土木工程概论之桥梁工程PPT（123页）

1、第8讲 桥梁工程(1)8.1 引言8.2 桥梁发展概述8.3 桥梁的结构型式8.1 引言8.1.1 桥梁工程的概念桥梁是供铁路、公路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或其他交通线的建筑结构物。8.2 桥梁发展概述8.2.1古代桥梁桥梁的起源最早的人工桥梁有可能源自倾于河上的雷击树木。 人类在原始时代，跨越水道和峡谷，是利用自然倒下来的树木，自然形成的石梁或石拱，溪涧突出的石块，谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时，已难以考证。据史料记载,中国在周代（公元前11世纪前256年）已建有梁桥和浮桥,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮桥。古巴比伦王国在

2、公元前1800年建造了多跨的木桥，桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥，在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。古代美索不达米亚地区，在公元前 4世纪时建起挑出石拱桥（拱腹为台阶式）。 古代桥梁在17世纪以前，一般是用木、石材料建造的，并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。 树桥：梁桥的雏形 供铁路、道路、渠道、管线等跨越河流、山谷或其他交通线使用的建筑物诸道桥梁。 资治通鉴唐纪 架在水上或空中以便通行的建筑物。鹖冠子备知：“山无径迹，泽无桥梁，不相往来。” 唐 郑棨 开天传信记：“桥梁、山水、车舆、人物、草树、雁鸟、器仗、帷幕， 吴道玄 主之。” 杨朔 木棉花：“

3、这是一段长长的路，旅客须得提着行囊，走过破损的桥梁，才能跳上对岸那辆火车。” 原始木梁桥天然石梁桥早期石梁桥基本类型：梁、拱、索受力特点：弯、压、拉藤桥索桥世界上最长的天然石拱桥，跨度119.5米，位于美国犹他州国家公园中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于四川涪陵小溪法国阿尔代什峡谷天然石拱桥 国外保留至今的古代桥梁大多为石拱桥。最为著名的一座是位于法国南部尼姆(Nimes)附近，建于公元前6313年古罗马时代的加尔德(Pont du Gard)输水桥。全桥由三层圆弧拱组成，底层和二层各有6孔和11孔大拱，顶层为36孔小拱，拱上支承带有盖板的输水槽。继续国外古代桥梁加尔德输水桥 意大利罗马台

4、伯河(Tiber)上的天使桥建于公元136年，也是古罗马时代留下的、至今仍在使用的多孔圆弧拱桥。古罗马时代的石拱桥至今尚有许多遗存，其建筑技术和结构造型对拱桥的历史发展有着极为深远的影响。返回国外古代桥梁天使桥8.2.2 近现代桥梁始于意大利的欧洲文艺复兴运动推动了科学技术的发展，建立和完善了近代科学体系。十九世纪初发明了水泥，随后又发明了钢材和钢筋混凝土，使桥梁及桥梁工程的发展出现质的飞跃。新的运输工具火车和汽车的出现对这一发展产生了重大影响。 近代有代表性的桥梁有：1855年起法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥 1870年德国建造了第一批采用硅酸盐水泥的混凝土拱桥 美国在1874年建

5、成了主跨径为158m的（St.Louis）钢桁架拱桥 1883年建成了主跨为487m的布鲁克林悬索桥 1890年英国建成主跨度为512m的福斯湾悬臂钢桁架梁桥 加拿大1917年建成主跨为549m，世界上跨径最大的钢悬臂桁架梁桥(第二魁北克桥)澳大利亚1932年建成主跨为503m的钢桁架拱桥(悉尼海港大桥)美国1917年建成主跨为219m，当时世界上跨径最大的简支钢桁架梁桥(Metropolis)。美国1931年建成主跨为504m，当时为世界上跨径最大的Bayonne钢桁架拱桥美国1937年建成主跨为1280m，当时为世界上跨径最大的悬索桥金门大桥法国在1930年建成三孔跨径为186m的Plou

6、gastel钢筋混凝土拱桥，并用28只液压千斤顶在拱顶处对拱圈内力进行调整。瑞典在1943年建成主跨为264m，当时为世界上跨径最大的钢筋混凝土拱桥(Sandoe)返回近代有代表性的桥梁悬臂施工技术使刚架桥和大跨径拱桥及其它组合结构桥得到迅速的发展。现代代表性的桥梁有：挪威采用悬臂施工方法建造的连续刚架桥，位于艾于斯特沃尔的Stomasundet桥，其最大跨径已达301m，1998年建成。1997年我国建成类似的桥梁虎门大桥辅航道桥，跨度已达270m。1970年美国建成跨度为518米的钢桁架拱桥新河峡谷大桥；前南斯拉夫在1980年采用悬臂施工方法建成了跨度为390m的钢筋混凝土箱型拱桥(KRK

7、-桥)。1995年我国用类似的施工方法建成了跨度为330m的桁式组合箱型拱桥(贵州江界河)；在1998年采用刚性骨架施工法建成了跨度为420m的世界第一大的钢筋混凝土箱型拱桥(重庆万州长江大桥)。2003年建成目前世界第一大跨550米钢管混凝土拱桥上海卢浦大桥。继续最大跨度的预应力混凝土斜拉桥是主跨为530m的挪威斯卡尔桑德大桥。上海于1993年建成的杨浦大桥主跨为602m，是第一座跨越600m的斜拉桥；日本1999年施工完成的多多罗钢斜拉桥，其主跨达890m。其次是法国的诺曼底大桥，其主跨径为856m的钢箱梁。2001年完成的南京长江二桥主跨达到628m。日本1991年建成主跨为400m、跨

8、径最大的钢桁架连续梁桥；巴西1974年建成主跨为300m、跨径最大的钢箱梁桥；美国1973年建成主跨为227m、跨径最大简支钢桁架梁桥；英国1981年建成主跨为1410m、亨伯尔悬索桥；日本1998年建成主跨为1991m、跨径最大明石海峡悬索桥；丹麦1998年建成主跨为1624m、大贝尔特东悬索桥；我国1999年建成主跨为1385m、江阴长江悬索桥。中小跨度的桥梁主要向标准化设计和连续化方向发展。 在桥梁设计的概念和理论方面，不仅要考虑桥梁结构的静力特性，还需从桥梁结构的动力特性、稳定性、耐久性和桥梁振动产生的噪音等多方面给予考虑。在设计方法和计算手段方面，将会以计算机应用为主，并且朝着设计、

9、计算、绘图一体化的方向发展。 在桥梁施工方面，对中小跨度桥梁主要向标准化工厂预制、现场安装方向发展，对大跨度桥梁则向无支架施工方法发展。基础施工将普遍采用钻孔灌注桩施工方法。返回桥梁工程未来的发展方向8.3 桥梁的结构型式上部结构（superstructure），包括桥跨结构，也叫承重结构桥面构造（deck）下部结构（substructure），也叫支承结构，包括桥墩与桥台（abutment and pier）墩台基础（foundation）支座（bearing）附属结构物8.3.1 桥梁的组成8.3.1 桥梁的组成8.3.2 桥梁的分类桥梁的分类（续）8.3.2 桥梁的分类8.3.3桥梁工程

10、的总体规划和设计要点8.3.4 桥梁的结构形式8.3.4.1梁式桥简支梁桥悬臂梁桥等截面连续梁桥变截面连续梁桥连续刚构梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高8.3.4.2拱桥拱桥三铰拱两铰拱无铰拱系杆拱结构特征：主要承重结构具有曲线外形受力特点：在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力 静力学分类：单铰

11、拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱常用材料：石材、钢筋混凝土、钢材施工方法：有支架和无支架施工 系杆吊杆主拱圈立柱行车道系8.3.4.3刚架桥（刚构桥）刚构（架）桥门式刚架T形刚构斜腿刚构V形刚构8.3.4.4斜拉桥形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁斜拉索索塔主梁8.3.4.5悬索桥组成：主要由索（又称缆）、塔、锚碇、加劲梁等组成受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力材料：索通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢

12、桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅 缆塔锚锭加劲梁8.3.4.6组合体系桥人行桥（pedestrian bridge）上：德国的两座人行桥；左下：伦敦的一座人行桥；右下：美国的一座人行桥造型轻盈别致、线条流畅、与环境协调，是其特点开启桥（活动桥）左：伊拉克的一座平转开启桥；中：巴西的一座提升开启桥；右：竖转开启桥右下：天津塘沽海门开启桥 （64m）目的和特点：节省总造价，可保证水上交通；陆地交通受限制，维修管理费用较高浮桥(pontoon bridge)左：跨越Sava河，连接克罗地亚和波斯尼亚的一座浮桥（Sava River Pontoon Bridge），长620m，1995年开通右上：位于美国San Diego的一座浮桥；右下：军用制式舟桥（韩国）渡槽(aqueduct)渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的输水系统，用来把远处的水引到水量不足的城镇、农村以供饮用和灌溉左：将军山渡槽， 位于安徽舒城县，全长840米，分16孔，每孔净跨50米，变截面悬链线双曲拱结构；槽身为矩形断面