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文档简介

第一篇总论第一章概述第二章桥梁的总体规划设计第三章桥梁上的作用第四章桥梁的布置与构造第一章概述桥梁的定义:“桥是跨越障碍的通道”。—

美国《韦氏大词典》功能:桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。

1、交通运输的咽喉

2、国民经济发展的需要

3、人民生活的需要

4、国防的需要

5、景观第一节桥梁的基本组成和分类一、桥梁的基本组成

1、基本组成图1.1梁式桥概貌上部结构:主要承重结构支座:传力装置,并且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位。下部结构:

桥墩:支承上部结构、并传递荷载至基础

桥台:支承上部结构、传递荷载至基础,并与路堤相衔接,抵御路堤土压力

基础:奠基部分,承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载附属设施:桥面系、伸缩缝、桥头搭板和锥形护坡等图1.1梁式桥概貌第一章第一节桥梁的基本组成和分类全桥结构第一章第一节桥梁的基本组成和分类2、常用术语图1.1梁式桥概貌(1)水位:

低水位、高水位、设计水位、通航水位(2)跨径:

净跨径l0、总跨径∑l0

、计算跨径l、标准跨径Lk、

桥梁全长L(3)高度:

桥下净空、桥梁建筑高度、桥面净空第一章第一节桥梁的基本组成和分类拱桥的高度:

净矢高f0、矢高f、矢跨比(f/l

)1-拱圈;2-拱顶;3-拱脚;4-拱轴线;5-拱腹;6-拱背;7-变形缝;8-桥台;9-基础;10-锥坡;11-拱上结构图1.2拱桥概貌第一章第一节桥梁的基本组成和分类二、桥梁的分类1、桥梁按受力体系分类:梁、拱、吊三大基本体系(1)梁式桥①

组成:

受力特点:

在竖向荷载作用下,桥墩和桥台处无水平反力,梁以受弯为主。

用材:

抗弯、抗拉能力强的材料(钢、配筋混凝土、钢一混凝土组合结构等)主梁桥墩(台)桥墩(台)第一章第一节桥梁的基本组成和分类④

型式:简支梁桥

连续梁桥

悬臂梁桥钢桥和钢—混凝土组合梁桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类飞云江桥多跨简支梁,全长1721m,分跨为18x51+5x62+14x35(m),桥面宽13m第一章第一节桥梁的基本组成和分类(2)拱桥

组成:

主拱圈吊杆纵梁(系杆)桥墩(台)桥墩(台)②

受力特点:

在竖向荷载作用下,桥墩和桥台将承受水平推力,承重结构(拱圈或拱肋)以受压为主。③

用材:

抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土、钢等来建造。第一章第一节桥梁的基本组成和分类④

型式:双曲拱a、中承式钢管拱c、系杆拱桥d、“飞雁式”三跨自锚式微小推力拱桥e第一章第一节桥梁的基本组成和分类丫髻沙大桥(飞雁式拱桥,76+360+76m,桥梁全长1084m,2000年建成)

第一章第一节桥梁的基本组成和分类(3)刚构桥①

组成:

梁(或板)与立柱(或竖墙)整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连结处具有很大的刚性,以承担负弯矩的作用。②

受力特点:

在竖向荷载作用下,柱脚处具有水平反力,梁部主要受弯,但弯矩水平值较同跨径的简支梁小,梁内还有轴压力H,因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。③

用材:钢筋混凝土、预应力混凝土、钢等第一章第一节桥梁的基本组成和分类④

型式:

门式刚架桥

T型刚构桥c

连续刚构桥d

刚构—连续组合体系e

斜腿式刚构桥f图1.5刚构桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类T型刚构桥:重庆长江大桥85.6+4X138+156+174+104.5m,分离双箱。挂梁(T梁)长30m。1980年建成。连续刚构:

广东洛溪桥我国第一座大跨径连续刚构桥,跨径为65+125+180+110m,h支=10m,h中=3.0m,双肢薄壁墩,1988年建成通车。第一章第一节桥梁的基本组成和分类(4)斜拉桥①

组成:

主梁塔塔斜拉索②

受力特点:

竖向荷载作用下,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。跨度较大的主梁就象一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作,从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压构件。高次超静定结构。③

用材:

高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索,主梁用材有预应力混凝土、钢、钢-混凝土组合(结合、叠合)、钢-混凝土混合等第一章第一节桥梁的基本组成和分类④

型式:纵向:三跨双塔式结构、独塔双跨式(稀索桥a,不等跨斜拉b,斜塔c,斜塔无背索式d)横向:双索面布置,也有单索面结构。图1.7独塔式斜拉桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类岳阳洞庭湖大桥长沙浏阳河洪山庙大桥日本多多罗桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类(5)悬索桥

跨越能力最大,受力简单明了,成卷的钢缆易于运输,在将缆索架设完成后,便形成了一个强大稳定的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。①

组成:

塔柱缆索锚锭锚锭塔柱吊杆加劲梁②

受力特点:

竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力,因而悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。

第一章第一节桥梁的基本组成和分类③

用材:采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆④

型式:单跨式悬索桥a,三跨式悬索桥b图1.8悬索桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类明石海峡桥(l=1991m)第一章第一节桥梁的基本组成和分类2、桥梁的其他分类简述

(1)按用途来划分:

公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥、管线桥等。

(2)按桥梁全长和跨径划分:

特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。桥梁按总长和跨径分类(中国,2004规范)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第一章第一节桥梁的基本组成和分类

(3)按照主要承重结构所用的材料划分:圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢-混凝土组合桥和木桥(不用于永久性桥)等

(4)按跨越障碍的性质:跨河桥、跨海桥、跨线桥、立交桥、高架桥等

(5)按桥跨结构的平面布置:正交桥、斜交桥和弯桥。

(6)按上部结构的行车道位置:上承式桥、中承式桥和下承式桥。中承式拱桥

下承式拱桥第一章第一节桥梁的基本组成和分类(7)按桥梁的可移动性:固定桥、活动桥(开启桥、升降桥、旋转桥、浮桥等)天津的金汤桥(平转开启结构,全长76.4米。)第一章第一节桥梁的基本组成和分类一、我国桥梁建设成就中国古代木桥、石桥和铁索桥都长时间保持世界领先水平,在桥梁发展史上曾占据重要地位,为世人所公认。

河北赵县赵州桥

当今世界上跨径最大(跨度37.02m)、建造最早的单孔敞肩型石拱桥(早于欧洲同类桥约1000年),第十二个“国际土木工程里程碑”,历经1400年仍完好无损。第二节桥梁发展动态第一章第二节桥梁发展动态福建泉州万安桥北京颐和园十七孔桥

第一章第二节桥梁发展动态现代桥梁

1、预应力混凝土梁式桥最大跨径序号桥名主跨(m)结构形式桥址年份1石板坡长江大桥330连续刚构中国重庆20062斯托尔马桥(Stolma)301连续刚构挪威19983拉脱圣德桥(Raftsundet)298连续刚构挪威19984亚松森桥(Asuncion)2703跨T构巴拉圭19795虎门大桥辅航道桥270连续刚构中国广东19976苏通大桥辅航道桥268连续刚构中国江苏建设中7云南元江大桥265连续刚构中国云南建设中8门道桥(Gateway)260连续刚构澳大利亚19859伐罗德2号桥(Varodd-2)260连续梁挪威199410宁德下白石大桥260连续刚构中国福建建设中第一章第二节桥梁发展动态重庆朝天门长江大桥

全长1710米,主桥跨径为190+552+190=932m,全宽36.5米,主桥为中承式钢桁架系杆双层拱桥,分上下两层,上层为双向6车道,下层中间为双向交通轻轨,两边为预留车道。2004年开工,预计2008年完工。上海卢浦大桥

世界上跨度最大的拱桥,为中承式系杆拱桥,主跨跨径达到了550m,矢跨比为1/5.5,拱肋为全焊钢结构

第一章第二节桥梁发展动态2、混凝土拱桥序号桥名主跨(m)主拱圈型式桥址年份1巫山长江大桥460钢管混凝土中国重庆20052万县长江大桥420钢骨混凝土箱拱中国重庆19973克尔克1号桥390混凝土箱拱南斯拉夫19804益阳茅草街大桥368钢管混凝土中国湖南建设中5广州丫髻沙珠江大桥360钢管混凝土中国广东20006江界河大桥330混凝土桁架拱中国贵州19957HooverDamBypass323混凝土拱美国建设中8邕宁邕江大桥312钢骨混凝土箱拱中国广西19969格莱兹维尔桥305混凝土拱澳大利亚196410艾米赞德桥290混凝土拱巴西1964第一章第二节桥梁发展动态巫山长江大桥

主跨为460m的中承式钢管拱桥,矢跨比为1/3.8,全长612.2米,桥面净宽19米,双向4车道。2005年1月8日正式竣工通车。目前世界最长的钢管混凝土拱桥。万县长江大桥(钢骨混凝土箱拱,矢跨比1/5,拱圈高7m,宽16m,l=420m,桥宽B=24m,1997年)第一章第二节桥梁发展动态3、悬索桥国内外最大跨径序号桥名主跨(m)主梁桥址年份1明石海峡大桥1991钢桁梁日本19982舟山西堠门大桥1650分离双箱中国浙江建设中3大贝尔特东桥1624钢箱梁丹麦19984润扬长江公路大桥南汊桥1490钢箱梁中国江苏20055恒比尔桥1410钢箱梁英国19816江阴长江公路大桥1385钢箱梁中国19997青马大桥1377翼形钢桁梁中国香港19978维拉扎诺桥1298钢桁梁美国19649金门大桥1280钢桁梁美国193710武汉阳逻长江大桥1280钢箱梁中国湖北建设中第一章第二节桥梁发展动态明石海峡大桥西堠门大桥浙江舟山大陆连岛工程的一部分,主跨1650m,建设中。第一章第二节桥梁发展动态4、斜拉桥的世界最大跨度序号桥名主跨(m)主梁桥址年份1苏通大桥1088混合梁中国江苏建设中2昂船洲大桥1018混合梁中国香港建设中3鄂东长江大桥926混合梁中国湖北建设中4多多罗桥(Tatara)890混合梁日本19995诺曼底桥(Normandy)856混合梁法国19956Incheon-2800钢箱梁韩国建设中7南京长江三桥648钢箱梁中国江苏20058南京长江二桥南汊桥628钢箱梁中国江苏20019舟山金塘大桥620钢箱梁中国浙江建设中10武汉白沙洲大桥618混合梁中国湖北2000第一章第二节桥梁发展动态苏通大桥(l=1088m,主塔高约300米,2008年通车)第一章第二节桥梁发展动态END第二章桥梁的总体规划设计第一节桥梁设计的基本原则桥梁的总体规划基本原则:安全、适用、经济、美观和有利于环保。桥梁设计的基本要求

(1)结构尺寸和构造上:在强度方面:足够的安全储备;在刚度方面:控制变形稳定性方面:保持原形状和位置的能力。第二章第一节桥梁设计的基本原则(2)使用上的要求:适用耐久保证在100年的设计基准期内正常使用桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量;利于泄洪,通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥);桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散;考虑综合利用,方便各种管线的搭载。第二章第一节桥梁设计的基本原则(3)经济上的要求:合理的经济

选择造价和养护费用综合最省的桥型;遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则;桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距,促进该地区的经济发展,产生最大的效益;对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通过,达到尽可能快回收投资的目的。(4)施工上的要求:技术先进在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。第二章第一节桥梁设计的基本原则(5)美学和景观上的要求:美观香港昂船州大桥“桥能满足人们到达彼岸的心理希望,同时也是使人印象深刻的标志性建筑,并且常常成为审美的对象和文化遗产”——摘自日本伊藤学的《桥梁造型》一书瑞士萨尔基那山谷桥(SalginatobelBridge)

——被评为20世纪最美丽的桥梁第二章第一节桥梁设计的基本原则(6)环境保护和可持续发展多方面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,建立环境监测保护体系,将不利影响减至最小。第二章第一节桥梁设计的基本原则

一、桥梁的平面设计确定桥位:小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的总走向,为满足水文、线路弯道等要求,可设计斜桥和弯桥;对于公路上的特大桥、大、中桥桥位,原则上应服从路线走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等,均应满足相应等级线路的规定。第二节桥梁平、纵、横断面设计第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计桥面纵坡

二、桥梁纵断面设计桥梁总跨径的确定桥梁的分孔桥道各种标高的确定第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计1、桥梁总跨径的确定

原则:在整个使用年限内,保证泄洪及通航,流冰;避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁;避免因桥前壅水及河床过度冲刷带来的不利影响。对于深埋基础,一般允许稍大一点的冲刷,使总跨径能适当减小;对于平原区稳定的宽滩河段,流速较小、漂流物少、主河槽较大,可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩,但必须慎重校核,压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。

特殊:第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计

2、桥梁的分孔

原则:在满足使用和技术要求的前提下,使上、下部结构的总造价趋于最低。(2)平原区宽阔河流上的桥梁:通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔,而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。(1)通航河流:应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方便的河域。对于变迁性河流,根据具体条件,应多设几个通航孔。使用和技术要求第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计(3)

对于在山区深谷上、水深流急的江河上,或需在水库上修桥时,应加大跨径,甚至采用特大跨径的单孔跨越。(4)

从结构的受力特性考虑,合理地确定相邻跨之间的比例。(5)

可以适当加大跨径避开不利的地质段。(6)

上下游临近桥梁的情况第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计3、桥道高程的确定原则:

满足流水净空的要求;通航桥孔应满足通航净空的要求;桥下通车桥孔应满足建筑净空限界的要求;桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接。第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计通航净空要求为了保证桥下安全通航,通航孔桥跨结构下缘的标高应高出自设计通航水位算起的净空高度。流水净空要求

按设计水位计算桥面最低高程:第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计跨线桥桥下的交通要求:

保证桥下通车的净空安全H——净空高度,高速公路和一级、二级公路为5.0m,三级、四级公路为4.5m第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计(4)桥面纵坡:

既利于交通,美观效果好,又便于桥面排水单向或双向坡度的桥梁,对于不太长的小桥,可以做成平坡桥桥上纵坡不宜大于4%桥头引道纵坡不宜大于5%位于市镇混合交通繁忙处的桥梁,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得3%,并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线斯托尔马桥第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计

高速公路、一级公路路基标准横断面1.桥梁宽度——根据《公路工程技术标准》中规定各级公路行车道宽度、中间带宽度、路肩宽度三、横断面设计

取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。2.桥面净空——满足《公路工程技术标准》中的建筑界线规定第二章第二节桥梁平、纵、横断面设计第三节桥梁的设计与建设程序图1.31设计阶段与建设程序关系图预可行性研究报告可行性研究报告初步设计技术设计施工图设计前期工程三阶段设计项目建议书可行性研究报告主管省(市)计划部门审批投资在限额以上时由国家发展计划委员会审批主管省(市)计划部门审批投资在限额以上时由国家发展计划委员会审批工程立项设计任务书招投标及施工准备建

批招标文件开工报告建设单位审批设计阶段

建设程序施

工阶

段第二章第三节桥梁的设计与建设程序一、“预可”阶段

“预可”阶段着重研究建桥的必要性以及宏观经济上的合理性,编制预可行性研究报告。二、“工可”阶段“工可”阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报立项问题,编制可行性研究报告。

1.工程可行性论证——制定桥梁标准、自然条件及周围环境、桥式方案、桥位

2.经济可行性论证——造价及回报、资金来源及偿还三、初步设计:确定桥梁的设计方案1.进一步开展水文、勘测工作2.桥梁方案比选3.科研项目立项4.施工组织设计5.概算第二章第三节桥梁的设计与建设程序四、技术设计

进一步深化初步设计:充分勘探、确定细部尺寸、截面配筋、确定施工方法、调整概算

(技术上复杂的特大桥、互通式立交、或新型桥梁结构)五、施工设计编制施工图、编制工程预算塔顶

1:1模型试验第二章第三节桥梁的设计与建设程序第四节桥梁设计方案的比选明确各种标高的要求桥梁分孔和初拟桥型方案草图方案初筛详绘桥型方案编制估算或概算方案选定和文件汇总最佳的推荐方案第二章第四节桥梁设计方案的比选洞庭湖大桥桥型方案比较图三塔斜拉桥方案系杆拱配斜拉桥方案连续刚构方案第二章第四节桥梁设计方案的比选优缺点比较三塔斜拉桥方案(第Ⅰ方案)系杆拱配斜拉桥方案(第Ⅱ方案)连续刚构方案(第Ⅲ方案)经济性54295.7万元53653.4万元55412.8万元适用性1.两孔310m主跨跨越主航道,与航道适应性好,通航净空大,防撞要求低;2.河床压缩少,有利汛期泄洪;3.西岸副孔50m简支T梁伸缩缝多,桥面连续易开裂1.主桥大跨少,对通航较不利,桥墩防撞要求较高;2.河床压缩较多,对汛期泄洪较不利;3.西岸副孔50m连续梁,伸缩缝较少1.两孔280m跨径连续刚构跨越主航道,与航道适应性好。通航净空大,防撞要求低;2.河床压缩多,汛期泄洪能力较差;3.西岸副孔50m空心板,伸缩缝多,桥面连续易开裂第二章第四节桥梁设计方案的比选优缺点比较安全性1.主桥跨度适中,板梁式结构施工方便,工期较短;2.西岸副孔采用预制T梁,可工厂化预制施工,质量可靠,工期有保障,但需大型预制场和吊装设备;3.主桥后期营运养护费用较高;4.行车较平顺1.主体采用箱梁断面,刚度大,施工安全;2.西岸副孔采用移动支架现浇,施工条件差,工期制约因素多并需要多套设备方能保证工期;3.主桥后期营运养护费用较高;4.行车平顺舒适1.主跨280m连续刚构为当前世界最大跨度,施工难度大,工期较长;2.西岸副孔采用预制空板,可工厂化预制施工,质量可靠,工期有保障。但需要预制场与吊装设备;3.主桥后期营运养护费用少;4.行车平顺舒适美观性桥型美观,气势宏伟,与周围环境协调好高耸的桥塔与低矮的拱圈,大跨梁桥与小跨拱桥反差明显,配合不协调,桥型欠美观主桥线条简洁明快,但因其高跨比例不很协调,影响桥型美观第二章第四节桥梁设计方案的比选END作用

——施加于结构上的一组集中力或分布力,或引起结构外加变形或约束变形的原因。前者称直接作用,也称荷载,后者称间接作用。第三章桥梁上的作用分类:1)永久作用——在结构使用期间,其量值不随时间而变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。

2)可变作用——在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。3)偶然作用——在结构使用期间出现的概率很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用。

编号作用分类作用名称1永久作用结构重力(包括结构附加重力)2预加应力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船只或漂流物撞击作用21汽车撞击作用作用分类第一节永久作用包括:结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、混凝土收缩及徐变作用和基础变位作用等七种。结构物自身重力及桥面铺装、附属设施等外加重力均属于结构重力,它们可按照结构物的实际体积或设计拟定的体积乘以材料的容重计算。第三章第一节永久作用预加应力在结构正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时,应作为永久荷载来计算其主、次效应,并计入相应阶段的预应力损失;在结构承载能力极限状态设计时,预加应力不作为荷载,而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑预加力引起的次效应。对于超静定的混凝土结构、钢-混凝土组合结构等均应考虑混凝土的收缩和徐变作用的影响,预应力构件还涉及其预应力损失问题。第三章第一节永久作用1.型式

a.等级:公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路—I级公路—I级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级

b.由车道荷载和车辆荷载组成一、汽车荷载

第二节可变作用第三章第二节可变作用2.车道荷载的标准值

车道荷载均布荷载标准值qk=10.5kN/m;集中荷载标准值

注:

1.计算剪力效应时,集中荷载标准值PK应乘以1.2的系数。

2.公路-Ⅱ级车道荷载的标准值qk

和PK按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。第三章第二节可变作用3.车辆荷载的标准值

车辆荷载主要技术指标表1.5项目单位技术指标车辆重力标准值kN550前轴重力标准值kN30中轴重力标准值kN2×120后轴重力标准值kN2×140轴距m3+1.4+7+1.4轮距m1.8前轮着地宽度及长度m0.3×0.2中、后轮着地宽度及长度m0.6×0.2车辆外形尺寸(长×宽)m15×2.5第三章第二节可变作用

4.横向布置

设计车道数目与车道总宽度的关系表1.6单向行车车道宽度Wc(m)双向行车车道宽度W/c(m)设计车道数nWC<7.0—17.0≤Wc<10.57.0≤W/c<14.0210.5≤Wc<14.0—314.0≤Wc<17.514.0≤W/c<21.0417.5≤Wc<21.0—521.0≤Wc<24.521.0≤W/c<28.0624.5≤Wc<28.0—728.0≤Wc<31.528.0≤W/c<35.08第三章第二节可变作用

5.加载方式

1)整体计算采用车道荷载;局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。

2)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。

3)折减系数

a、当横向布置车队数大于2时,应计入横向折减,但折减后不得小于用两行车队计算的结果。第三章第二节可变作用

横向布置车队数2345678横向折减系数1.000.780.670.600.550.520.50

横向折减系数表1.7b、当桥梁计算跨径大于150m时,应考虑计算荷载效应的纵向折减。

计算跨径l(m)150≤l<400400≤l<600600≤l<800800≤l<1000l≥1000纵向折减系数0.970.960.950.940.93纵向折减系数表1.8

第三章第二节可变作用1.原因:汽车高速驶过桥梁、桥面不平整、发动机震动等会引起桥梁结构振动,从而造成内力增大,这种动力效应称为冲击作用。2.冲击系数μ:汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。3.计算:二、汽车冲击力第三章第二节可变作用(1)以结构基频为主要影响因素(2)计算方法:

当f<1.5Hz时,μ=0.05

当1.5Hz<f<14Hz时,μ=0.1767lnf–0.0157

当f>14Hz时,μ=0.45

当汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上时,μ=0.3。

(3)例如:简支梁桥基频的估算公式:(1.2)

(1.1)第三章第二节可变作用三、人群荷载1.取值:(1)

(2)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4kN/m2。注:对跨径不等的连续结构,以最大计算跨径为准。第三章第二节可变作用2.加载方式①在横向应布置在人行道的净宽度内,在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。②人行道板可以一块板为单元,按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算。③计算人行道栏杆时,作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75KN/m;作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0kN/m。

第三章第二节可变作用四、其它1、汽车离心力原因:当弯道桥梁的曲线半径等于或小于250m时,需考虑车辆的离心力作用。计算:车辆荷载(不计冲击力)标准值乘以离心力系数C。离心力系数按下式计算:式中:

V——计算行车速度,应按桥梁所在路线等级的规定采用,以km/h计;

R——曲线半径,以m计。(1.3)第三章第二节可变作用2、汽车引起的土侧压力

车辆荷载作用在桥台台背或路堤挡土墙上,将引起台背填土或挡土墙后填土的破坏棱体对桥台或挡土墙的土侧压力:式中:

γ——土的容重,以kN/m3计;

B——桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度,以m计;

l0——桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度,以m计;∑G——布置在B×l0面积内的车辆车轮重力,以kN计。注:当涉及多车道加载时,车轮总重力应按表1.7进行折减。(1.4)第三章第二节可变作用原因:车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨结构的方向与行车方向一致。《桥规》规定①一个设计车道时,按布置在加载长度上汽车重力的10%计算,但公路—I级汽车荷载制动力标准值不得小于165kN;公路—II级不得小于90kN。3、汽车制动力第三章第二节可变作用②多车道时要考虑横向折减,同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍;同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍;同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。③制动力的作用点在设计车道桥面以上1.2m处,在计算墩台时,可移至支座中心(铰或滚轴中心),或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上;计算刚构桥、拱桥时,可移至桥面上,但不计因此而产生的竖向力和力矩。第三章第二节可变作用4、风荷载

当风以一定的速度向前运动遇到结构物阻碍时,结构承受了风压。

对于大跨径桥梁,特别是斜拉桥和悬索桥,风荷载是极为重要的设计荷载,有时甚至起着决定性的作用,即对结构的强度、刚度和稳定性起控制作用。第三章第二节可变作用5、流水压力和冰压力

位于河流中的桥墩会受到流水和流冰的压力,规范给出的流水压力以水流速度作基准,并考虑桥墩迎水面形状的影响得到。当流速大于10m/s时,还应考虑水流的动力作用因素;规范给出的流冰压力计算公式适用于通常的河流流冰情况,它以冰体破碎极限强度作基准建立起来的。

流水压力和流冰压力的大小均与桥墩的形状相关,桥墩的迎水(冰)面宜做成圆弧形或尖端形,以减小流水压力和流冰压力。第三章第二节可变作用

有效温度标准值表1-3-7气温分布钢桥面板钢桥混凝土桥面板钢桥混凝土桥、石桥最高最低最高最低最高最低严寒地区46-4339-3234-23寒冷地区46-2139-1534-10温热地区46-9(-3)39-6(-1)34-3(0)注:①表中()内数值适用于昆明、南宁、广州、福州地区。

温度变化将在结构中产生变形和影响力,它的大小应根据当地具体情况、结构物所使用的材料和施工条件等因素计算确定。

包括:均匀温度和梯度温度两种影响6、温度作用第三章第二节可变作用7、支座摩阻力支座摩擦系数支座种类支座摩擦系数滚动支座或摆动支座0.05板式橡胶支座支座与混凝土面接触0.30支座与钢板接触0.20聚四氟乙烯板与不锈钢板接触0.06(加硅脂;温度低于-25℃时为0.078)0.12(不加硅脂;温度低于-25℃时为0.156)式中:

W

——作用于活动支座上由上部结构重力产生的效应;

μ——支座摩擦系数,无实测数据时按下表取用。(1.5)第三章第二节可变作用1、地震作用

定义:指地震时强烈的地面运动引起的结构惯性力,它是随机变化的动力荷载,其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性(频率与阻尼等)以及结构或杆件的质量。第三节偶然作用

地震基本烈度与地震动峰值加速度系数的对应关系地震动峰值加速度系数<0.05g0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g≥0.40g地震基本烈度<ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ设计要求简易设防抗震设计专门的抗震研究和设计

抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值——即地震动峰值加速度确定。第三章第三节偶然作用2、船只或漂流物撞击力

船只或漂流物撞击力在有可能的条件下,应采用实测资料或模拟撞击试验进行计算,并籍此进行防撞设施的设计。

内河船舶撞击作用标准值内河航道等级船舶吨级DWT(t)横桥向撞击作用(kN)顺桥向撞击作用(kN)一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七50150125当缺乏实际调查资料时:第三章第三节偶然作用

撞击力标准值在行驶方向取1000kN,与之垂直方向取为500kN,两个方向的不同时考虑;作用于行车道上1.2m处,直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件,可视设施的防撞能力予以折减,但折减后不应低于上述的1/6。

为防止或减少因撞击产生的破坏,对易受到汽车撞击的构件的相关部位应采取相应的构造措施,并增设钢筋或钢筋网。3、汽车撞击作用第三章第三节偶然作用第四节作用效应组合公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率的极限状态设计法设计。两种设计极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态。三种情况:

持久状态:桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况。该状况下的桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。短暂状态:桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计,必要时才作正常使用极限状态设计。偶然状态:在桥涵使用过程中可能偶然出现的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计。第三章第四节作用效应组合四类设计组合承载能力极限状态基本组合偶然组合正常使用极限状态短期效应组合长期效应组合一、承载能力极限状态承载能力极限状态设计是以塑性理论为基础,其设计原则即:荷载效应最不利组合的设计值与重要性系数的乘积,必须小于或等于结构抗力的设计值。

第三章第四节作用效应组合式中:

γ0——结构重要性系数,见下表;桥涵的抗震设计不考虑结构的重要性系数;

S——作用效应的组合设计值;

R——构件承载力设计值,它根据构件的材料强度设计值和几何参数设计值计算。桥涵结构的重要性系数

桥涵结构特大桥、重要大桥大桥、中桥、重要小桥小桥、涵洞设计安全等级一级二级三级结构重要性系数1.11.00.9注:重要桥梁系指高速公路、一级公路、国防公路及城市附近交通繁忙公路上的桥梁第三章第四节作用效应组合

正常使用极限状态设计是以弹性理论或弹塑性理论为基础,涉及构件的抗裂、裂缝宽度和挠度三个方面的验算:二、正常使用极限状态

(a)限制应力

(b)短期作用效应下的变形

(c)各种作用效应组合下的裂缝宽度

第三章第四节作用效应组合短期效应组合:为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,即对应于短暂状况的设计要求,例如预应力混凝土构件抗裂验算、裂缝宽度验算、挠度验算等,其组合表达式为:长期效应组合:为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,即对应于持久状况的设计要求,例如抗裂验算,其表达式为:第三章第四节作用效应组合END第四章桥面布置与构造

桥面部分:对桥梁功能的正常发挥,对主要构件的保护,对车辆行人的安全以及桥梁的美观等都十分重要。因此,应对桥面构造的设计和施工给予足够的重视。包括:

桥面铺装、防水和排水设施、伸缩装置、人行道(或安全带)、缘石、栏杆和灯柱等构造。第四章桥面布置与构造一、桥面布置(1)双向车道布置:对交通量较大的桥梁,往往会造成交通滞流状态。(2)分车道布置:可提高行车速度,便于交通管理。(3)双层桥面布置:可以使不同的交通严格分道行驶,提高了车辆和行人的通行能力,便于交通管理。同时,在满足同样交通要求时,可以充分利用桥梁净空,减小桥梁宽度,缩短引桥长度,达到较好的经济效益。第四章桥面布置与构造图1-4-2分车道的桥面布置(单位:m)

图1-4-3双层桥面布置(单位:cm)

第四章桥面布置与构造二、桥面铺装功用:是保护桥面板不受车辆轮胎(或履带)的直接磨耗,防止主梁遭受雨水的侵蚀,并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。类型:可采用水泥混凝土、沥青表面处治和沥青混凝土等东海大桥桥面铺设沥青

第四章桥面布置与构造三、桥面防水和排水设施1、防水层的设置设置原则:对于防水程度要求高,或桥面板位于结构受拉区而可能出现裂纹的混凝土梁式桥上,应在铺装内设置防水层。类型:①沥青涂胶下封层;②高分子聚合物涂胶;③沥青或改性沥青防水卷材,以及浸渍沥青的无纺土工布等。注:

无专门防水层时,应采用防水混凝土铺装或加强排水和养护。第四章桥面布置与构造高速公路桥面的涂料养护

碎石封层桥面防水层

改性稀浆封层桥面防水层

第四章桥面布置与构造2.泄水管和排水管的设置

位置:

宜设置在桥面行车道边缘处,距离缘石10~50cm;可以沿行车道两侧对称排列,也可交错排列。间距:应依据设计径流量计算确定,但最大间距不宜超过20m。

注:第四章桥面布置与构造

在桥梁伸缩缝的上游方向应增设泄水管;

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