梁桥概述分解课件

桥梁工程（上）

第一讲概述同济大学桥梁工程系石雪飞2013年3月桥梁工程（上）

第一讲概述一、桥梁工程课程简介桥梁工程方向最主要的专业课桥梁工程（上）梁式桥——简支梁、连续梁、刚架桥梁工程（下）拱桥——简单体系拱桥、组合体系拱桥斜拉桥悬索桥桥梁概念设计——桥梁结构概念钢与组合结构桥梁——钢桥的特殊问题2013年3月桥梁工程（上）第一讲2一、桥梁工程课程简介桥梁工程方向最主要的专业课2013年3月一、桥梁工程课程简介桥梁工程课学习要求掌握常见体系桥梁的构造形式熟悉常见桥梁构件的常用尺寸掌握桥梁设计的基本计算方法掌握常见体系桥梁的施工方法2013年3月桥梁工程（上）第一讲3一、桥梁工程课程简介桥梁工程课学习要求2013年3月桥梁工程一、桥梁工程课程简介桥梁工程课学习方法关注桥梁构造有什么常见的构造？为什么这样做？与力学、材料、施工方法有关任何结构都要考虑施工方法与可操作性有关、力学、材料计算方法所有计算方法都是近似计算重点掌握计算假定，适用范围2013年3月桥梁工程（上）第一讲4一、桥梁工程课程简介桥梁工程课学习方法2013年3月桥梁工程二、桥梁的分类1、按照结构体系分类以构件受弯为主——梁桥以构件受压为主——拱桥以构件受拉为主——吊桥（悬索桥）两种以上受力构件组合——桁架、组合体系拱桥、斜拉桥、自锚式悬索桥等结构效率：有受拉为主的结构最高，以受弯为主的结构效率最低。使用：梁桥最方便，在其他体系桥梁中走车的部分仍然是梁。2013年3月桥梁工程（上）第一讲5二、桥梁的分类1、按照结构体系分类2013年3月桥梁工程（上梁式桥的受力特点宏观受力特点——以主梁受弯承担使用荷载，结构基本不产生水平反力2013年3月桥梁工程（上）第一讲6梁式桥的受力特点宏观受力特点——以主梁受弯承担使用荷载，结构微观受力特点——受弯构件截面从一侧拉应力逐渐过渡到另一侧的压应力。梁式桥的受力特点2013年3月桥梁工程（上）第一讲7微观受力特点——受弯构件截面从一侧拉应力逐渐过渡到另一侧的压微观受力特点——拉应力合力与压应力合力形成抗力矩来抵抗外荷载弯矩从材料合理应用角度看，梁应该做成变高度拉、压力线间的距离受梁高限制不可能很大，限制了跨径的增大，只能增加材料来提高抗力梁式桥的受力特点2013年3月桥梁工程（上）第一讲8微观受力特点——拉应力合力与压应力合力形成抗力矩来抵抗外荷载实腹钢梁桥—钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲9实腹钢梁桥—钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲9简支混凝土梁桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲10简支混凝土梁桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲10普兰店大桥——预应力混凝土鱼腹梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲11普兰店大桥——预应力混凝土鱼腹梁2013年3月桥梁工程（上）梁式桥的受力特点增大梁抗弯能力的途径提高材料的抗拉与抗压能力增大上下翼缘的面积增大梁高，增加力臂梁桥跨越能力的制约因素增大面积、增大梁高会大大增加自重钢、混凝土梁（简支、连续）的最大跨径解决办法尽量将面积集中在上下缘，桁架梁。魁北克桥的最大梁高140m（落实）2013年3月桥梁工程（上）第一讲12梁式桥的受力特点增大梁抗弯能力的途径2013年3月桥梁工程（魁北克桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲13魁北克桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲13悬索桥的受力特点由于拱的形状，拱圈只承担压力拱顶推力产生的弯矩抵抗外荷载弯矩拱的矢高越大，拱内的压力越小地基必须抵抗拱圈传来的水平力细长的拱轴受压有失稳的可能，控制拱圈截面尺寸2013年3月桥梁工程（上）第一讲14悬索桥的受力特点由于拱的形状，拱圈只承担压力2013年3月桥拱桥的受力特点拱圈全部受压的条件合理拱轴线，与外荷载有关不满足合理拱轴线条件时，拱圈受一定的弯矩拱使用的不方便——无法直接在拱上行车必须建造拱上建筑（计算合理拱轴线时必须计入）2013年3月桥梁工程（上）第一讲15拱桥的受力特点拱圈全部受压的条件2013年3月桥梁工程（上）铜瓦门桥中承式有推力2013年3月桥梁工程（上）第一讲16铜瓦门桥中承式有推力2013年3月桥梁工程（上）第一讲1悬索桥的受力特点由于悬索的形状，悬索只受拉悬索拉力产生的力矩抵抗外荷载弯矩矢高越大，主缆内的拉力越小地基必须能抵抗水平拉力由于主缆受力后自由改变形状，缆绳只受拉没有细长构件失稳的问题2013年3月桥梁工程（上）第一讲17悬索桥的受力特点由于悬索的形状，悬索只受拉2013年3月桥梁悬索使用的不方便无法直接在缆绳上行车，必须采用吊索将桥面由于缆绳太细，变形非常大，限制跨径的增大悬索桥的受力特点2013年3月桥梁工程（上）第一讲18悬索使用的不方便悬索桥的受力特点2013年3月桥梁工程（上）组合体系桥梁的受力特点拉压构件组成力矩承担外荷载拉压力自平衡其中一个构件同时起桥面的作用问题如何形成自平衡体系？先形成撑或拉的桥面很困难，需要付出代价2013年3月桥梁工程（上）第一讲19组合体系桥梁的受力特点拉压构件组成力矩承担外荷载2013年3桁架与系杆拱2013年3月桥梁工程（上）第一讲20桁架与系杆拱2013年3月桥梁工程（上）第一讲20拱与系杆拱2013年3月桥梁工程（上）第一讲21拱与系杆拱2013年3月桥梁工程（上）第一讲21自锚式悬索桥与常规悬索桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲22自锚式悬索桥与常规悬索桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲2变高度桁架梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲23变高度桁架梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲23二、桥梁的分类2、按照材料分类木桥——目前中国不允许建造永久性木桥石桥——受压性能好，特别适合于建造拱桥砖桥——人造石头混凝土桥——很容易现场定型，性能与石材差不多，可以建造各种体系桥梁素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土钢桥——受拉、压性能均好，但是材料单价高，可以建造各种体系桥梁组合结构桥梁——钢和混凝土混合，充分发挥钢和混凝土各自的特点。纤维加劲材料——正在研究试用中2013年3月桥梁工程（上）第一讲24二、桥梁的分类2、按照材料分类2013年3月桥梁工程（上）第二、桥梁的分类3、按跨径大小分类我国公路工程技术标准桥梁分类桥梁分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径L0(m)特大桥L≥1000L0≥150大桥100≤L＜100040≤L0＜150中桥30＜L＜10020≤L0＜40小桥8≤L≤305≤L0＜20涵洞

5≤L02013年3月桥梁工程（上）第一讲25二、桥梁的分类3、按跨径大小分类桥梁分类多孔跨径总长L(m)二、桥梁的分类3、按跨径大小分类国际特大桥梁分类标准桥型跨径L0悬索桥＞1000m斜拉桥＞500m钢拱桥＞500m混凝土拱桥＞300m2013年3月桥梁工程（上）第一讲26二、桥梁的分类3、按跨径大小分类桥型跨径L0悬索桥＞4、按桥面的位置划分上承式——视野好、建筑高度大下承式——建筑高度小、视野差中承式——兼有两者的特点二、桥梁的分类2013年3月桥梁工程（上）第一讲274、按桥面的位置划分二、桥梁的分类2013年3月桥梁工程（上2013年3月桥梁工程（上）第一讲282013年3月桥梁工程（上）第一讲282013年3月桥梁工程（上）第一讲292013年3月桥梁工程（上）第一讲292013年3月桥梁工程（上）第一讲302013年3月桥梁工程（上）第一讲302013年3月桥梁工程（上）第一讲312013年3月桥梁工程（上）第一讲312013年3月桥梁工程（上）第一讲322013年3月桥梁工程（上）第一讲322013年3月桥梁工程（上）第一讲332013年3月桥梁工程（上）第一讲335、按桥梁用途来划分公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、人行桥、运水桥(渡槽)、其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)2013年3月桥梁工程（上）第一讲34二、桥梁的分类5、按桥梁用途来划分2013年3月桥梁工程（上）第一讲34二三、桥梁的组成1、传递荷载功能的主要构件：桥跨结构（上部结构）直接承担使用荷载桥墩、桥台、支座（下部结构）将上部结构的荷载传递到基础中去挡住路堤的土保证桥梁的温差伸缩基础将桥梁结构的反力传递到地基2013年3月桥梁工程（上）第一讲35三、桥梁的组成1、传递荷载功能的主要构件：2013年3月桥梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲362013年3月桥梁工程（上）第一讲36常用名词计算跨径跨径净跨径建筑高度桥下净空2013年3月桥梁工程（上）第一讲37常用名词计算跨径2013年3月桥梁工程（上）第一讲37三、桥梁的组成2、桥梁附属设施保证行车安全，增加桥梁的耐久性1）桥面铺装(或称行车道铺装)2）排水防水系统3）栏杆(或防撞栏杆)4）伸缩缝5）灯光照明2013年3月桥梁工程（上）第一讲38三、桥梁的组成2、桥梁附属设施2013年3月桥梁工程（上）第桥梁工程（上）

第二讲简支梁桥的构造及施工最简单桥梁构造形式同济大学桥梁工程系石雪飞2013年3月桥梁工程（上）

第二讲简支梁桥的构造及施工最简单桥梁构造形第一节梁式桥的类型按受力体系划分简支梁、悬臂梁、连续梁、连续刚构按材料划分混凝土梁桥、钢梁桥、钢混结合梁桥按截面形式划分板梁、肋梁、箱梁按腹板是否挖空划分实腹梁、桁架梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲40第一节梁式桥的类型按受力体系划分2013年3月桥梁工程（一、按体系划分1、简支梁施工方便静定体系对地基要求不高弯矩最大适合于小跨径桥梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲41一、按体系划分2013年3月桥梁工程（上）第一讲41第一讲-梁桥概述分解课件2、悬臂梁桥单悬臂、双悬臂卸载弯矩使跨中弯矩大大减小静定体系对地基要求不高跨中有接缝，行车条件不好跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏适合于中等以上跨径桥梁施工不方便第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件3、连续梁桥恒载、活载均有卸载弯矩行车条件好次内力影响大，计算复杂超静定体系对地基要求高跨径应用范围越来越大小跨径采用支架施工方法，大跨径采用悬臂施工方法跨径增大受支座吨位的限制第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件4、T形刚构桥卸载弯矩类似于悬臂梁适合于悬臂施工、节省支座静定体系对地基要求不高跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏行车条件不好适合于中等以上跨径桥梁，直接应用越来越少第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件5、连续刚构桥去除了支座，使构造施工更加简单超静定次数更加高，除对地基变形敏感外，对温度变形也很敏感适合于高墩桥梁，应用得越来越多整体式桥梁是中小跨径桥梁研究的热点第一讲-梁桥概述分解课件第一讲-梁桥概述分解课件二、建造梁桥的材料要求：既能受压又能受拉单一材料满足要求的单一材料价钱贵：钢材、木材（临时桥上用）便宜的材料受压能力强，受拉能力差：石材、混凝土、玻璃、砖、铸铁（基本淘汰了）组合截面受压受拉区用不同的材料建成钢筋混凝土、钢混组合截面梁预应力在受拉区先加预压力，使受拉区转化为压力释放的过程2013年3月桥梁工程（上）第一讲55二、建造梁桥的材料要求：既能受压又能受拉2013年3月桥梁组合截面受压受拉区用不同的材料建成混凝土还起到保护钢筋的作用2013年3月桥梁工程（上）第一讲56组合截面受压受拉区用不同的材料建成2013年3月桥梁工程（上预应力在受拉区先加预压力，使受拉区转化为压力释放过程2013年3月桥梁工程（上）第一讲57预应力在受拉区先加预压力，使受拉区转化为压力释放过程2013钢混截面梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲58钢混截面梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲58WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲59WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲60WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲61WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲62WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲63WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲64WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲65WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第三、按截面类型划分1、板梁桥一般为钢筋混凝土和预应力混凝土梁，施工方便整体现浇、预制现浇自重大、大跨径时有效承载能力低空心板、实心板适合于小跨径桥梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲66三、按截面类型划分1、板梁桥2013年3月桥梁工程（上）第一整体板2013年3月桥梁工程（上）第一讲67整体板2013年3月桥梁工程（上）第一讲67预制空心板预制空心板2013年3月桥梁工程（上）第一讲69预制空心板城市高架桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲69预制空心板城市高架桥2、肋板式截面混凝土梁、钢梁、钢混结合梁均可采用形、I形、T形截面效率指标多用于纵向分缝装配式桥梁适合于中等跨径简支桥梁，也用在小跨径连续梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲702、肋板式截面2013年3月桥梁工程（上）第一讲70钢筋混凝土T梁钢筋混凝土T梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲72钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲72钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲732013年3月桥梁工程（上）第一讲732013年3月桥梁工程（上）第一讲742013年3月桥梁工程（上）第一讲74WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第一讲75WoodrowWilson2013年3月桥梁工程（上）第3、箱形截面整体性能好，抗扭惯矩大上下缘均可受压、适合于连续桥梁适合中等以上跨径桥梁单箱单室——适合于大跨径桥梁单箱多室——适合于小跨径桥梁分离多箱——适合于吊装的小跨径桥梁混凝土、钢、钢混组合梁，均有箱型截面施工复杂2013年3月桥梁工程（上）第一讲763、箱形截面2013年3月桥梁工程（上）第一讲76单箱截面2013年3月桥梁工程（上）第一讲77单箱截面2013年3月桥梁工程（上）第一讲77RooseveltBridge2013年3月桥梁工程（上）第一讲78RooseveltBridge2013年3月桥梁工程（上）南昌公路大桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲79南昌公路大桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲79客运专线双室箱梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲80客运专线双室箱梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲80单箱多室城市高架桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲81单箱多室城市高架桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲81预应力混凝土小箱梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲82预应力混凝土小箱梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲82小箱梁城市高架桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲83小箱梁城市高架桥2013年3月桥梁工程（上）第一讲83四、实腹梁与桁架梁由于从一侧受压过渡到另一侧受拉，梁中心线附近应力比较小，可以减小面积挖空腹板的好处增加梁高时较少增加重量提高跨越能力建造桁梁的材料桁架梁大部分采用钢梁目前有采用钢混组合梁的趋势很少采用混凝土梁原因：腹杆有拉有压，混凝土容易开裂2013年3月桥梁工程（上）第一讲84四、实腹梁与桁架梁由于从一侧受压过渡到另一侧受拉，梁中心线附微观受力特点——受弯构件截面从一侧拉应力逐渐过渡到另一侧的压应力。梁式桥的受力特点2013年3月桥梁工程（上）第一讲85微观受力特点——受弯构件截面从一侧拉应力逐渐过渡到另一侧的压实腹钢梁桥—钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲86实腹钢梁桥—钢板梁2013年3月桥梁工程（上）第一讲86简支混凝土