条件。5 刚架桥5.1 刚架桥定义上部结构和下部结构连成整体的框架结构。根据基础连结条件不同，分为有铰与无铰两种。这种结构是超静定体系，在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等。 5.2 刚架桥特点刚架桥可分为两种门架桥和斜腿刚架桥。5.2.1 门架桥其腿和梁垂直相交呈门架形。腿所受的弯矩将随腿和梁的刚度比率的提高而增大。用钢或钢筋混凝土制造的门架桥,多用于跨线桥。至于T形刚构桥，及将腿做成V形两撑杆与梁刚性相连的连续梁桥，其外形均与多跨的门架桥相近，但内力分布规律则不同。门架桥可分：单跨门架桥。用钢制造时,腿脚常设铰,形成两铰门架。用钢筋混凝土制造时,腿脚可设铰;也可和基础固结,形成固端单跨门架桥,主要用于地质良好处。双悬臂单跨门架桥。将梁的两端悬伸至门腿之外,在悬伸端加平衡重或在悬伸端和腿脚间设置预应力拉杆，可使梁的支承截面产生较大的负弯矩，以降低梁的跨中正弯矩，相应地降低梁高，有利于修建跨线桥。多跨门架桥。多用于跨度不大的跨线桥。三跨两腿门架桥。这种桥在两端设有桥台，采用预应力混凝土时，可将跨度做得较大。5.2.2 斜腿刚架桥刚架腿是斜置的，两腿和梁中部的轴线大致呈拱形，这样，腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小，而轴向压力有所增加。同上承式拱桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少；当桥面较窄而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放坡，以保证桥的横向稳定。6 梁式桥6.1 梁式桥定义用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均甚方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例 6.2 洛溪大桥洛溪大桥位于广州市海珠区与番禺区之间的珠江沥滘航道上，是广州市区连接番禺的交通要道。该桥全长1916米，宽15.5米。主桥长480米，双向四车道，于1984年10月动工，1988年建成通车，北端连接广州大道，南端连接105国道，收费广场位于番禺区。该桥在当时是亚洲同类桥梁之