桥梁的体系成就机遇与挑战分析课件（82页）

1、桥梁的体系成就机遇与挑战石家庄铁道大学桥梁工程系Dr. 王慧东 教授 2016年9月 桥梁的体系石家庄铁道大学桥梁工程系Dr. 王慧东 教授 2016年9月 一.桥梁的组成与分类（1）桥梁的组成桥梁的定义：供铁路、道路、管线、行人等跨越河流、海湾湖泊、山谷或其它交通线路等障碍时使用的人工建筑结构称为桥。桥梁由四个基本部分组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施。上部结构：又称桥跨结构或桥孔结构，是路线遇到障碍而中断时，跨越障碍并直接承受车辆和其它荷载的结构物，包括承载结构和桥面系。下部结构：通常包括桥墩、桥台和支座，亦称主体工程。桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载等传至基础的结构物，基

2、础是承受桥墩（台）全部荷载并传至地基的底部结构部分。支座：为了保证桥跨结构能够将荷载传递到墩台，某些桥梁需在桥跨结构与桥墩或桥台支撑处设置传力装置，即支座。附属结构：在桥梁主体结构之外，根据需要修建的其它结构物，包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。桥梁的分类的分类按上部结构的行车道位置分类上承式：视野好、建筑高度大中承式：建筑高度小、视野差下承式：兼有两者的特点按跨越障碍物的性质分类跨海桥、跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。按承重结构所用的材料分类木桥、钢桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢-混凝土组合梁桥及混合梁等。上承式桥中承式桥中承

3、式桥下承式桥按桥梁规模分类我国的规范公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）：特大桥：多孔跨径总长 1000m，单孔跨径150m大桥：1000m 多孔跨径总长 100m，150m 单孔跨径40m中桥： 100m 多孔跨径总长 30m ，40m 单孔跨径20m小桥： 30m多孔跨径总长8m ，20m 单孔跨径5m涵洞：单孔跨径 1000m斜拉桥：跨径 500m钢拱桥： 跨径 500m混凝土拱桥： 跨径 300m按用途分类公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其它专用桥梁（如通过管路、电缆等）。按结构体系分类力学分类方法梁式桥：简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥拱式桥：铰拱、双铰拱、三

4、铰拱和无铰拱、钢管混凝土拱、劲性刚架拱刚架桥：门式刚架、斜腿刚构悬索桥组合体系桥：系杆拱、梁拱组合体系、斜拉桥、部分斜拉桥荷载作用下结构的反力抵抗外力结构的内力状态适合结构受力性质的建筑材料结构体系分类的描述梁式桥成昆线沿线三堆子金沙江桥，192m，1969南京长江大桥，3x160m,1968南京长江大桥拱式桥赵洲桥，37.02m，隋朝（公元605年）万县长江大桥张家口通泰大桥张家口通泰大桥刚架桥桥跨结构(主梁)和墩台(支柱)刚性相连的桥梁称刚架桥。由于梁与墩台之间采用刚结，在竖向荷载作用下，主梁端部将产生负弯矩，从而减小了主梁跨中的正弯矩，跨中截面尺寸可相应减小；支柱在竖向荷载作用下，除承受

5、压力外还承受弯矩，柱脚处一般存在水平推力。斜腿刚构安康汉江斜腿刚构虎门大桥副航道桥，150+270+150m，1997年黄石长江大桥 ，245m，1995 悬索桥西堠门大桥汕头海湾大桥，452m,1995年GoldenGate Bridge ， 1280.16m，1937年 明石海峡大桥， 1991m，1998年 四渡河大桥，宜昌岸为隧道锚，恩施岸为重力锚。大桥主跨为900米，桥面宽24.5米塔顶至峡谷谷底高差达650米，桥面距谷底560米，组合桥-斜拉桥主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁 斜拉桥 它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通

6、过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。 跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)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，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。 斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩(或应力)最小。 在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。 梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。 塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。苏通长江大桥 主跨1088米钢箱梁斜拉

7、桥 南京二桥芜湖长江大桥江苏润扬长江大桥组合桥梁拱组合北盘江大桥 系杆拱有三种形式：柔性系杆和刚性拱（图4a）、刚性系杆（或撑刚性梁）和柔性拱（图b）、刚性系杆（梁）和刚性拱（图c）。拱肋吊杆系杆组合桥系杆拱桥成为外部静定体系系杆/梁平衡了拱的水平推力组合桥系杆拱桥 系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）及桥面系等组成。九江长江大桥，180+216+180m，1993年天津彩虹桥桥梁建设的成就石家庄铁道大学桥梁工程系Dr. 王慧东 教授 2016年6月 1.评价桥梁技术水平的主要指标（1）桥梁的结构形式与跨度（2）桥梁的荷载等级（3）桥址环境水深、地质情况等2.桥梁体系的评价（1

8、）适用的跨度（2）适用的材料（3）适用的环境（地基条件）（4）结构非线性行为的影响-拱桥与悬索桥、系杆拱桥与梁式桥、 部分斜拉桥与连续梁构等一. 桥梁的评价 二. 桥梁的成就1、悬索桥的成就2、斜拉桥的成就3、拱桥的成就4、梁桥的成就1.悬索桥的成就悬索桥世界排名序号桥名主跨(米)主要结构形式所在国家建成年限1明石海峡大桥1991简支钢桁日本19982大带桥1624连续钢箱丹麦19983润扬长江大桥1490钢箱中国20054亨柏桥1410钢箱英国19815江阴长江大桥1385简支钢箱中国19996香港青马大桥1377连续钢箱中国19977费雷泽诺桥1298.5简支钢桁美国19648金门大桥12

9、80简支钢桁美国19379海依靠斯特桥1210钢箱瑞典199810梅克金海峡桥1158简支钢桥美国1957西堠门大桥 1650米 2007年建成明石海峡大桥，1991m，1998大带桥，1624m，1998年润扬长江大桥，1490m，2005长江江阴公路大桥，1385m，19992.斜拉桥的成就斜拉桥世界排名排序桥名主 跨(m)桥址年份型式1多多罗桥890日本本州四国联络线1998H2诺曼底桥856法国1994H3南京二桥 628长江,中国(2000)H4武汉三桥618长江,中国(2000)H5青州闽江大桥605福州,中国(2000)C6上海杨浦大桥 602上海,中国1993C7中央名港大桥5

10、90日本1996S上海徐浦大桥590上海,中国1997H8斯卡圣德脱桥530挪威1991P.C.9汕头岩石大桥518汕头,中国1999H10鹤见航路桥510日本1991S苏通长江大桥 1088米 2008年建成俄罗斯岛大桥 1104米 2012年建成俄罗斯岛大桥苏通长江大桥多多罗桥诺曼底桥序号桥名主跨(米)结构形式所在国家建成年限1上海卢浦大桥550中承式拱梁组合体系中国20032巫山长江大桥460钢管混凝土拱桥中国20053万州长江公路大桥420上承式钢骨RC箱拱中国19974KRK大桥390RC空腹无铰拱克罗地亚19795广州丫髻沙珠江大桥360中承式钢管砼系杆拱中国19976贵州江界河大

11、桥330RC桁式组合拱中国19957广西邕宁邕江大桥312中承式钢管RC双肋拱中国19988Gladesville桥304.8RC空腹无铰拱澳大利亚19619Amizade桥290RC空腹无铰拱巴西196110Bloukrans桥272RC空腹无铰拱南非19833.拱桥的成就拱桥世界排名上海卢浦大桥（夜景）上海卢浦大桥巫山长江大桥（施工中）巫山长江大桥万州长江公路大桥克尔克1号桥江界河大桥梁桥世界排名序号桥名主跨(米)结构形式所在国家建成年限1Stolma桥302PC连续刚构挪威19982Raftsunder桥298PC连续刚构挪威19983Asuncion桥270多跨带铰PCT构巴拉圭197

12、94虎门大桥副航道桥270PC连续刚构中国19975Gateway桥260PC连续刚构澳大利亚19856Varodd-2桥260PC连续梁挪威19947泸州长江二桥252PC连续刚构中国20018Schottwien桥250PC连续刚构奥地利19899Doutor桥250PC连续刚构葡萄牙199110Skye桥250PC连续刚构英国199511重庆黄花园嘉陵江大桥250PC连续刚构中国19994.梁桥的成就 2007年钢-混凝土混合连续刚构桥，主跨达330m，跨度中部为108m长的钢箱梁，重庆石板坡桥。Stolma 桥Raftsunder桥桥梁建设的机遇与挑战石家庄铁道大学桥梁工程系Dr. 王

13、慧东 教授 2016年6月 三. 桥梁的历程机遇与挑战 1.当代中国桥梁发展历程（1）80年代：学习和追赶时期 （2）90年代：提高和跟踪时期 （3）21世纪：创新和赶超时期 2.面临的机遇（1）经济持续增长奠定的经济实力和高效交通要求（2）广袤的国土、众多的河流及的海峡提供的丰富多彩的桥址（3）浩大的设计、施工、研究及管理队伍 （4）先进的装备 （5）丰富的工程实践经验3.存在的问题设计创新问题：自主建设和吸收国外先进技术的矛盾；工程质量问题：安全性普遍偏低，耐久性严重不足；桥梁美学问题：工程实用性和建筑艺术性的矛盾。4.对策（1）中国的桥梁建设正处于一个关键时期。经过近三十年的改革开放，由

14、于中国经济实力的增强，基础设施建设的资金、主要材料和设备已经摆脱了对国外的依赖，并且成立了我们自己主导的投资银行，这就为自主建设设计和施工提供了更多实践机会。（2）要注意另一种倾向，在自主建设的同时，要重视和国外同行的合作与交流。必须承认和发达国家之间的差距，现在做的多半是他们以前经历过的。(3)过快的建设速度，过大的规模也隐含着不利的因素，加上我国在体制上的种种弊端，必须引起我们的警惕。要努力克服在技术创新、工程质量和美学价值三个方面的不足，在和国外同行的交流中获得启迪，抓住机遇，迎接挑战。通过不断创新，取得技术上的突破，使中国桥梁迅速赶上发达国家的最先进水平，成为世界桥梁强国的一员。(4)

15、基础研究的不足理论、技术及装备。跨海大桥工程的挑战超大跨结构深水基础材料耐久性 5.面临的挑战 日本明石海峡大桥以1991m的跨度和50m深水基础的记录载入世界桥梁史册，希腊更是以65m的水深刷新了人类桥梁建设的历史。利用现有的高强度钢材和技术，已有可能在21世纪建造主跨达5000m的大桥。如果新型炭纤维材料能解决锚固和经济性的问题，人类就有希望在本世纪突破5000m大关。桥梁建设已经由由内陆走向海洋桥梁结构将继续向大跨和超大跨的方向发展我国的预应力混凝土桥跨结构将继续是发展的主流，钢桥包括上部和下部钢结构会逐渐登上桥梁建设的舞台，成为重要的角色结构形式和构造呈多样化发展桥梁设计理论更趋完善建筑材料向高强、轻质、环保及新功能方向发展四. 桥梁的发展方向与展望1.桥梁的发展方向（1）开展以