桥梁工程概论

1、第一章桥梁分类一、按结构体系分类按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点，对桥梁进行分类，以利于把握各种桥梁的基本特点，也是桥梁工程学习的重点之一。以主要的受力构件为基本依据，可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。1、梁式桥主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土，多用于中小跨径桥梁。优点：采用钢筋砂建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。缺点：结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%,且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。2、拱

2、式桥拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是培工、钢筋碎，适用范围视材料而定。优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋碎梁桥相比，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。3、刚架桥是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁，支柱与主梁共同受力，受力特点为支柱与主梁刚性连接，在主梁端部产生负弯矩，减

3、少了跨中截面正弯矩，而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋碎，适宜于中小跨度，常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况，如立交桥、高架桥等。优点：外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量少。缺点：基础造价较高，钢筋的用量较大，且为超静定结构，会产生次内力。4、斜拉桥梁、索、塔为主要承重构件，利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承，减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索，再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。优点：梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚

4、锭构造；便于无支架施工。缺点：由于是多次超静定结构，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，且技术要求严格。5、悬索桥主缆为主要承重构件，受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆，再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材，适宜于大型及超大型桥梁。优点：由于主缆采用高强钢材，受力均匀，具有很大的跨越能力。缺点：整体钢度小，抗风稳定性不佳；需要极大的两端锚锭，费用高，难度大。二、按跨径分类按跨径分类是一种行业管理的手段，并不反映桥梁工程设计和施工的复杂性。以下是我国公路工程技术标准(JTGB01-2014)规定的按跨径划分桥梁的方法。桥涵分多孔冷捶思长Ln)单孔跨桂L(n

5、)特大林LA1。LA150大桥1加WLWJOOO初WL15O中梆30L10020WL40小桥KWLT30-20满洞Lt:7KO砌筑质量应符合以下规定：1、砌体所用各项材料类别、规格及质量符合要求；2、砌缝砂浆或小石子混凝土铺填饱满、强度符合要求；3、砌缝宽度、错缝距离符合规定，勾缝坚固、整齐，深度和形式符合要求；5、砌体位置、尺寸不超过允许偏差。装配式墩（柱式墩、后张法预应力墩）装配式墩台施工适用于山谷架桥、跨越平缓无漂流物的河沟、河滩等的桥梁，特别是在工地干扰多、施工场地狭窄，缺水与沙石供应困难地区，其效果更为显著。其优点是：结构形式轻便，建桥速度快，坞工省，预制构件质量有保证等等。装配式墩

6、有柱式墩、后张法预应力墩两种形式：1、装配式柱式墩将桥墩分解成若干轻型部件，在工厂或工地集中预制，再运送到现场装配成桥梁。2、后张法预应力墩分为基础基础、实体墩身和装配墩身三大部分。装配墩身由基本构件、隔板、顶板及顶冒四种不同形状的构件组成，用高强钢丝穿入预留的上下贯通的孔道内，张拉锚固而成。现场浇筑墩台（V形墩等）主要有两个工序：一是制作与安装墩台模板；二是混凝土浇筑。1、模板常用的模板类型有：拼装式模板，整体吊装模板，组合型钢模板，滑动钢模板。模板安装前应对模板尺寸进行检查；安装时要坚实牢固，以免振捣混凝土时引起跑模漏浆；安装位置要符合结构设计要求。2、混凝土浇筑墩台身混凝土施工前，应将基

7、础顶面冲洗干净，凿除表面浮浆，整修连接钢筋。灌注混凝土时，应经常检查模板、钢筋及预埋件的位置和保护层的尺寸，确保位置正确，不发生变形。混凝土施工中，应切实保证混凝土的配合比、水灰比和塌落度等技术性能指标满足规范要求。桥梁基础施工方法桥梁上部承受的各种荷载，通过桥台或桥墩传至基础，再由基础传至地基。基础是桥梁下部结构的重要组成部分，因此，基础工程在桥梁结构物的设计与施工中，占有极为重要的地位，它对结构物的安全使用和工程造价有很大的影响。桥梁基础按施工方法可分为扩大基础、桩及管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础和锁口钢管桩基础。扩大基础扩大基础或称明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，

8、来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。其施工方法通常是采用明挖的方式进行的，施工中坑壁的稳定性是必须特别注意的问题。明挖扩大基础施工的主要内容包括基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑（浇筑）基础结构物等。桩及管柱基础当地基浅层土质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可采用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桥梁基础中用的较多的是中间两种。按制作方法分为预制桩和钻（挖）孔灌注桩；按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等，前四种又统称沉入桩。应根据地质条件

9、、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择桩基的施工方法。沉井基础又称开口沉箱基础，由开口的井筒构成的地下承重结构物。一般为深基础，适用于持力层较深或河床冲刷严重等水文地质条件，具有很高的承载力和抗震性能。这种基础系由井筒、封底混凝土和预盖等组成，其平面形状可以是圆形、矩形或圆端形，立面多为垂直边，井孔为单孔或多孔，井壁为钢筋、木筋或竹筋混凝土，甚至由刚壳中填充混凝土等建成。若为陆地基础，它在地表建造，由取土井排土以减少刃脚土的阻力，一般借自重下沉；若为水中基础，可用筑岛法，或浮运法建造。在下沉过程中，如侧摩阻力过大，可采用高压射水法、泥浆套法或井壁后压气法等加速下沉。地下

10、连续墙基础用槽壁法施工筑成的地下连续墙体作为土中支撑单元的桥梁基础。它的形式大致可分为两种：一种是采用分散的板墙，平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式，墙顶接筑钢筋混凝土承台；另一种是用板墙围成闭合结构，其平面呈四边形或多边形，墙顶接筑钢筋混凝土盖板。后者在大型桥基中使用较多，与其他形式的深基相比，它的用材省，施工速度快，而且具有较大的刚度，目前是发展较快的一种新型基础。连续墙的建造是通过专门的挖掘机泥浆护壁法挖成长条形深槽，再下钢筋笼和灌注水下混凝土，形成单元墙段，它们相互连接而成连续墙，其厚度一般为0.3-2.0m,随深度而异，最大深度已达100m.锁口钢管桩基础由锁口相连的管

11、柱围成的闭合式管柱基础。锁口缝隙灌以水泥沙浆，使管柱围墙形成整体，管内充混凝土，围墙内可填以沙石、混凝土或部分填充混凝土，必要时顶部可连接钢筋混凝土承台。第十章施工控制、桥梁施工控制的定义桥梁施工，特别是大跨径桥梁的施工是一个系统工程。在该系统中，设计图只是目标，而在自开工到竣工整个为实现设计目标而必须努力的过程中，将受到许许多多确定和不确定因素（误差）的影响，包括设计计算、桥用材料性能、施工精度、荷载、大气温度等诸多方面在理想状态与实际状态之间存在的差异，施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值，对施工状态进行实时识别（监测）、调整（纠偏）、预测，对设计目标的实现是至关重要的

12、。上述工作一般需以现代控制论为理论基础来进行，所以称之为施工控制。二、施工控制在桥梁施工中的作用1、桥梁施工控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，而且也是实施难度相对较大的部分。2、桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键。3、桥梁施工控制又是桥梁建设的安全保证。三、桥梁施工控制的任务对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态（包括成桥线型与成桥结构内力）符合设计要求。四、桥梁施工控制的内容主要有：几何（变形）控制、应力控制、稳定控制、安全控制。1、几何（变形）控制桥梁结构在施工过程中总要产生变形（饶曲），并且结构的变形将受到诸多因素的影

13、响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高、平面位置）状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须度桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置与预期状态之间的误差在容许范围内和成桥线形状态符合设计要求。2、应力控制桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。3、稳定控制桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全。世界上有不少桥梁在施工中因失稳破坏的例子。因此在桥梁施工中不仅要严格控制变形和应力，还要严格控制施工各阶段构件的局部和整体稳定。目前主要是通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形情况来综合、控制其稳定性。4、安全控制桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制。由于结构形式不同，直接影响施工安全的以因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。第十一章无人机技术与桥梁的有机结合无人机技术在桥梁中的应用主要还是体现在以下三方面：一、前期踏勘阶段对于一些跨三级航道以上的河流