桥梁工程总复习

1、桥梁工程总复习 Bridge Engineering第一章 总论 Introduction1.2.1 桥梁的组成 桥 台洪 水 位路 堤通 航 水 位低 水 位桥 跨 结 构支 座桥 墩基 础锥 体护 坡1图 1 - 2 - 1 桥 梁 的 基 本 组 成n桥梁由四个基本部分组成上部结构 下部结构 支座 附属设施 n桥跨结构（上部结构） superstructure 路线中断时跨越障碍的 主要承载结构n桥墩、桥台（下部结构） substructure 支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物n基础 foundation 桥墩（台）中使全部荷载传至地基的底部奠基部分n桥梁的基本附属设施包括

2、桥面系 bridge decking伸缩缝 expansion joint桥头搭板 transition slab at bridge head锥形护坡 conical slpoen支座 bearing 在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的传力装置n护坡 conical slpoe 路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石砌锥形体，保证边坡稳定 n河流中的水位低水位 low water level高水位 high water level设计水位：designed water level 按规定的设计洪水频率计算所得的高水位通航水位 navigable water leveln净跨径l0 设计洪水位

3、上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥）n计算跨径L0 桥跨结构相邻两个支座中心距离（梁桥）,两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离（拱桥）n标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）n总跨径 各孔净跨径之和（泄洪）n桥梁全长L 两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离n桥梁总长L1 两桥台台背前缘距离n桥下净空H 设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离n桥梁高度 桥面与低水位的高差，或为桥面与跨越的线路路面的距离n桥梁建筑高度h 桥面（或轨顶）与桥跨结构最低边缘的高差n按桥面的位置分类 position of deckn（桥面与桥跨结构的相对位置来

4、分） 上承式 deck bridge 中承式 half-through bridge 下承式 through bridgen按结构体系分类 structure form梁式桥 beam bridge拱桥 arch bridge刚架桥 rigid bridge吊桥 suspension bridge斜拉桥（组合体系桥） cable stayed bridge桥梁设计基本原则n适用n经济n安全n美观公桥通规中将桥梁作用（ action ）分为三大类：永久作用（ permanent action ）可变作用（ variable action ）偶然作用（ accidental action ）编号作

5、 用 分 类作 用 名 称1永久作用结构重力（包括结构附加重力）2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩及徐变作用6水的浮力7基础变位作用8可变作用汽车荷载9汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风荷载15流水压力16冰压力17温度（均匀温度和梯度温度）作用18支座摩阻力19偶然作用地震作用20船只或漂浮物撞击力21汽车撞击作用桥梁所受作用一览表n为了满足不同结构位置的荷载效应组合和计算，将汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载。n车道荷载不考虑车的尺寸及车的排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可以作用在任何位置的集中荷载形式，桥梁结构的整体加载、主梁、主拱和

6、主桁架等计算采用车道荷载； n车辆荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置，局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载。 n两种荷载的作用不得叠加。汽车荷载分类及其适用范围。车道荷载形式：由均布荷载和集中荷载组成1）公路一I级车道荷载的均布荷载标准值为qx=105kNm；集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，PK=180kN；桥梁计算跨径等于或大于50m时， PK =360kN；桥梁计算跨径在5m一50m之间时， PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值PK应乘以l2的系数。2）公路一级车道荷载的均布荷载标准值qx和集中荷

7、载标准值PK按公路一I级车道荷载的075倍采用。3) 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。1.82.5公 路 一I级 和 公 路 一 级 汽 车 荷 载 采 用 相 同 的车辆荷载标准值 。3 01 2 0 1 2 01 4 0 1 4 03 . 0 1 . 47 . 01 . 43 . 0 1 . 47 . 01 . 47（a）立面1 5 . 0（b）平面2.50.62.51.81.31.80.5车辆荷载横向布置车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算。桥涵设计车道数应符合规定。多车道桥梁上

8、的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应按规定的多车道折减系数折减，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。桥面板内力计算用车辆荷载进行计算。主梁内力计算用车道荷载。六、人群荷载当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为30kN；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN；当桥梁计算跨径在50m150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1. 15倍。专用人行桥梁。人群荷载标准值为3. 5kN。第二章 桥面系与支座n

9、2.1.4 伸缩缝n伸缩缝的作用n保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收n缩徐变等影响下按静力图式自由变形n使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞n减小车辆通过的噪音n伸缩缝的选择：主要问题是伸缩装置安装后的伸n缩量计算。n（1）由温度变化引起的伸缩量；n（2）由混凝土收缩引起的梁体缩短量；n（3）由混凝土徐变引起的梁体缩短量；n（4）由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开n口量或闭口量；n（5）按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号。第二章 桥面系与支座2.2.1.1支座的作用和要求作用：把上部结构的各种荷载传递到墩台上；适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位（位移

10、和转角）；使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。常见的支座有哪些：板式橡胶支座（加劲板式橡胶支座、坡型板式橡胶支座、球冠圆板式橡胶支座）、盆式橡胶支座、球面支座、减隔震支座悬臂板跨径向方轴桥桥轴直角方向第二章 桥面系与支座横梁侧面主梁面侧悬臂板横梁单向板：把边长或长宽比大于等于2的周边支承板看作单由短跨承受荷载的单向受力板来设计，在长跨方向仅布置分布钢筋。双向板：边长或长宽比小于2的周边支承板，需按两个方向的内力分别配置受力钢筋。工程实践中最常见的桥面板受力图式：单向板，悬臂板，铰接悬臂板，双向板主梁横梁侧面主侧梁面桥面板跨径第二章 桥面系与支座将轮压作为均布荷载a2车轮沿行车方向的

11、着地长度b2车轮的宽度矩形荷载压力面的边长沿纵向a1=a2+2H沿横向b1=b2+2H一个加重车后轮（轴重为P）作用于桥面板上的局部分布荷载为P2 a 1 b 1p =行车方向 桥面板的有效工作宽度 解释：桥面板在局部分布荷载作用下，不仅直接承压部分的板带参加工作，与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作，即为有效工作宽度。 规定：根据板的形式做分析，大约是沿45向两边扩散。对于悬臂板，接近二倍悬臂长；对于单向板按照45向边缘扩散。第二章 桥面系与支座单向板跨中弯矩mx呈曲线，车轮荷载产生的跨中总弯矩为：a为板的有效工作宽度M =m x dy = a m x maxMmx maxa =

12、 a 2 + 2 H + 第二章 桥面系与支座桥规对单向板荷载有效工作宽度的规定（a）荷载在跨径中间单独一个荷载几个相邻荷载l23l3l3a = a 1 +l3l3a = a1 + d += a 2 + 2 H + d +a = a1 + t = a2 + 2 H + t ax = a + 2 x第二章 桥面系与支座（b）荷载在板的支承处l3（c）荷载靠近板的支承处ta=a2+2H+tl,3ax=a+2xa1aad2,a=a2+2H+l/3l3a1第二章 桥面系与支座lxlb1b1荷载有效分布宽度a2la1a1045y自由边xPy自由边第二章 桥面系与支座悬臂板受力状态悬臂根部弯矩图ymxmx

13、minxo45 b1l0 xxoxa = =第二章 桥面系与支座悬臂板有效工作宽度可见，悬臂板的有效工作宽度接近于二倍悬臂长度，荷载可近似按450角向悬臂板支承处分布。M 0mx max= 2.15l0 Pl0 0.465PH45a=a1+2ca=a1+2ca145a1第二章 桥面系与支座悬臂板的有效工作宽度：ca2a1P2P2b2cb1b1=b2+HP2b2a2a1P2a = a2 + 2 H + 2b = a1 + 2b第二章 桥面系与支座桥规对悬臂板的活载有效工作宽度的规定：分布荷载靠近板边为最不利，故a = a1 + 2l0Hp= 2ab第二章 桥面系与支座2）悬臂板的内力计算（P79

14、）计算图式 a）铰接悬臂板b）悬臂板l01b2b1l0b1P2Pb1= b2+HP2b12l0铰接悬臂板的内力T形梁翼缘板常用铰接方式连接 10(1)()44SPbPMla= +2012SgMgl= SSpSgMMM=+悬臂板的内力 （b1= l0时） （b1 l0时） 201(1)4SPPMlab= +10(1)()22SPbPMla= +2012SgMgl= SSpSgMMM=+1简支梁（板）桥主梁内力计算（P135,137）荷载横向分布计算（P144,P147）横隔梁内力计算（P164）第四章简支梁（板）桥设计计算30荷载横向分布系数 m如果某梁的结构一定，轮重在桥上的位置也确定，则分布

15、给某根梁的荷载也是定值。在桥梁设计中，常用一个表征荷载分布程度的系数m与轴重的乘积来表示该定值。m即 为 荷 载 横 向 分 布 系 数 （ live-loaddistribution factor ） ，它表示某根梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数。第四章简支梁（板）桥设计计算33常用几种荷载横向分布计算方法杠杆原理法把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。刚性横梁法把横隔梁视作刚度极大的梁，也称偏心压力法。当计及主梁抗扭刚度影响时，此法又称为修正刚性横梁法（修正偏心压力法）。铰接板(梁)法把相邻板（梁）之间视为铰接，只传递剪力。刚接梁法把相邻主梁之间视为刚性连接，

16、即传递剪力和弯矩。比拟正交异性板法将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹性平板来求解，并由实用的曲线图表进行荷载横向分布计算。第四章简支梁（板）桥设计计算34.2. 杠杆原理法计算原理忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面板在主梁上断开，当作横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁。（基本假定）适用场合计算荷载靠近主梁支点时的m（如求剪力、支点负弯矩等）横向联系很弱的无中横梁的桥梁箱形梁桥的m=1第四章简支梁（板）桥设计计算43.2.3 刚性横梁法基本假定：横隔梁无限刚性。车辆荷载作用下，中间横隔梁象一根刚度无穷大的刚性梁一样，保持直线的形状，各主梁的变形类似于杆件偏心受压的情况。（又称为偏心压

17、力法）。适 用 情 况 ： 具 有 可 靠 横 向 联 结 ， 且 B/L=0.5 （ 窄桥）。第四章简支梁（板）桥设计计算荷载横向分布系数沿桥跨的变化v荷载位于支点处的横向分布系数m0杠杆法v荷载位于跨中处的横向分布系数mc其它方法v桥跨其它位置的处理方法（如图示）：m沿跨长分布图无中横梁（或仅一根），跨中采用mc，支点采用m0，支点到l/4处直线过渡。多根横梁， mc从第一根横梁向m0直线过渡。简支梁求跨中最大弯矩， mc不变化。简支梁梁端截面最大剪力时考虑m0、 mc的变化4.3 横梁内力计算（P164）n按刚性横梁法计算n力学模型：将桥梁中的横隔梁近似地看作竖向支承在多根弹性主梁上的多

18、跨弹性支承连续梁。n预拱度（指跨中的反向挠度）：为了消除恒载挠度而设置，其值取等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，在常遇荷载情况下桥梁基本上接近直线状态。n公路桥规规定： 钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥：汽车荷载（不计冲击力）计算的上部结构跨中最大竖向挠度，不应超过 平板挂车或履带荷载验算时，允许的竖向挠度尚可增加20，即为 600/ l500/ ln一般小跨径的钢筋混凝土梁桥，当恒载和静活载所计算的挠度不过 ， 可以不设预拱度。 1600/ l计算矢高净矢高 .1概述拱石起拱面拱圈厚度拱背拱座(五角石)拱腹拱脚净矢径计算跨径行车道（桥面）拱顶拱上建筑拱轴线主拱圈实腹石拱桥的主要构造第七章拱桥构造与施工3一、确定桥梁的设计标高和矢跨比桥面标高：由两岸线路的纵断面设计来控制；要保证桥下净空能满足泄洪或通航的要求。拱顶底面标高：由桥面标高推算桥面标高拱顶底面标高起拱线标高基础底面标高第八章 拱桥的设计与计算M x = M 0 H y = M 0 M 1 / 2 9三、拱轴线选择三铰拱在任意荷载作用下任意截面的弯矩为：yf竖直均布荷载作用下拱的合理拱第八章 拱桥的设计与计算lHHx若令 M x = 0