6土木工程概论

1、桥梁工程在学科上属于土木工程的分支，在功能上又是交通工程的咽喉，是交通工程的一个重要组成部分，对国家经济发展起着重要作用。杭州湾大桥杭州湾大桥矮寨特大悬索桥矮寨特大悬索桥桥梁分类桥梁分类多孔跨径总长多孔跨径总长L(m)单孔跨径单孔跨径Lk(m)特大桥特大桥L1000Lk150大桥大桥100L100040Lk150中桥中桥30L10020Lk40小桥小桥8L305Lk20涵洞涵洞Lk5我国公路工程技术标准(JTGB012003)规定了特大、大、中、小桥和涵洞，可根据桥梁按总长和跨径进行划分 上述分类在一定程度上反映了桥梁的建设规模，但不反映桥上述分类在一定程度上反映了桥梁的建设规模，但不反映桥梁

2、的复杂性。国际上一般认为单孔跨径小于梁的复杂性。国际上一般认为单孔跨径小于150 m的属于中的属于中小桥，大于小桥，大于150 m即为大桥，而特大桥的起点跨径与桥型有即为大桥，而特大桥的起点跨径与桥型有关，悬索桥为关，悬索桥为1000 m，斜拉桥和钢拱桥为，斜拉桥和钢拱桥为500 m，其它桥型，其它桥型为为300 m。 桥梁的分类按使用性分类：公路桥、公铁两用桥、人行桥、机公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等耕桥、过水桥等按结构形式分类：梁桥、板桥梁桥、板桥 、拱桥、拱桥 、刚构桥、刚构桥 、斜、斜拉桥、悬索桥拉桥、悬索桥按跨径大小和多跨总长分类：小桥、中桥、大桥、小桥、中桥、大桥、特

3、大桥等特大桥等按行车道位置分类：上承式桥、中上承式桥、中承式承式桥桥 、下承式下承式桥桥 按使用年限分类：永久性桥、半永久性桥永久性桥、半永久性桥 、临时临时桥桥 按材料分类：木桥、圬工桥木桥、圬工桥 、钢筋混凝土钢筋混凝土桥、钢桥桥、钢桥桥梁由四个基本部分组成，即上部结构、下部结构、支座和附属设施。上部结构：是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上(无铰拱起拱线或刚架主梁底线以上)跨越桥孔的总称下部结构：包括桥墩、桥台和基础。 llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础从受力特点上看，混凝土梁式桥从受力特点上看，混凝土梁式桥分为简支梁分为简支梁( (板板)

4、 )桥，连续梁桥，连续梁( (板板) )桥和悬臂梁桥和悬臂梁( (板板) )桥。桥。简支梁桥：简支梁桥：受力和构造最简单的桥型，受力和构造最简单的桥型，应用广泛；应用广泛；连续梁桥：连续梁桥：由于负弯矩存在减小了跨由于负弯矩存在减小了跨中的正弯矩，跨越能力大，适用于桥中的正弯矩，跨越能力大，适用于桥基良好的场合；基良好的场合；悬臂梁桥：悬臂梁桥：跨越能力比简支梁桥大，跨越能力比简支梁桥大，但逊于连续梁，并且因行驶状况不良，但逊于连续梁，并且因行驶状况不良，目前较少采用。目前较少采用。 梁式桥的基梁式桥的基本体系本体系 梁式桥梁式桥受力特点：梁作为受弯构件受力特点：梁作为受弯构件由梁跨两端支座（

5、桥墩或桥由梁跨两端支座（桥墩或桥台）支撑着。台）支撑着。工 字 形 断 面( 钢 及 钢 筋 混 凝 土 梁 ）( a )( b )T 形 断 面( 钢 筋 混 凝 土 梁 ) ( c ) 箱 形 断 面（ 钢 及 钢 筋 混 凝 土 梁 ） （ d ) 板 梁（ 钢 筋 混 凝 土 梁 ）主梁断面主梁断面连续桁架梁桥。连续桁架梁桥。支承在三个支点支承在三个支点以上的桥梁。以上的桥梁。简支梁桥简支梁桥伸臂梁桥伸臂梁桥(a)简 支 梁(b)多 跨 连 续 梁(c)多 跨 静 定 梁梁式桥的支撑条件梁式桥的支撑条件梁式桥的支撑条件梁式桥的支撑条件1957年建成年建成,是中国在万里长江上修是中国在万

6、里长江上修建的第一座铁路、公路两用桥梁。建的第一座铁路、公路两用桥梁。全桥总长全桥总长1670米，其中正桥米，其中正桥1156米，米，北岸引桥北岸引桥303米，南岸引桥米，南岸引桥211米。米。桥身为三联连续梁桥，每联桥身为三联连续梁桥，每联3孔，共孔，共8墩墩9孔。每孔跨度为孔。每孔跨度为128米。米。 1969年建成年建成,是我国自行设计、是我国自行设计、制造、施工并使用国产高强钢制造、施工并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁，属于连材的现代化大型桥梁，属于连续钢桁梁双层桥。全长包括引续钢桁梁双层桥。全长包括引桥在内，铁路部分为桥在内，铁路部分为6772m，公路部分为公路部分为4589m。拱

7、式结构在竖向荷载作用下，拱式结构在竖向荷载作用下，两端支承除了有竖向反力外，两端支承除了有竖向反力外，还将产生还将产生水平推力水平推力。正是这。正是这个水平推力，使拱内产生轴个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。因此，可以充分较为均匀。因此，可以充分利用主拱截面材料强度，使利用主拱截面材料强度，使跨越能力增大。跨越能力增大。拱和梁的应拱和梁的应力分布力分布 拱桥拱桥 - 截 面 应 力(b)(a) - 截 面

8、 应 力PPNPPHVHVVVMQMQ序序号号桥桥 名名主跨主跨(m)桥桥 址址年份年份1重庆万县长江公路大桥重庆万县长江公路大桥420中国中国19972克拉克克拉克I大桥大桥(KRK I)390克罗地亚克罗地亚19793贵州江界河大桥贵州江界河大桥330中国中国19954广西邕宁邕江大桥广西邕宁邕江大桥313中国中国19985格拉德斯维桥格拉德斯维桥(Gladesville)305澳大利亚澳大利亚19616友谊桥友谊桥(Amizade)290巴西巴西19617伯罗克桥伯罗克桥(Bloukrans)272南非南非19838亚拉比达桥亚拉比达桥(Arrbide)270葡萄牙葡萄牙19639广西三

9、岸邕江桥广西三岸邕江桥270中国中国199810里斯河大桥里斯河大桥(Rance)261法国法国1990赵州桥座落在河北省南部赵州桥座落在河北省南部的洨河上，洨河流经赵县。的洨河上，洨河流经赵县。由著名匠师李春设计和建由著名匠师李春设计和建造，距今已有造，距今已有1400年的历年的历史，是当今世界上现存最史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代石早、保存最完善的古代石拱桥。拱桥。湖南长沙湘江双曲拱桥。湖南长沙湘江双曲拱桥。主拱圈横截面是由一个主拱圈横截面是由一个或数个小拱组成的。主或数个小拱组成的。主拱圈在纵向及横向均呈拱圈在纵向及横向均呈曲线形。曲线形。拱桥的承重方式拱桥的承重方式：桥面布

10、置在主要承重构件之上。（首选）：桥面布置在主要承重构件之上。（首选）特点：特点：构造简单，施工方便，视野开阔，舒适性好；构造简单，施工方便，视野开阔，舒适性好；但不足之处是建筑高度较大。但不足之处是建筑高度较大。 ：桥面在桥跨结构的高度中间：桥面在桥跨结构的高度中间武汉晴川大桥位于汉江与长武汉晴川大桥位于汉江与长江的交汇处，连接汉口的中江的交汇处，连接汉口的中山大道和汉阳铁门关，主桥山大道和汉阳铁门关，主桥为下承式钢管无铰拱桥，工为下承式钢管无铰拱桥，工程全长程全长2147.5米米,净跨净跨280米。米。 ：桥面布置在承重结构之下。：桥面布置在承重结构之下。 刚架桥刚架桥概念：是梁和柱（或竖墙

11、）整体结合的桥梁结构。桥墩与桥桥墩与桥跨刚性连跨刚性连接接1、在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力。受力特点：2、受力状态介于梁式桥和拱桥之间。Hv连续刚架桥连续刚架桥.有较好有较好的抗震性能。的抗震性能。斜腿刚架桥。斜腿刚架桥。造型轻巧美观。造型轻巧美观。T形刚架桥，便于施加预形刚架桥，便于施加预应力，加挂梁后，跨度很应力，加挂梁后，跨度很大。大。挂梁挂梁建于建于1997年。桥面有年。桥面有6车道，总宽车道，总宽33m，主跨主跨270m，位于广东东莞和番禺市之，位于广东东莞和番禺市之间跨越珠江的公路大桥，全桥长间跨越珠江的公路大桥，全桥长3618m。该桥建于该桥建于1997年

12、。主跨年。主跨270m，属于连续刚架桥。主，属于连续刚架桥。主跨跨径世界第一。跨跨径世界第一。该桥是一座建于风景区的预应力混凝土该桥是一座建于风景区的预应力混凝土V形墩刚架桥。整座桥形墩刚架桥。整座桥型线条流畅，轻巧别致，桥景相融。型线条流畅，轻巧别致，桥景相融。斜拉桥主要由斜拉桥主要由塔柱塔柱、主梁主梁和和斜拉钢索斜拉钢索组成。斜拉组成。斜拉桥一般为双塔，有时也可采用单塔；绝大多数桥塔桥一般为双塔，有时也可采用单塔；绝大多数桥塔是竖向的，极少数为斜立。斜拉桥的跨度一般介于是竖向的，极少数为斜立。斜拉桥的跨度一般介于悬索桥和桁架桥之间，通常为钢梁或钢筋混凝土梁。悬索桥和桁架桥之间，通常为钢梁或

13、钢筋混凝土梁。 斜拉桥斜拉桥序序号号桥桥 名名主跨主跨(m)桥桥 址址年份年份1苏通大桥苏通大桥1088中国中国20082昂船州大桥昂船州大桥1018中国香港中国香港20093湖北鄂东长江大桥湖北鄂东长江大桥926中国中国在建设中在建设中4多多罗大桥多多罗大桥890日本日本19995诺曼底大桥诺曼底大桥856法国法国19956南京长江三桥南京长江三桥648中国中国20087南京长江第二大桥南京长江第二大桥628中国中国20008武汉白沙洲长江大桥武汉白沙洲长江大桥618中国中国20009福州市青州闽江大桥福州市青州闽江大桥605中国中国200110上海杨浦大桥上海杨浦大桥602中国中国1993

14、辐射形竖琴形扇形来宾红水河，位于广西红水河，是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉桥。来宾红水河，位于广西红水河，是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉桥。全长全长398，主跨，主跨489648(），索型采用双塔竖琴型。），索型采用双塔竖琴型。三台涪江桥位于四川省三台县跨越涪江。全桥共孔，全长。该三台涪江桥位于四川省三台县跨越涪江。全桥共孔，全长。该桥主桥为双塔混凝土斜拉桥，其孔跨为桥主桥为双塔混凝土斜拉桥，其孔跨为(）。，桥面总宽）。，桥面总宽(车行道及两侧人行道各）。斜拉索为扇形双索面体车行道及两侧人行道各）。斜拉索为扇形双索面体系。系。重庆石门桥位重庆石门桥位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江，

15、全长于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江，全长716。主桥为。主桥为200230(）单索面独塔预应力混凝土斜拉桥，桥面全宽单索面独塔预应力混凝土斜拉桥，桥面全宽25.5，设车道。墩高约，设车道。墩高约50，塔柱自桥面以上高塔柱自桥面以上高113，塔总高约，塔总高约163。拉索采用平行索布置。拉索采用平行索布置。济南黄河公路桥济南黄河公路桥位于山东省济南市北郊，位于山东省济南市北郊，大桥全长大桥全长2033.44，其中主桥长，其中主桥长488，为孔为孔40942209420(）连续的）连续的预应力混凝土双塔斜拉桥。该桥总宽预应力混凝土双塔斜拉桥。该桥总宽19.5，其中车行道，其中车行道15，两侧人行道各，

16、两侧人行道各。桥塔为型门式立体结构，塔高。桥塔为型门式立体结构，塔高68.4，索面采用扇形布置，索距，索面采用扇形布置，索距，每塔共每塔共11对索。大桥于对索。大桥于1982年建成。年建成。辐射型拉索辐射型拉索云阳汤溪河桥位于四川省云阳县，是我国第一座试验性斜拉桥，建于云阳汤溪河桥位于四川省云阳县，是我国第一座试验性斜拉桥，建于1975年。双年。双塔斜拉桥的孔跨布置为塔斜拉桥的孔跨布置为34.9175.8434.91(），全长），全长153.12。每塔有三对斜。每塔有三对斜拉索，由钢芯缆索组成，呈辐射形布置。拉索，由钢芯缆索组成，呈辐射形布置。上海南浦大桥，全长上海南浦大桥，全长8346m，

17、1991年建成。主桥跨径年建成。主桥跨径171+423+171m，为双塔双索，为双塔双索面钢与混凝土叠和斜拉桥，扇形拉索，主塔高面钢与混凝土叠和斜拉桥，扇形拉索，主塔高150m，H形折线形塔身。形折线形塔身。上海杨浦大桥，上海杨浦大桥， 1993年建成。跨径年建成。跨径602m，双塔双索面，主塔高，双塔双索面，主塔高144m，钻石形塔身，为当，钻石形塔身，为当时世界最大跨径的斜拉桥。时世界最大跨径的斜拉桥。重庆长江二桥位于重庆重庆长江二桥位于重庆市西郊九龙坡地区，大市西郊九龙坡地区，大桥南岸为李家沱工业区，桥南岸为李家沱工业区，主孔全长主孔全长1288米。该桥米。该桥为双塔双索预应力混凝为双塔

18、双索预应力混凝土斜拉桥，主塔高土斜拉桥，主塔高141米，米，1995年底建成。年底建成。武汉白沙洲大桥位于武汉长武汉白沙洲大桥位于武汉长江大桥上游江大桥上游8.6公里处，全长公里处，全长3586米，正桥长米，正桥长2458米，主米，主跨跨618米，是双塔双索面斜米，是双塔双索面斜拉桥。大桥北岸引桥与汉阳拉桥。大桥北岸引桥与汉阳鹦鹉大道形成三层立交，南鹦鹉大道形成三层立交，南岸跨武昌武金临江大道，桥岸跨武昌武金临江大道，桥面净宽面净宽26.5米，车道，设米，车道，设计时速为公里，设计日计时速为公里，设计日通车能力万辆次。通车能力万辆次。2000.9.8建成通车。建成通车。 悬索桥是在桥的悬索桥是

19、在桥的两端设置索锚，借两端设置索锚，借助于架设在桥塔的助于架设在桥塔的拉索，通过分布设拉索，通过分布设置的吊杆将桥上的置的吊杆将桥上的荷载传至悬索上。荷载传至悬索上。一般认为在所有桥一般认为在所有桥式中，悬索桥的可式中，悬索桥的可能跨度最大。目前能跨度最大。目前主跨超过主跨超过1000m1000m的桥的桥梁主要为悬索桥。梁主要为悬索桥。 悬索桥悬索桥概念是一种古老桥型。早期制索材料为藤条、竹子、皮革、铁链等。至今我国四川灌县安澜竹索桥仍保持着原始的风貌。建于公元1705年的四川大渡河的泸定铁索桥，主跨达103m，很可能是当时世界跨度最大的悬索桥。序序号号桥桥 名名主跨主跨(m)桥桥 址址年份年

20、份1明石海峡大桥明石海峡大桥1991日本日本19982舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥1650中国中国20093大海带桥大海带桥1624丹麦丹麦19984润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥1490中国中国20055亨伯桥亨伯桥1410英国英国19816江阴长江大桥江阴长江大桥1385中国中国19987香港青马大桥香港青马大桥1377中国中国19978费雷泽诺桥费雷泽诺桥1298.5美国美国19649金门大桥金门大桥1280美国美国193710武汉阳逻长江大桥武汉阳逻长江大桥1280中国中国 2007明石海峡大桥明石海峡大桥 目前世界上跨度最大的悬索桥是日本的目前世界上跨度最大的悬索桥是日本的明石海峡

21、公铁两用桥，跨径明石海峡公铁两用桥，跨径1991 m(1991 m(设计设计跨径为跨径为1990m1990m，后因阪神地震，地壳移位，后因阪神地震，地壳移位，才变成目前的跨径才变成目前的跨径) )。 钢缆采用高强钢丝成股钢缆采用高强钢丝成股编制，充分发挥材料优编制，充分发挥材料优越的抗拉性能。越的抗拉性能。基本组成荷载传递主缆、塔架、加劲梁、锚碇桥面主梁吊杆主塔地基在力的传递过程中，吊杆和主缆索承受很大的拉力，此拉力由两岸桥台后修筑的巨型锚碇平衡。悬索桥示意图悬索桥示意图 悬 索吊 杆塔 架锚 固锚 固悬索桥示意图悬索桥示意图 悬索桥受力示意悬索桥受力示意优点能充分发挥钢缆材料优越的抗拉性能。

22、因此，；成卷钢缆便于运输，也便于无支架悬吊拼装，适合在大江、湖海或跨越深沟、深谷时采用。悬索桥边跨与主跨之比一般为0.30.4，最小可达0.21。 同时采用几种桥型的组合形式，充分利用各种同时采用几种桥型的组合形式，充分利用各种形式桥的受力特性，发挥其优越性。形式桥的受力特性，发挥其优越性。梁拱组合体系桥梁拱组合体系桥组合体系桥组合体系桥该桥铁路部分全长该桥铁路部分全长7675.4m，公路部分，公路部分4215.9m，最大跨度为，最大跨度为216m。属于。属于。216m桥梁下部结构主要由桥梁下部结构主要由墩墩( (台台) )帽帽、墩墩( (台台) )身身和和基础基础三部分三部分组成。组成。 桥

23、梁墩台还要承受施工时的桥梁墩台还要承受施工时的临时荷载，在某种情况下需临时荷载，在某种情况下需要要临时加固和补强临时加固和补强。 u桥墩桥墩承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受水流，风承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受水流，风力和船只的撞击力。力和船只的撞击力。u桥台桥台承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受挡土护岸承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受挡土护岸等土的压力。等土的压力。u基础基础承受上部结构、桥墩的重力和桥上的可变荷载。承受上部结构、桥墩的重力和桥上的可变荷载。6.3 .1 桥墩的类型 桥墩桥墩在结构上必须有足够的强度和稳定在结构上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅水的问影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅