土木工程概论6 (1)

1、Introduction of Civil Engineering土木工程概论土木工程概论Chapter 5 Bridge engineeringChapter 5 Bridge engineering 建筑工程学院 School of Civil Engineering 肖琦肖琦 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的组成桥梁的组成 上部结构上部结构superstructuresuperstructure 下部结构下部结构substructuresubstructure 桥梁桥梁桥面：车辆和行人行走桥面：车辆和行人行走桥道结构：支承桥面桥道结构：支承桥面

2、承重结构：荷载传给支座承重结构：荷载传给支座连接系：承受水平荷载连接系：承受水平荷载 支座支座 bearingbearing 附属设施附属设施 accessoryaccessory桥墩：中间支承结构桥墩：中间支承结构桥台：岸边支承结构桥台：岸边支承结构承台：上部荷载传给基础承台：上部荷载传给基础基础：荷载传给地基基础：荷载传给地基 桥面铺装、伸缩缝、护栏、桥面铺装、伸缩缝、护栏、防水排水系统等防水排水系统等 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的五大部件桥梁的五大部件 桥墩（桥墩（pierpier）和桥台（）和桥台（abutmentabutment） 建筑

3、工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的五大部件桥梁的五大部件桥梁的支座：桥梁的支座：它支承上部结构，将荷载传递给墩台，并保证上部它支承上部结构，将荷载传递给墩台，并保证上部 结构在荷载，温度变化下所预计的位移功能。结构在荷载，温度变化下所预计的位移功能。盆式支座盆式支座板式支座板式支座 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的五大部件桥梁的五大部件桥梁的基础：桩基础、沉箱基础、沉井基础。桥梁的基础：桩基础、沉箱基础、沉井基础。桩基础：钻孔灌注桩，或者打入式钢管桩等桩基础：钻孔灌注桩，或者打入式钢管桩等沉井基础：沉井基础：沉井

4、是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井沉井是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉井基础。后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉井基础。 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的五大部件桥梁的五大部件沉箱基础：沉箱基础：气压沉箱是一种无底的箱形结构，因为需要输气压沉箱是一种无底的箱形结构，因为需要输入压缩空气来提供工作条件，故称为气压沉箱或简称沉箱。入压缩空气来提供工作条件，故称为气压沉箱或简称沉箱。 建筑工程学

5、院 School of Civil Engineering 桥梁的五小部件桥梁的五小部件 所谓五小部件都是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去所谓五小部件都是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为总称为桥面构造桥面构造，在桥梁设计中往往不够重视，因而使桥梁服，在桥梁设计中往往不够重视，因而使桥梁服务质量低下，外观粗糙。而当今，国际上的桥梁设计中对五小务质量低下，外观粗糙。而当今，国际上的桥梁设计中对五小部件却非常重视，不仅仅是部件却非常重视，不仅仅是“外观包装外观包装”，更是服务功能需求。，更是服务功能需求。桥面铺装桥面铺装排水防水系统排水防水系统栏杆（防撞杆、墙）栏杆（防撞杆、墙）伸缩缝伸缩

6、缝灯光照明灯光照明 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的分类桥梁的分类桥梁总长桥梁总长跨径跨径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lb（m）特大桥特大桥L1000lb150大桥大桥100L 100040lb150中桥中桥30L 10020lb40小桥小桥8 L 305 lb 20净跨径净跨径净跨径净跨径=总跨径，反应排洪能力总跨径，反应排洪能力 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的分类桥梁的分类按体系分类按体系分类：公路桥公路桥铁路桥铁路桥公、铁两用桥公、铁两用桥农桥农桥人行桥人行桥按用

7、途分类按用途分类专用桥梁（通过电缆等）专用桥梁（通过电缆等）按结构材料分类按结构材料分类木桥木桥钢桥钢桥 圬圬wu工桥工桥（砖石混凝土）（砖石混凝土）钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥预应力钢混桥预应力钢混桥混凝土桥按施工方法分类混凝土桥按施工方法分类：整体式施工桥和节段式施工桥。：整体式施工桥和节段式施工桥。按桥面与桥跨结构相对位置分按桥面与桥跨结构相对位置分：上承式桥、中承式桥和下承式桥。：上承式桥、中承式桥和下承式桥。 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系梁桥梁桥 beam bridgebeam bridge 梁式体系是古老的桥梁结构体

8、系，其特点是在竖向荷载作梁式体系是古老的桥梁结构体系，其特点是在竖向荷载作用下无水平推力。梁以其抗弯能力承载。梁式体系分简支梁、用下无水平推力。梁以其抗弯能力承载。梁式体系分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁。其中简支梁桥和连续梁桥是最为广悬臂梁、固端梁和连续梁。其中简支梁桥和连续梁桥是最为广泛的梁式体系。由于结构刚度大、经济性好，预应力混凝土梁泛的梁式体系。由于结构刚度大、经济性好，预应力混凝土梁式桥是最常采用的桥梁结构形式。式桥是最常采用的桥梁结构形式。预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续刚构桥（预应力混凝土连续刚构桥（330米跨）米跨）WR 建筑工程学院 School o

9、f Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系拱桥拱桥 arched bridgearched bridge 拱桥体系的主要承重结构是拱，其特点是竖直荷载作用下拱桥体系的主要承重结构是拱，其特点是竖直荷载作用下有水平推力。拱以承压为主来承受荷载，可采用抗压能力强的有水平推力。拱以承压为主来承受荷载，可采用抗压能力强的圬工材料（砖、石、混凝土）。因为拱是有推力的结构，对地圬工材料（砖、石、混凝土）。因为拱是有推力的结构，对地基要求高，一般建在地基良好的地区。基要求高，一般建在地基良好的地区。上承式拱桥（重庆）上承式拱桥（重庆） 主跨主跨420米，米，混凝土拱桥跨度混凝土拱桥

10、跨度WR中承式拱桥（重庆）中承式拱桥（重庆） 主跨主跨420米，米，公铁两用杆系拱桥跨度公铁两用杆系拱桥跨度WR下承式拱桥（云南）下承式拱桥（云南） 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系拱桥拱桥 用系杆承受水平推力的拱桥称为系杆拱桥，系杆拱桥不对用系杆承受水平推力的拱桥称为系杆拱桥，系杆拱桥不对基础产生水平推力，对地基要求不高，且具有拱桥的美观特征，基础产生水平推力，对地基要求不高，且具有拱桥的美观特征，故具有广泛应用。当中承式拱桥和下承式拱桥的系杆不光承受故具有广泛应用。当中承式拱桥和下承式拱桥的系杆不光承受轴力，也能承受弯矩是，

11、可称为梁拱组合体系桥梁。轴力，也能承受弯矩是，可称为梁拱组合体系桥梁。 系杆拱桥（重庆）系杆拱桥（重庆）世界上跨度最长拱桥，跨度世界上跨度最长拱桥，跨度552米米梁拱组合体系桥梁（杭州）梁拱组合体系桥梁（杭州） 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系刚架桥刚架桥 rigid-frame bridgerigid-frame bridge 刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁式结构和受压的下部柱（墩）整合在一起的结构。刚架上部梁式结构和受压的下部柱（墩）整合在一起的结构

12、。刚架桥的整个体系是压弯结构，也是有推力的结构，由于梁柱刚性桥的整个体系是压弯结构，也是有推力的结构，由于梁柱刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，梁高比梁桥小。连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，梁高比梁桥小。钢斜腿刚架桥（卢森堡）钢斜腿刚架桥（卢森堡）斜腿刚架桥（福州）斜腿刚架桥（福州） 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系斜拉桥斜拉桥 cable stayed bridgecable stayed bridge 斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体

13、系，一种结构体系，20世纪世纪50年代，前联邦德国首先修建了钢斜拉年代，前联邦德国首先修建了钢斜拉桥，梁体用拉索多点拉住，类似多跨弹性支承连续梁，使梁内桥，梁体用拉索多点拉住，类似多跨弹性支承连续梁，使梁内弯矩减小，大幅提高桥梁跨度，桥塔对称受力，仅受压。弯矩减小，大幅提高桥梁跨度，桥塔对称受力，仅受压。 苏通长江公路大桥苏通长江公路大桥（主跨（主跨1088米米 WR）俄罗斯岛斜拉桥俄罗斯岛斜拉桥 （1100米）米） 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系桥梁的结构体系悬索桥悬索桥 suspension bridgesuspension bridg

14、e 悬索桥又称吊桥，也是具有水平反力（拉力）的桥梁结构。悬索桥又称吊桥，也是具有水平反力（拉力）的桥梁结构。传统的吊桥采用地锚式，即用悬挂在两边主塔上的强大的缆索传统的吊桥采用地锚式，即用悬挂在两边主塔上的强大的缆索作为主要承重构件。在竖向荷载作用下，通过吊杆使悬索承受作为主要承重构件。在竖向荷载作用下，通过吊杆使悬索承受很大的拉力，故需要在两侧桥台后方修筑巨大的锚锭结构。现很大的拉力，故需要在两侧桥台后方修筑巨大的锚锭结构。现代吊桥广泛使用钢丝编制的钢缆，高强质轻，实现特大跨度。代吊桥广泛使用钢丝编制的钢缆，高强质轻，实现特大跨度。地锚式特大跨径悬索桥地锚式特大跨径悬索桥 （主跨（主跨1991米米 WR）独塔自锚式悬索桥独塔自锚式悬索桥 （塔高（塔高130米）米） 建筑工程学院 School of Civil Engineering 桥梁的结构体系选择桥梁的结构体系选择 当桥梁主跨为当桥梁主跨为300-500m之间，可以