桥梁发展综述

1、（ 论文 ） 开题报告题目： 下搀大桥（02 号桥）施工图设计（荷载：公路I 级；桥面宽度：28.0m）课 题 类 别： 设计论文 学 生 姓 名：彭亮学号：201209020115班级：12 级桥梁卓越班专业（全称）：土木工程（桥梁工程方向）指导 教 师： 钟惠萍、金霞飞、李学文2016 年 1 月一、本课题设计（研究）的目的：（ 1）通过毕业设计系统的巩固基本理论知识和专业知识，能综合运用所学课程自主创新，培养学生分析问题和解决问题的能力；（ 2）掌握设计原则，设计方法，步骤，提高计算，绘图，查阅文献，使用桥梁规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能；（ 3）通过桥梁毕业设计，

2、使大家运用所学的课程知识，系统的训练和分析，以便掌握桥梁的基本理论，基本知识，基本的计算方法；（ 4）通过桥梁毕业设计，系统的掌握word,CAD，桥梁电算等程序的基本技能，并且可以熟练的运用；（ 5）树立正确的设计思想以及严谨负责，实事求是，刻苦钻研，勇于创新的作风，为桥梁建设事业服务。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：（一）桥梁的现状和发展趋势由于我国经济发展十分迅速，我国的交通运输业得到了空前的发展，人们出行变得十分便利。桥梁工程历来都是交通运输工作中的难点，然而在我国人民的智慧下克服了一个个的难题，让桥梁工程施工技术得到了高速发展。 从世界上的典型工程实例中可见，大跨径桥梁在

3、世界各地工程建设中有着重要的地位，必将有新的发展前景和开拓方向。按照桥梁主要承重结构的受力体系可以将桥梁分为斜拉桥、梁式桥、 拱式桥、刚架桥、悬索桥，以下分别介绍这五种桥梁及其发展现状。1、 斜拉桥斜拉桥又称斜张桥，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。斜拉桥主要由索塔、主梁、 斜拉索组成。其受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基，塔柱基本上以受压为主。跨度较大的

4、主梁就像一条多点弹性支承的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁载面的基本受力特征是偏心受压构件，斜拉桥属于高次超静定结构，主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关，存在着一定的索力分布，使主梁的各种受力状态下的弯矩最小。斜拉桥的优点是：梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于悬臂施工等。不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为俄罗斯的俄罗斯岛大桥，主跨径为

5、1104 米 , 于 2012 年 7月完工。一般说，斜拉桥跨径300 1000 米是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。2、 梁式桥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。梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。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，

6、目前趋向于把主梁做成为简支，而把桥面做成连续的形式。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。连续梁桥：主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3 5 孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向

7、桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外， 连续梁桥的主梁是超静定结构， 墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此， 连续梁一般用于 地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966 年建成的美国亚斯托利亚桥，是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥，它的跨径为376 米。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。有短臂和挂梁的桥孔称为悬臂孔或挂孔，支持短臂的桥孔称为锚固孔。悬臂梁桥的每个挂孔两端为桥面接缝，悬臂端的挠度也较大，行车条件并不比简支梁桥有所改善

8、。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。目前对预应力混凝土悬臂梁桥多采用悬臂拼装或悬臂浇筑的方法施工。为适应悬臂施工法的发展，保证主梁的内力状态和施工时一样，出现一种没有锚固孔，并把悬伸的短臂和墩身直接固结在立面上，形成预应力混凝土 T 形刚架桥，这种桥在20世纪 50年代后发展起来。梁式桥的优点是受力相对明确，施工工艺成熟；缺点是截面尺寸较大，耗材（跨度大的话）3、 拱式桥用拱作为桥身主要承重结构的桥。拱桥主要承受压力，故可用砖，石，混凝土等抗压性能良好的材料建造。拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋，拱结构在竖向荷载的作用下大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造，可承受发

9、生的力矩。拱的受力特点，拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产生水平反力（也叫推力）。它起着抵消荷载引起的弯曲作用，从而减少了拱杆的弯矩峰值。拱的类型：按结构组成和支承方式，拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。三铰拱为静定结构，两铰拱和无铰拱为超静定结构， 工程中较多采用后两种形式。主要的结构形式有双曲拱桥、桁架拱桥以及一些组合体系的拱桥。随着计算力学的发展和对材料性能认识的不断深入，其它形式的桥梁也在不断地发展拱桥按其结构体系分为：（ 1）简单体系拱桥。在简单体系拱桥中，拱桥的传力结构不与主拱形成整体共同承受荷载。桥上的全部荷载由主拱单独承受，它们是桥跨

10、结构的主要承重构件。拱的水平推力直接由墩台或基础承受。（ 2）组合体系拱桥。组合体系拱桥一般由拱和梁、桁架或刚架等两种以上的基本结构体系组合而成，拱桥的传力结构与主拱按不同的构造方式形成整体结构，以共同承受荷载。根据构造方式及受同的构造方式形成整体结构，以共同承受荷载。根据构造方式及受力特点，组合体系拱桥可分为桁架拱桥、刚架拱桥、桁式组合拱桥和拱式组合体系桥等四大类。优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。缺点：由于它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措

11、施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价；在平原区修拱桥，由于建筑高度较大，使两头的接线工程和桥面纵坡量增大，对行车极为不利。刚架桥是一种介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁（或板）结构与承压的下部柱（或墩）整体结合在一起的结构。由于梁和柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸荷作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。（属于基本体系）适用范围：一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥。其受力特点是：（ 1）梁墩柱刚性连接，梁因墩柱的抗弯而卸载，整个体系是压弯结构，也是有推力结构。（ 2）刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要求下可修建较小的跨径。（ 3）刚架桥施工

12、较复杂，一般用于跨度不大的城市或公路的跨线桥和立交桥。（ 4） 采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，己成为大跨度桥梁竞争方案之一。其受力范围是：钢筋混凝土：中、小跨径预应力钢筋混凝土：大跨度直腿刚架（门式）和斜腿刚架：中、小跨径T 形刚构、连续刚构：大跨度（ 1） T 型刚构这种结构体系有致命弱点。从60 年代起到80 年代初，我国公路桥梁修建了几座 T 型刚构桥，如著名的重庆长江大桥和泸州长江大桥，80 年代以后这种桥型基本不再修建了，这里不赘述。（ 2）连续刚构桥连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。连续钢构以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构连续梁体系。

13、一联内无缝，改善了行车条件；梁，墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以， 连续钢构保持了T 型刚构和连续梁的优点。连续钢构桥适合于大跨径，高墩。 高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。5、悬索桥悬索桥，又名吊桥（suspension bridge ）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）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

14、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。其特点是：相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。 悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断。 悬索桥不宜作为重型铁路桥梁，悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵。悬索桥的悬索锈蚀后不容易

15、更换。重点介绍自锚式悬索桥:一般索桥的主要承重构件主缆都锚固在锚碇上，在少数情况下，为满足特殊的设计要求，也可将主缆直接锚固在加劲梁上，从而取消了庞大的锚碇，变成了自锚式悬索桥。自锚式悬索桥有以下的优点：不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥。对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高， 节省了大量预应力构造及装置，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。保

16、留了传统悬索桥的外形，在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。由于采用钢筋混凝土材料造价较低，结构合理，桥梁外形美观，所以不公局限于在地基很差、锚碇修建军困难的地区采用。自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：由于主缆直接锚固在加劲梁上， 梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。施工步骤受到了限制，必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊索，因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多。锚固区局部受力复杂。相对地

17、锚式悬索桥而言，由于主缆非线性的影响，使得吊杆张拉时的施工控制更加复杂。展望未来的桥梁将会向更大，更长，更柔的方向发展，也将更加注重桥梁美学和环境保护。 新中国桥梁建设水平取得了突飞猛进的发展，公路铁路向着大跨度，重荷载，高时速方面发展。现在桥梁建筑已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，同时也是一个国家科学技术、综合国力的综合体现。当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，桥梁的规模有一个理论上的限度。新型材料不断出现，不过它们的实际应用仅仅受制于对其使用寿命的顾虑。在以保守的方式使用新型材料的初期验证阶段，目前桥

18、梁常用的钢和混凝土，从而实现高强轻质的目标。材料科学的进步为桥梁实现轻巧、简洁、 形式的多样化提供了更多的可能性， 进一步探索新型的、高强、 超高强工程材钱建立其可靠的力学本构关系，以充分发挥材料潜在的承载力，并在结构理论研究上发展更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论，不同类型轻质材料组合拼装的各类新型斜拉桥、悬索桥、轻质拱桥，并向可靠度理论方向进行探索，将一跨而过大川海湾。（二）方案比选技术标准：（ 1）汽车荷载：公路- 级（ 2）桥面宽度：28.0m（防撞栏杆0.5m）（ 3）地震基本烈度：小于级比选原则：在因地制宜的情况下尽可能的采用成熟的新结构，新设备，新材料和新工艺，必须认真的

19、学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。A、所设计的桥梁结构在强度和稳定方面要有足够的安全储备；B 、防撞栏杆应具有足够的高度和强度。适用耐久，应保证桥梁在设计基准期内正常使用；桥梁设计应遵循就地取材，因地制宜和方便施工的原则。方案一：（8× 40） m预应力混凝土简支T型梁桥本桥的横截面采用T 型截面。 防收缩钢筋采用下密上疏的要求布置，所有钢筋的焊缝均为双面焊，因为该桥的跨度较大，预应力钢筋采用特殊的形式布置。这样不仅有利于抗剪，而且在拼装完成后，在桥面上进行张拉，可防止梁上缘开裂。该方案优点：制造简单，整体性好，接头也方便，而且能有效的利用现代高强材料，减少构件截面，与钢筋混凝土相比，能节省钢材，在使用荷载下不出现裂缝等。缺点：预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，使桥面铺装加厚等。施工方法：采用预制拼装法施工，即先预制T 型梁，然后用大型机械吊装的一种施工方法。方案二：(85+150+85