第6章桥梁工程

1、1第第6章章 桥梁工程桥梁工程 桥梁的分类；桥梁工程的总体规划；桥梁的分类；桥梁工程的总体规划； 桥梁的结构形式；桥墩与桥台；桥梁的结构形式；桥墩与桥台； 桥梁基础；桥梁技术的发展方向；桥梁基础；桥梁技术的发展方向；26.1 6.1 桥梁的分类桥梁的分类n一一 桥梁工程的地位与作用桥梁工程的地位与作用n1 桥梁的定义桥梁的定义 n（1）广义：）广义：联结障碍两端的中介载体称为桥梁；联结障碍两端的中介载体称为桥梁；n例如：例如：na 在在20世纪世纪6070年代，乒乓小球转动了世界大年代，乒乓小球转动了世界大球，在中美之间建立起了一座球，在中美之间建立起了一座友谊桥梁友谊桥梁；nb 1997年我

2、国广州白云机场开通了广州至美国洛年我国广州白云机场开通了广州至美国洛杉矶的直达航班，当时称它为架设在中美间的杉矶的直达航班，当时称它为架设在中美间的空中空中桥梁桥梁；nc 1998年国家投巨资建设了北京西宁拉萨的年国家投巨资建设了北京西宁拉萨的地下光缆工程，这个光缆工程被称为架设在北京地下光缆工程，这个光缆工程被称为架设在北京西宁拉萨间的西宁拉萨间的通讯桥梁通讯桥梁等。等。36.1 6.1 桥梁的分类桥梁的分类 一、桥梁工程的地位与作用一、桥梁工程的地位与作用 n1、桥梁的定义、桥梁的定义（2 2）狭义：）狭义：跨越障碍物的工程结构称为桥梁；本章将言跨越障碍物的工程结构称为桥梁；本章将言及的桥

3、梁仅限于狭义范畴的桥梁。及的桥梁仅限于狭义范畴的桥梁。 跨越山谷跨越山谷跨越江河跨越江河跨越公路跨越公路42、桥梁工程的地位与作用、桥梁工程的地位与作用 （1）高速公路、铁路等道路工程建设中，由于受线型、纵坡、转弯高速公路、铁路等道路工程建设中，由于受线型、纵坡、转弯半径等设计参数的制约，必须借助桥梁工程，才能保证道路技术半径等设计参数的制约，必须借助桥梁工程，才能保证道路技术标准的实现；标准的实现；（2）对于城市道路，在交叉路口，往往是借助城市立交桥实现道路对于城市道路，在交叉路口，往往是借助城市立交桥实现道路的畅通；的畅通；（3）桥梁工程占道路工程总造价的比例，可以从一个侧面反映道路桥梁工

4、程占道路工程总造价的比例，可以从一个侧面反映道路等级的高低；等级的高低；（4 4）桥梁工程是一个国家在土木工程中具有技术能力和水平的象征。桥梁工程是一个国家在土木工程中具有技术能力和水平的象征。 5二、桥梁的发展二、桥梁的发展 n1 桥梁的启蒙桥梁的启蒙：人们有理由相信，由于天然石穹、溶洞等形人们有理由相信，由于天然石穹、溶洞等形状，启发了人类古代拱桥的建设；从横卧于溪流上的树干启状，启发了人类古代拱桥的建设；从横卧于溪流上的树干启发古代人们创造了梁式桥；跨越沟谷两端的树根藤索诞生了发古代人们创造了梁式桥；跨越沟谷两端的树根藤索诞生了吊桥。吊桥。n2 桥梁发展：桥梁发展：桥梁问世之初，其特点是

5、规模小、跨径短、结桥梁问世之初，其特点是规模小、跨径短、结构简单，多以天然材料为主；然而，随着科学技术的发展，构简单，多以天然材料为主；然而，随着科学技术的发展，新材料、新工艺的诞生，桥梁向规模宏大，结构复杂、受力新材料、新工艺的诞生，桥梁向规模宏大，结构复杂、受力合理、形状美观、材料新颖、行车舒适、适用安全的方向转合理、形状美观、材料新颖、行车舒适、适用安全的方向转化。化。 6二、桥梁的发展二、桥梁的发展（续）（续）n3 古代桥梁建设的代表：古代桥梁建设的代表：赵州桥（公元赵州桥（公元605年）、年）、法国南部尼姆城的石拱桥（公元前法国南部尼姆城的石拱桥（公元前18年）；年）；7二、桥梁的发

6、展二、桥梁的发展（续）（续）n4、近代桥梁建设的代表：、近代桥梁建设的代表：意大利意大利威尼斯的利亚托石拱桥（公元威尼斯的利亚托石拱桥（公元1588年）、四川灌县的安澜竹索年）、四川灌县的安澜竹索桥（公元桥（公元1803年）、英国福斯悬年）、英国福斯悬臂桁架桥（公元臂桁架桥（公元1890年）年）8二、桥梁的发展二、桥梁的发展（续）（续）n5 国外国外 现代桥梁建设的代表：现代桥梁建设的代表：美国的金门大桥美国的金门大桥(1280m)、英、英国的亨伯桥国的亨伯桥(1410m) 以及日本明石大桥以及日本明石大桥(1991m)。 金门金门亨伯亨伯明石明石9二、桥梁的发展二、桥梁的发展（续）（续）n6

7、 国内现代桥梁建设的代表：国内现代桥梁建设的代表：世界第三的中国润扬长江世界第三的中国润扬长江桥桥(1490m)、世界第一的重庆长江大桥、世界第一的重庆长江大桥(420余余m)和万州长和万州长江大桥江大桥(420m) 、世界第一的南通长江大桥（、世界第一的南通长江大桥（1088m）。）。 万州万州润扬桥全长润扬桥全长23.56km主桥长主桥长 L1490m重庆长江大桥重庆长江大桥7 润扬桥概况润扬桥概况10润扬桥润扬桥L1490m，全长全长23.56km。11n1 古代中国的桥梁建设：古代中国的桥梁建设：由于古代人发明了火药，极大地促进了土木由于古代人发明了火药，极大地促进了土木工程建设的发展

8、，建造了以赵州桥为代表的、一批具有当时世界领先水平工程建设的发展，建造了以赵州桥为代表的、一批具有当时世界领先水平的桥梁。的桥梁。n2 现代中国桥梁建设：现代中国桥梁建设：随着我国科学技术水平的提高，综合国力的增随着我国科学技术水平的提高，综合国力的增强，我国在近强，我国在近20余年内建造了一批具有世界一流水平的大型拱桥、连续刚余年内建造了一批具有世界一流水平的大型拱桥、连续刚构桥、斜拉桥和吊桥等。构桥、斜拉桥和吊桥等。n3 代表桥梁见图片。代表桥梁见图片。 江阴江阴南通大桥南通大桥卢卢 浦浦12四、桥梁工程的未来发展四、桥梁工程的未来发展 （建筑材料、设计计算、施工管理）（建筑材料、设计计算

9、、施工管理）n1 建筑建筑材料：材料：随着新材料的问世，越来越多的高强轻随着新材料的问世，越来越多的高强轻质、耐腐、抗疲劳、抗老化、抗松弛的新型材料必将质、耐腐、抗疲劳、抗老化、抗松弛的新型材料必将用于桥梁建设。用于桥梁建设。n2设计计算：设计计算：随着计算技术的完善、使用的普及，将会随着计算技术的完善、使用的普及，将会诞生设计更合理、计算结果更准确、造型更别致的桥诞生设计更合理、计算结果更准确、造型更别致的桥梁设计图。梁设计图。n3 施工管理：施工管理：现代化的企业管理技术、施工技术、和现代化的企业管理技术、施工技术、和大型机械设备的问世，必将促进桥梁工程建设。大型机械设备的问世，必将促进桥

10、梁工程建设。 13五、桥梁的基本组成与分类五、桥梁的基本组成与分类 n（一）组成：（一）组成： 桥梁结构通常由基础、桥墩、桥台、支座、桥跨结桥梁结构通常由基础、桥墩、桥台、支座、桥跨结构以及桥面系（桥面铺装、伸缩缝、排水设施、人行道铺装、栏构以及桥面系（桥面铺装、伸缩缝、排水设施、人行道铺装、栏杆、照明设施等）等组成。杆、照明设施等）等组成。 14五、桥梁的基本组成与分类五、桥梁的基本组成与分类 n（二）桥梁分类（二）桥梁分类n1 按位置分类：按位置分类：水中桥、水面桥、水上桥、高架桥、栈水中桥、水面桥、水上桥、高架桥、栈桥等；桥等；2 按形式分类：按形式分类：踏步桥、梁式桥、拱桥、悬索桥等；

11、踏步桥、梁式桥、拱桥、悬索桥等；15（二）桥梁分类（二）桥梁分类(续续)n3 按用途分类：按用途分类：人行桥、人行桥、公路桥、公路桥、铁路桥、铁路桥、公铁两用桥、公铁两用桥、引水桥、引水桥、16（二）桥梁分类（二）桥梁分类(续续)n3 按用途分类：按用途分类：航运桥；航运桥；17（二）桥梁分类（二）桥梁分类(续续)n4 按材料分类：按材料分类：木桥、木桥、圬工桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、预应力混凝土桥、铁桥、铁桥、钢桥钢桥以及复合材料桥等。以及复合材料桥等。18n5 按受力分类：按受力分类：简支梁桥、连续梁桥、悬简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、刚架桥、臂梁桥、刚架桥、

12、T构桥（静定与超静构桥（静定与超静定）、桁架桥、斜拉桥、吊桥、拱桥定）、桁架桥、斜拉桥、吊桥、拱桥(三铰、三铰、双铰、单铰和无铰等双铰、单铰和无铰等)；（二）桥梁分类（二）桥梁分类(续续)19（二）桥梁分类（二）桥梁分类(续续)n6 按行车道板的位置分类：按行车道板的位置分类：上承式拱桥、上承式拱桥、n7 按桥的长度或跨径分类：按桥的长度或跨径分类：小桥、中桥、小桥、中桥、n小小 桥：桥：8.0m L1 30.0m；5.0m l 20.0m；n中中 桥：桥：30.0 L1 100.0m；20.0m l 40.0m；n大大 桥：桥：L1 100.0m；l 40.0m；n特大桥：特大桥：L1 50

13、0.0m；l 100.0m；n注：注： L1 为桥梁的总长，为桥梁的总长， l 为桥梁的跨长。为桥梁的跨长。中承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥；下承式拱桥；大桥、大桥、特大桥。特大桥。6.120六、桥梁设计原则与程序六、桥梁设计原则与程序n1、设计原则：安全、适用、经济、美观。、设计原则：安全、适用、经济、美观。n2、设计程序：初步设计、技术设计、施、设计程序：初步设计、技术设计、施工图设计三个阶段工图设计三个阶段（仅限于设计阶段）（仅限于设计阶段）。 2122 梁式桥梁式桥 n一、概述一、概述n1 梁式桥的定义：梁式桥的定义：在垂直荷载作在垂直荷载作n用下，桥跨结构以受弯为主，支座不产生推力

14、，仅有垂直用下，桥跨结构以受弯为主，支座不产生推力，仅有垂直反力存在。反力存在。n2 我国古代著名的梁式桥：我国古代著名的梁式桥：福建泉州的福建泉州的万安桥万安桥。规模：。规模：Lmax 17m、L800m余米。建筑材料：石料，单条石梁余米。建筑材料：石料，单条石梁重：重：W200余吨。余吨。n3 简支梁的承载能力简支梁的承载能力M：Mf（I，）。n4 梁跨结构的用材：梁跨结构的用材：通常情况下是用钢筋混凝土、预应力通常情况下是用钢筋混凝土、预应力混凝土、预应力混凝土钢材的混合结构以及钢材。混凝土、预应力混凝土钢材的混合结构以及钢材。 22二二 梁式桥体系划分与受力特点梁式桥体系划分与受力特点

15、 n1、简支梁桥、简支梁桥n1) 1) 受力特点：受力特点：在垂直荷载作在垂直荷载作用下，梁中只产生弯矩和剪力，用下，梁中只产生弯矩和剪力，不产生轴力，且在环境温度发不产生轴力，且在环境温度发生变化、地基产生不均匀沉降生变化、地基产生不均匀沉降或位移时，梁中不产生附加次或位移时，梁中不产生附加次内力内力（图（图1）；n2) 2) 适用范围：适用范围：跨径不超过跨径不超过50m、墩高不大、特别是在高架桥、墩高不大、特别是在高架桥和高速公路上的跨线桥中被大量运用；和高速公路上的跨线桥中被大量运用；n3) 3) 简支梁桥的支承方式简支梁桥的支承方式 ：如如图图2所示。所示。图图图图1图图223（1）

16、受力特点：）受力特点：悬臂梁桥由于悬臂梁桥由于支点截面存在负弯矩而降低支点截面存在负弯矩而降低跨中内力，由此可提高梁的跨中内力，由此可提高梁的承载能力，它与简支梁同属承载能力，它与简支梁同属静定结构，其余受力特点与静定结构，其余受力特点与简支梁的类同。简支梁的类同。（2）适用范围：）适用范围：通航净宽大于通航净宽大于50m的北方河流；的北方河流；（3）支座设置方式：）支座设置方式：如上图所示，类同于连续梁桥；如上图所示，类同于连续梁桥；（4）桥跨结构布置形式：）桥跨结构布置形式：对称与非对称两种；对称与非对称两种；（5 5）不足之处：）不足之处：由于挂梁的存在，使得行车不流畅，由于挂梁的存在，

17、使得行车不流畅， 跳车现象不可避免；同时，挂梁牛腿构造复杂，使得施工困难，而跳车现象不可避免；同时，挂梁牛腿构造复杂，使得施工困难，而且，牛腿还是全桥的薄弱环节。且，牛腿还是全桥的薄弱环节。 （6）代表桥梁：）代表桥梁：加拿大魁北克桥，加拿大魁北克桥，lmax549m 、挂梁、挂梁l195.2m 图图2、悬臂梁桥、悬臂梁桥 243 连续梁桥连续梁桥(1) 受力特点：受力特点：同一联上的任意同一联上的任意位置作用荷载（支点截面除位置作用荷载（支点截面除外），整联每跨梁中都有内外），整联每跨梁中都有内力产生，连续梁属超静定结力产生，连续梁属超静定结构，仅用内力平衡方程已无构，仅用内力平衡方程已无法

18、求解支座反力和梁中内力法求解支座反力和梁中内力的大小，必须借助位移协调的大小，必须借助位移协调条件和物理方程才能求解。条件和物理方程才能求解。(2) 适用范围：适用范围：主要使用在跨径在主要使用在跨径在50150m范围内桥梁中；范围内桥梁中；(3) 支座设置：支座设置：每一联只设一个固定铰支座，其余均为活动支座；每一联只设一个固定铰支座，其余均为活动支座；(4) 优劣性：优劣性：连续梁桥刚度大、防震性能好、接头少便于车辆高速行驶，行连续梁桥刚度大、防震性能好、接头少便于车辆高速行驶，行车舒适；但构造复杂、接头处伸缩量大，在温度和支座基础发生变化时，车舒适；但构造复杂、接头处伸缩量大，在温度和支

19、座基础发生变化时，梁中要产生次内力。梁中要产生次内力。 图图254 T型刚构桥型刚构桥n（1）受力特点：）受力特点：T型刚构受力类似于固端悬臂梁，也属于静定结构，每一型刚构受力类似于固端悬臂梁，也属于静定结构，每一个个T型结构为一个受力单元；型结构为一个受力单元；n（2）适用范围：）适用范围：本桥型多用在跨径本桥型多用在跨径100200m范围内，目前国内该桥型范围内，目前国内该桥型最大跨径最大跨径Lmax174m（国外（国外Lmax270m）；）；n（3）支座设置：）支座设置：仅在挂梁和桥台处设置支座，设置方式类同于简支梁桥；仅在挂梁和桥台处设置支座，设置方式类同于简支梁桥；n(4) 优劣性：

20、优劣性：由于由于T型刚构桥（型刚构桥（T构桥）的桥梁与墩台间不设支座、是固结，构桥）的桥梁与墩台间不设支座、是固结，在进行主梁悬臂现浇施工时，不需要临时支座、也不存在支座转化的问题；在进行主梁悬臂现浇施工时，不需要临时支座、也不存在支座转化的问题；但由于挂梁的存在，有与悬臂梁桥类同的缺点。但由于挂梁的存在，有与悬臂梁桥类同的缺点。266连续连续刚构桥刚构桥n（1）受力特点：）受力特点：受力类同于多受力类同于多 跨连续框架结构，为了减少环跨连续框架结构，为了减少环 境变化引起的次内力，通常采用薄壁墩，同时采用薄壁墩境变化引起的次内力，通常采用薄壁墩，同时采用薄壁墩 也是为了满足桥跨结构伸缩变形的

21、需要；也是为了满足桥跨结构伸缩变形的需要；n（2）适用范围：）适用范围：连续连续刚构桥多用在跨径刚构桥多用在跨径200300m间间的高墩桥梁上；的高墩桥梁上；n（3）支座设置：）支座设置：连续连续刚构桥除在梁的两端设置滑动支刚构桥除在梁的两端设置滑动支座外，全桥均无支座结构；座外，全桥均无支座结构；n（4）优劣性：优劣性：它综合了连续梁桥和它综合了连续梁桥和T型刚构桥的优点；其型刚构桥的优点；其最大的缺点是在施工过程中稳定安全性较差。最大的缺点是在施工过程中稳定安全性较差。27三、梁式桥梁施工方法简介三、梁式桥梁施工方法简介n1、顶推连续梁施工方法简介、顶推连续梁施工方法简介。 28三、梁式桥

22、梁施工方法简介三、梁式桥梁施工方法简介n2、悬臂浇筑连续刚构桥施工方法简介。、悬臂浇筑连续刚构桥施工方法简介。 2923 拱式桥梁拱式桥梁 n一、拱及拱桥一、拱及拱桥n1、拱的定义：、拱的定义：在建筑上呈弧形，且结构以受压为主。在建筑上呈弧形，且结构以受压为主。n2、拱桥的定义：、拱桥的定义：承重结构的建筑呈弧形，且以受压承重结构的建筑呈弧形，且以受压为主的桥梁。为主的桥梁。n3、拱的分类及实际应用：、拱的分类及实际应用：拱可分为正拱、侧拱和反拱可分为正拱、侧拱和反拱三种形式；正拱主要用于桥梁结构、洞或门的顶拱三种形式；正拱主要用于桥梁结构、洞或门的顶部，侧拱用于大坝或档土墙结构，反拱用于地下

23、水部，侧拱用于大坝或档土墙结构，反拱用于地下水位高的底板结构。位高的底板结构。 30二二 拱桥的组成与分类拱桥的组成与分类n1、拱桥的组成：基础、墩台、拱座、拱圈、拱上建筑、拱桥的组成：基础、墩台、拱座、拱圈、拱上建筑、行车道板以及桥面系。行车道板以及桥面系。 n2、分类（以拱圈为主）、分类（以拱圈为主）n1）按材料分类：圬工、混凝土、钢筋混凝土、（部分）按材料分类：圬工、混凝土、钢筋混凝土、（部分）预应力混凝土、钢、钢混凝土；预应力混凝土、钢、钢混凝土；n2） 按线性分类：抛物线、圆弧线、悬链线；按线性分类：抛物线、圆弧线、悬链线；312、分类、分类（续）（续）n（3） 按位置分类：上、中、

24、下承式；按位置分类：上、中、下承式；n（4） 按推力分类：有推力拱和无推力拱；按推力分类：有推力拱和无推力拱；n（5） 按受力分类：无铰拱、两铰拱、三铰拱；按受力分类：无铰拱、两铰拱、三铰拱；n（6）按跨数分类：单跨拱与多跨联拱拱桥。按跨数分类：单跨拱与多跨联拱拱桥。 32三三 拱桥体系划分与受力特点拱桥体系划分与受力特点 n1、体系划分：、体系划分：简单体系与组合体系；其区别在于前者有推力而简单体系与组合体系；其区别在于前者有推力而后者则没有。后者则没有。n2、受力特点：、受力特点：在竖向荷载作用下，拱圈结构以受压为主，除此在竖向荷载作用下，拱圈结构以受压为主，除此之外，拱顶截面产生正弯矩，

25、拱脚截面产生负弯矩；拱座不仅要之外，拱顶截面产生正弯矩，拱脚截面产生负弯矩；拱座不仅要受竖向力的作用，而且也得受到很大水平推力的作用。受竖向力的作用，而且也得受到很大水平推力的作用。 33五、拱桥的施工五、拱桥的施工 n1、施工方法：、施工方法：预制吊装施工、满堂支架施工预制吊装施工、满堂支架施工以及转体施工。以及转体施工。n2、施工注意事项：、施工注意事项：按设计的要求顺序加载，按设计的要求顺序加载，平稳落载、安全吊装等。平稳落载、安全吊装等。3424 缆索承重体系缆索承重体系 n一、概述一、概述n1 定义：定义：主要承重体系为缆索的桥梁。主要承重体系为缆索的桥梁。n2 分类：分类：斜拉桥和

26、吊桥；而斜拉桥又可分为单索面和双索面、单塔和双塔，斜拉桥和吊桥；而斜拉桥又可分为单索面和双索面、单塔和双塔，索的布置分为竖琴式、扇形式和放射式等类型。索的布置分为竖琴式、扇形式和放射式等类型。n3 缆索的锚固方式：缆索的锚固方式：吊桥主缆集中为两索，通常采用地锚（地锚分为重力吊桥主缆集中为两索，通常采用地锚（地锚分为重力式和摩擦式），斜拉桥为自锚。式和摩擦式），斜拉桥为自锚。 35二、特二、特 点点 n1 行车道梁受到拉索或吊索的作用，结构内力行车道梁受到拉索或吊索的作用，结构内力大大减小。大大减小。n2 由于桥跨结构主要是弹性支承，所以在外荷由于桥跨结构主要是弹性支承，所以在外荷载的作用下桥

27、跨结构变形较大。载的作用下桥跨结构变形较大。n3 桥跨结构的刚度较小，抗风振是缆索桥梁设桥跨结构的刚度较小，抗风振是缆索桥梁设计中一个非常重要的内容。计中一个非常重要的内容。 36三、桥梁专业术语三、桥梁专业术语 1 1、低水位：、低水位：指枯水季节的最低水位。指枯水季节的最低水位。 2 2、高水位：、高水位：指洪峰季节河流中的最高水位。指洪峰季节河流中的最高水位。 3 3、设计洪水位：、设计洪水位：指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。得的高水位。 37三、桥梁专业术语三、桥梁专业术语4 4、净跨径：、净跨径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的水平净距，通常用水平净距，通常用l l0 0表示；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面最表示；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。低点之间的水平距离。5 5、总跨径：、总跨径：是指各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径（是指各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径（ll0 0），它反映