土木工程专业认识实习桥梁

土木工程专业认识实习桥梁部分目录一桥梁的基本概念及其组成31桥梁的基本概念32桥梁的组成33桥梁工程分类4二桥梁的结构型式及受力特点51梁式桥52拱式桥73刚架桥84悬索桥95斜拉桥10三桥墩、桥台与桥梁基础111桥墩112桥台12四桥梁的施工方法141支架施工142逐孔施工143悬臂施工144顶推施工15五实习情况151卢沟桥152卢沟桥附近桥梁163城铁13号线184慈献寺桥20摘要桥梁是在我们的日常生活中随处可见，在城市轨道交通中占有显著地位，为舒缓城市交通，减轻城市交通压力提供了有利的保障，此外，桥梁在我国用较为广泛的应用，不仅表现在城市交通上，而且为我们跨江甚至跨海提供了有效的途径；同时，桥梁在我国的经济发展中也发挥了很重要的作用。了解桥梁的基本概念和特点，对于我们更深入的了解桥梁有很大的帮助。关键词桥梁，结构，支架，施工正文一桥梁的基本概念及其组成1桥梁的基本概念桥梁是一种具有承载能力的架空建筑物，它的主要作用是提供铁路、公路、渠道、管线和人群等跨越江河、山谷或其他障碍，它是交通线的重要组成部分。桥梁工程特点是各种道路工程关键节点，跨越各种障碍；里程不长、难度高、造价大、工期长；是城市立体交通的主要构成；桥梁是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现；桥梁是地区经济、历史、人文等的标志性建筑。2桥梁的组成桥梁由桥梁上部结构桥跨结构下部结构桥墩、桥台、桥梁基础以及桥梁防护建筑物护坡、防洪堤等组成此外，桥梁还有一些附属设施，包括桥面铺装、排水防水系统、栏杆或防撞栏杆、伸缩缝及灯光照明等。现在通常认为桥梁由“五大部件”与“五小部件”组成。“五大部件”是指桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构，它们必须通过承受荷载的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。五大部件由以下部分构成桥跨结构支座系统桥墩桥台墩台基础“五大部件”中前两个部件是桥跨上部结构，后三个是桥跨下部结构。“五小部件”是指与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造，具体包括以下几项桥面铺装或称人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3桥梁工程分类桥梁的分类方法很多，可以从用途、跨径、材料、跨越方式、结构体系等方面进行划分。按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥，见表71。按承重构件受力情况分为梁式桥梁桥、板式桥、拱式桥、钢结构桥、组合体系桥斜拉桥、悬索桥。按使用年限可分为永久性桥、版永久性桥、临时桥。按材料分为木桥、钢桥、预应力桥等。按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。二桥梁的结构型式及受力特点1梁式桥所谓梁式桥，是指以受弯为主的主梁作为桥跨结构的桥梁。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁空腹梁。实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作，也可以用钢材做成钢板梁或钢箱梁；桁架梁一般用钢材制作。按照主梁的静力图式，梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥如图723所示。1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。实腹式主梁构造简单，设计简便，施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。但简支梁桥各孔不相连续，车辆在通过断缝时将产生跳跃，影响车速的提高。因此，目前趋向于把主梁作成为简支，而把桥面作成为连续的形式。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。钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁桥是中小跨径桥梁中应用最广的桥梁。简支梁桥的结构尺寸易于设计成系列化和标准化，这就有利于工厂化施工，节约模板支架，提高劳动生产率，用现代化的起吊设备进行安装，工期缩短，建桥速度快。因此，近年来国内外的中小跨径的桥梁，绝大部分采用装配式钢筋混凝土简支梁桥或预应力混凝土简支梁桥。2连续梁桥桥梁简支体系跨径受到限制，一般不超过40M。对于较大跨径的桥梁，为了降低材料用量，宜采用跨中弯矩较小的其他桥梁体系，连续梁桥作为其中选择之一。一般连续梁桥由若干梁跨通常为8跨组成一联，整座桥梁可由一联或多联组成，为使连续梁桥的平面位置得到固定，且能将纵向水平力传给墩台，每一联必须设立一固定支座，其余为活动支座。每联两端留出伸缩缝并设置伸缩装置，每联跨数的增加对结构受力和行车有利，但会增加桥梁设计和施工的难度，也对伸缩装置提出了更高的要求。连续梁桥更适合采用悬臂拼装和悬臂灌注、纵向拖拉或顶推法施工。由于它是超静定结构，当一孔受到破坏时，邻孔可给予支持而不坠落，对修复与加固有利，而且刚度较大，抗震性能良好。连续梁桥的缺点是，当地基发生差异沉降时，梁内要产生附加内力，为此在设计中必须考虑在支座处设置顶梁与调整支座标高的装置。3悬臂梁桥又称伸臂梁桥，是将简支梁向一端或两端悬伸出短臂的桥梁。这种桥式有单悬臂梁桥或双悬臂梁桥。悬臂梁桥往往在短臂上搁置简支的挂梁，相互衔接构成多跨悬臂梁。悬臂端的挠度也较大，行车条件并不比简支梁桥有所改善。悬臂梁一片主梁的长度较同跨简支梁为长，施工安装上相应要困难些。2拱式桥拱桥为桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久，外形优美，古今中外名桥遍布各地，在桥梁建筑中占有重要地位。它适用于大、中、小跨公路或铁路桥，尤宜跨越峡谷，又因其造型美观，也常用于城市、风景区的桥梁建筑。拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋，这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱的弯矩和变形要小得多。拱桥通常采用抗压能力强的圬工材料砖、石子、混凝土、钢筋混凝土。拱桥结构向轻型结构发展，并逐步打破传统的上承式石拱桥的形式，创造出新型的拱桥。拱桥的拱圈发展成为分离式肋拱，桥面发展成新型板梁式结构，借立柱支承于拱肋之上上承式，或用吊杆悬挂于拱肋之下下承式。当受地势或受桥梁建筑高度限制时，还可做成中承式拱桥，如图727所示。拱桥按拱圈（肋）结构的静力图式可分为无铰拱、双铰拱、三铰拱，如图728所示。3刚架桥刚架桥的主要承重结构是板和立柱或板与竖墙整体结合在一起的刚架结构，刚架的腿形成墩台，梁、柱连接的刚节点具有很大的刚性，可用钢、钢筋混凝土或预应力混凝土制造。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间，当遇到线路立体交叉或需要跨越通航江河时，采用这种桥型能尽量降低线路标高，以改善纵坡并能减少路堤土方量。当跨越陡峭河岸和深邃峡谷时，修建斜腿式的刚架桥既经济合理，又造型轻巧美观，由于斜腿墩柱置于岸坡上，有较大斜角，在主梁跨度相同的条件下，斜腿刚构桥的桥梁跨度比门式刚构桥要大得多（如图739所示）。4悬索桥悬索桥也称吊桥。主要承重结构由缆索包括吊杆）、塔和锚碇三者组成的桥梁（如图733所示）。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，把桥面板吊住,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。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5斜拉桥斜拉索桥的主要组成部分有缆索、塔柱、桥墩、桥台、主梁和辅助墩等。高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁的恒载和车辆荷载传给塔柱通过塔柱基础传给地基，跨度较大的主梁类似一根多点弹性支撑的连续梁，从而可使主梁尺寸大大减少，减轻结构自重，又能大幅度增大桥梁的跨越能力。与悬索桥相比，斜拉索桥的结构刚度大，相同荷载作用下结构变形小，其抵抗风振的能力优于悬索桥。斜拉桥根据纵向斜缆布置有辐射形、扇形、竖琴形等。如图735所示。三桥墩、桥台与桥梁基础1桥墩1重力式桥墩重力式桥墩即实体桥墩，主要靠自重来平衡力，从而保证桥墩的强度和稳定，其墩身厚实，可以不用钢筋而用天然石材或片石混凝土砌筑，适用于地基良好的大中型桥梁或流冰漂浮物较多的河流中。重力式桥墩如图743所示。从减少水流阻力来说，桥墩的截面以尖端形、圆形、圆端形较好。2薄壁空心桥墩因重力式桥墩材料用量多，材料强度得不到充分发挥，所以空心薄壁桥墩应运而生，可以节约圬工材料，减轻重量，缺点是经不起外物撞击。空心桥墩的截面形式有圆形、圆端形、长方形等。3桩或柱式轻型桥墩桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇筑盖梁，如图745所示。柱式桥墩的墩身沿桥横向布置，常由14根立柱组成。2桥台1重力式桥台重力式桥台也称实体式桥台，它主要靠自重来平衡桥台后的土压力，桥台台身多用石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造。其构造简单，适合于填土高度在810M以下，跨度稍大的桥梁。缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。图746为常见的两种桥台形式埋置式和八字形翼墙式桥台。2薄壁轻型桥台薄壁轻型桥台是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。常用的形式有悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等，见图747。一般情况下，悬臂式桥台的混凝土数量和用钢量较高，撑墙式与箱式的模板用量较高。3组合式桥台为使桥台轻型化，桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，而台的土压力由其他结构来承受，形成组合式桥台。组合的方式很多，如桥台与锚碇板组合、桥台与挡土墙组合、桥台与梁及挡土墙组合、框架式的组合、桥台与重力式后座组合等。图748为锚碇板式组合桥台。四桥梁的施工方法1支架施工即在桥下先搭设满布式膺架，然后在膺架上就地灌筑预应力梁的混凝土，或是拼装其预制节段。搭设膺架费工费时，对桥下条件的要求也较苛刻，多用于中小跨度的梁桥，适用于膺架不高、地基承载力较好的情况。2逐孔施工逐孔施工法是中等跨径预应力混凝土梁桥常采用的一种施工方法，它使用一套设备从桥梁的一端逐孔施工。采用逐孔施工的主要特点在于施工能连续操作。桥越长，施工设备的周转次数愈多，其经济效益越高。逐孔施工方法主要有预制梁的逐孔施工法、移动支架法、移动模架法。3悬臂施工悬臂施工方法，施工大跨度箱形梁之类的连续刚构桥墩时，先施工桥墩，由桥墩向两侧先施工一段箱形梁，等到它的强度达到设计值时，在这段悬臂梁上用挂篮向前伸出后再支模板，再浇筑一段梁，反复这样，直到由两侧施工的悬臂梁最后在中间相遇合龙，桥梁结构部分施工完成。4顶推施工顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体联成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节段梁的预制，直至施工完成。五实习情况实习时间2013年5月11日实习地点卢沟桥，慈献寺桥，城铁13号线实习内容1卢沟桥卢沟桥原桥卢沟桥亦作芦沟桥，在北京市西南约15千米处丰台区永定河上。因横跨卢沟河（即永定河）而得名，是北京市现存最古老的石造联拱桥。卢沟桥全长2665米，宽75米，最宽处可达93米。有桥墩十座，共11个桥孔，整个桥身都是石体结构，关键部位均有银锭铁榫连接，为华北最长的古代石桥。桥墩造法颇有特色，墩下面呈船形，迎水面砌作分水尖，外形像一个尖尖的船头，可以抗击流水的冲击。出水一面砌成流线型，形似船尾，可以减少水流对桥孔的压力。在桥墩、拱券等关键部位，以及石与石之间，都用银锭锁连接，以互相拉联固牢。卢沟桥的整体结构也独具特色，桥身全用坚固的花岗岩建成，其拱券的跨径与桥墩的距离一致，由桥的两端逐渐像桥中心增大。桥面中央比东西两端略高，坡势平缓，适宜通行。桥拱上采用框式纵连式砌拱法，使整个桥拱组成一个紧密的整体。2卢沟桥附近桥梁（1）卢沟桥铁路桥卢沟桥铁路桥采用钢结构，刚性较大,它的主要受力结构是桁形钢架,它是一个下承式的刚桁梁桥，主要受力结构在下方，一个刚桁梁的主桁是由上弦杆、下弦杆、斜杆、竖杆斜杆和竖杆一般称为腹杆组成，这些杆件是通过拼装组成的主桁，常用的方法有铆接，焊接，栓接。在几个杆件相交汇的地方叫节点，只有腹杆和竖杆相交的叫小节点，只要有斜杆相交的地方叫大节点，节点与节点之间的距离叫节间。该桥的桥面系是明桥面，无道渣作为缓冲层，引起的振动较大；两片主桁之间称为平纵联，分为上平纵联和下平纵联；同时采用双柱式桥墩，在刚桁梁和桥墩之间设有支座，使桥梁的受力更为合理。（2）卢沟桥公路桥由于公路桥距离较远，无法近距离观察，由老师的讲解我们得知，共有两座桥并列排列，一个是才建好不久，为的是减缓交通拥堵压力。其中一个是连续梁桥，采用Y型桥墩，受力更加均匀。另一个为简支梁桥，采用T型梁，每个梁在工厂加工好了直接到现场拼装；此桥采用双柱式桥墩，使得结构更加稳定。3城铁13号线此桥有双柱和三柱墩，有简支梁桥，也有连续梁桥；这条线路上的梁为箱型梁，墩与梁之间靠螺栓连接。结构中还存在横向联系，这样就增强了单墩的稳定性。我们看到梁底有三个绿色的减震消音支座。这样修建是因为在城区的话必须考虑震动和噪音的影响。并且需要有专门的排水管道，这是在郊区桥梁上没有的。桥跨结构有拱形构造和直梁式构造。在桥墩与梁相接处有缓震结构，同时采用锚钉连接；此梁的跨度较大，采用二次抛物曲线，使桥的结构更加稳固。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。并且在桥柱与桥梁连接的地方采用了橡胶支座来连接。橡胶支座的作用有两个，一方面是将上部结构的作用力传递给桥墩；另一方面则应适应梁体因温度、混凝土的收缩徐变及荷载作用下而引起的水平位移和挠曲引起的梁体转动。从图中我们可以看到，轻轨桥采用了板式橡胶支座。而位于轻轨桥旁边的铁路桥采用的是四跨连续钢构结构，因而没有支座，桥梁和桥柱是浇注在一起的。主要承重结构采用刚构的桥梁。连续钢结构桥。分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续刚构桥，均采用预应力混凝土结构，有两个以上主墩采用墩梁固结，具有T形刚构桥的优点。但与同类桥（如连续梁桥、T形刚构桥）相比，多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低等优点。还可以看到进站口处桥墩对梁两侧均有约束，这样做是为了防止列车振动对其产生影响使梁