学习任务一 桥涵的分类和结构组成

学习任务一桥涵的分类和结构组成学习活动一桥梁的认识学习目标完成本学习活动后，你应当能：了解桥梁的定义；描述桥梁的结构组成；描述桥梁的结构类型；通过老师的指导，能概括各种桥梁的特点和适用条件。学习情景

下图所示为几种不同类型的桥梁，请说出6座桥分别是什么类型？各由哪些部分组成？这些桥型通常采用什么材料？适用范围是什么？想一想什么叫桥梁？国内外桥梁的发展历史是怎么样的？桥梁由哪几部分组成？桥梁可以分为哪几类？通常采用什么材料？适用范围是什么？要回答这个问题，我们可以从下面的学习内容中找到答案。

一、桥梁的概念及桥梁发展简史桥梁是供公路、铁路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷、线路或其他障碍时所修建的具有承载能力的架空建筑物。

1.我国古代桥梁建设的成就

我国建造桥梁已有4000多年的历史，在距今约3000年的周文王时期，就已在宽阔的渭河上架设大型浮桥，这是我国建设最早的浮桥。梁桥是我国出现最早的桥梁，早在原始社会，我国就有了独木桥，以及由数根圆木拼成的木梁桥。一、桥梁的概念及桥梁发展简史泉州万安桥

世界上尚存最长、工程最艰巨的石梁桥是位于福建泉州的万安桥，也称洛阳桥，建于1053～1059年，全长1106米，是我国第一座濒临海湾的石梁桥。1.我国古代桥梁建设的成就

悬索桥，又称吊桥，主要是用藤、竹制成的绳索、铁链等架设而成。我国是世界上最早有悬索桥的国家。1706年建成的净跨径100m、宽2.8m的四川泸定县大渡河铁索桥（又称泸定桥）是我国保留至今比较完整的悬索桥。一、桥梁的概念及桥梁发展简史泸定大渡河铁索桥

我国在东汉中期已经修建拱桥，距今已有1800多年历史。举世闻名的河北赵县赵州桥（又名安济桥），是我国古代石拱桥的杰出代表。它建于隋代大业年间（公元605～618年），由著名匠师李春设计，全长50.83m，净跨径37.02m，宽9m，矢高7.23m，是一座空腹式圆弧形石拱桥。赵州桥

2.我国现代桥梁建设的成就

新中国成立后，桥梁建设取得了迅速发展。1957年10月15日，我国第一座长江大桥——武汉长江大桥建成，是长江上修建的第一座公铁两用钢桁架梁桥，桥身为3×128m三联连续桥梁，全长1670m，桥面宽18m，全长1690m，结束了我国万里长江无桥的历史。一、桥梁的概念及桥梁发展简史武汉长江大桥

南京长江大桥

1969年我国成功建成了南京长江大桥，它是一座3×160m的钢桁架梁桥，这才是我国第一座自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代大型桥梁。南京长江大桥是我国建设长江大桥的一个重要里程碑。

2.我国现代桥梁建设的成就

1997年5月竣工通车的重庆万县长江大桥，主跨420m，是当时世界上跨径最大的钢筋混凝土拱桥，在中国土木工程学会2004年第16届年会上入选首届《全国十佳桥梁》，名列拱桥首位。一、桥梁的概念及桥梁发展简史万县长江大桥

上海卢浦大桥

2003年6月28日建成通车、主跨550m的上海卢浦大桥，是世界上最大跨径的拱桥，所采用的全焊接技术是世界钢结构桥梁发展的最新技术和发展方向。

2.我国现代桥梁建设的成就

目前我国大跨径混凝土斜拉桥的数量位居世界第一。

2008年5月1日建成通车的双塔钢箱梁钢筋混凝土斜拉桥——杭州湾跨海大桥，全长36km，是世界上第二长的跨海大桥。一、桥梁的概念及桥梁发展简史杭州湾跨海大桥

苏通长江大桥

2008年6月30日建成通车的江苏苏通长江大桥，主跨1088m，主塔高300.4m，斜拉索长度达到577m，群桩基础尺寸为世界最大规模，当时创下四个世界之最。

2.我国现代桥梁建设的成就

悬索桥是世界上跨径最大的桥型之一。

2005年4月30日建成通车、主跨1490m的江苏润扬长江公路大桥，是中国第一座大跨径的组合型桥梁。

1997年建成、主跨1377m的香港青马大桥，是全球最长的公铁双用钢箱梁悬索桥，是香港连接大屿山、香港国际机场及市区的干线公路的主要组成部分。一、桥梁的概念及桥梁发展简史润扬长江大桥

香港青马大桥

3.世界桥梁建筑的现状

现在位居世界同类桥梁前列的著名桥梁有：1937年建成的主跨1280m的美国旧金山金门大桥，是世界著名的桥梁之一，是近代桥梁工程的一项奇迹。一、桥梁的概念及桥梁发展简史旧金山金门大桥

前南斯拉夫KRK大桥

1980年建成的前南斯拉夫KRK大桥，由390m+244m两座钢筋混凝土上承式拱桥组成。拱桥的宽度与跨度之比仅1/30，异常纤细，是该桥的设计特点。3.世界桥梁建筑的现状

1998年4月5日建成通车的日本明石海峡大桥，主跨1991m，首次采用1800MP级超高强钢丝，使主缆直径缩小并简化了连接构造，首创悬索桥主缆，这也是第一座用顶推法施工的跨谷悬索桥，由著名的法国埃菲尔集团公司承建。一、桥梁的概念及桥梁发展简史日本明石海峡大桥

俄罗斯岛大桥

俄罗斯岛大桥是2012年俄罗斯新建成的跨海大桥，主跨1104米，主桥墩高320米，总长3.1公里，是目前世界上最长的斜拉桥。1.基本组成桥梁由上部结构、下部结构两大部分组成。二、桥梁的结构组成梁桥的基本组成上部结构又称桥跨结构，是路线中断时跨越障碍（如河流、山谷、线路等）的结构物。它包括主梁和桥面系，作用是承受车辆荷载，并通过支座将荷载传给墩台。下部结构，是修建在地基上，用来支承上部结构并向下传递荷载的建筑物。它包括桥墩、桥台和基础。2.桥梁主要尺寸桥梁的主要尺寸包括长度尺寸、高度尺寸和宽度尺寸。1）长度尺寸（1）净跨径：对于梁桥，是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距；对于拱桥，是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。用L0表示。（2）计算跨径：对于有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱桥，是指两个相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。用L表示。（3）标准跨径：对于梁桥、板桥，是以两个桥墩中线之间桥中心线长度或桥墩中线与桥台台背前缘线之间桥中心线长度为准；对于拱桥、涵洞，是以净跨径为准。用Lb表示。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）规定，当标准设计或新建桥涵的跨径在50m及以下时，宜采用标准化跨径。公路桥涵标准跨径共有0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m等21种。（4）总跨径：是指多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥跨孔径，用∑L0表示。（5）桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁是指两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；对于无桥台的桥梁为桥面系长度。用Lq表示。（6）多孔跨径总长：梁桥为多孔标准跨径总和；拱桥为两岸桥台内拱脚截面最低点（起拱线）之间的水平距离；其他型式桥梁为桥面系行车道长度。用Ld表示。二、桥梁的结构组成2.桥梁主要尺寸

2）高度尺寸（1）桥梁高度：简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或桥面与桥下线路路面之间的距离，用H表示。（2）桥梁建筑高度：是指桥上行车路面（或轨顶）高程至桥跨结构最下缘之间的垂直距离，用h表示。（3）桥梁容许建筑高度：是指桥面高程与桥下通航或排洪必需的净空高度之差，用h容表示。（4）桥下净空高度：是指桥跨结构最下缘至设计洪水位或设计通航水位之间的垂直距离，用H0表示。3）宽度尺寸（1）桥面净空：是指为保证车辆、行人的安全而在桥面上保留一定的空间，此空间边缘间的横向界限（垂直于行车方向）。（2）桥下净空：是指为满足桥下通航（行车、行人）的需要，对上部结构底缘以下规定的空间限界。4）拱桥尺寸从拱顶截面下缘至过起拱线的水平线间的垂直距离，称为净矢高（f0）；从拱顶截面形心至过拱脚截面形心的水平线间的垂直距离，称为计算矢高（f）。计算矢高与计算跨径之比（f/L），称为拱圈的矢跨比（或称拱矢度）。二、桥梁的结构组成三、桥梁分类1.按桥梁的受力体系分1）梁桥梁桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，主要承重结构是梁（或板）。梁（或板）主要承受弯矩，墩台只承受竖向压力，自重大，跨越能力小，多用于中小跨径桥梁。所用材料主要是钢筋混凝土和预应力混凝土。

梁桥三、桥梁分类1.按桥梁的受力体系分2）拱桥拱桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。它的特点是在竖向荷载作用下，拱圈或拱肋主要承受压力，但也承受弯矩。墩台处除承受竖向压力和弯矩外，还承受水平推力。拱桥跨越能力较大，造型美观，施工比较困难，适用于几十米到几百米的大中跨径的桥梁。所用材料主要是圬工（砖、石、混凝土）和钢筋混凝土。

拱桥三、桥梁分类1.按桥梁的受力体系分3）刚架桥刚架桥的主要承重结构是上部结构的梁或板与下部结构的立柱或横墙结合在一起的刚架结构。在竖向荷载作用下，主梁受弯，墩柱受压，柱脚处产生竖向反力、水平反力和弯矩。这种受力情况介于梁和拱之间，适用于中小跨径桥梁。所用材料主要是钢筋混凝土。

刚架桥三、桥梁分类1.按桥梁的受力体系分4）悬索桥悬索桥又称吊桥，主要承重结构是悬挂在两边塔架上的强大缆索。在竖向荷载作用下，缆索只承受拉力。荷载由加劲梁经过吊杆传递给缆索，再通过主缆索到塔架，通过锚碇传给地基。墩台除承受竖向反力外，还承受水平推力。悬索桥是有水平反力（推力）的结构，具有很大的跨越能力，也是目前世界上最大跨径的桥型，对动荷载要求较高，适用于大型及特大型桥梁。所用材料主要是混凝土、钢材、预应力钢索。

悬索桥三、桥梁分类1.按桥梁的受力体系分5）组合体系桥组合体系桥梁是由两种以上不同受力体系结构所组成，两种以上体系均为主要承重结构，互相联系，共同受力。下图分别为梁拱组合的系杆拱桥、拉索和梁组合的斜拉桥。斜拉桥由索塔、主缆索和主梁组成。

系杆拱桥斜拉桥三、桥梁分类2.按桥梁的长度和跨径分根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）规定，按桥梁的长度和跨径划分，桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。

桥梁涵洞分类桥梁分类多孔跨径总长Ld(m)单孔标准跨径Lb(m)特大桥Ld＞1000Lb＞150大

桥100≤Ld≤100040≤Lb≤150中

桥30＜Ld＜10020≤Lb＜40小

桥8≤Ld≤305≤Lb＜20涵

洞——Lb＜5三、桥梁分类3.按行车道的位置分按行车道位置的不同，桥梁可以分为上承式桥、中承式桥和下承式桥。拱桥按行车道位置划分三、桥梁分类4.按上部结构所用材料分按上部结构所用材料，桥梁可以分为木桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、圬工桥（包括砖桥、石桥、混凝土桥）、钢桥等。5.按用途分按使用用途，桥梁可以分为公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农用桥、人行桥、运水桥（渡槽）等。6.按跨越障碍的性质分按跨越障碍的性质，桥梁可以分为跨河桥、跨线桥、高架桥、栈桥等。7.按特殊使用条件分按特殊使用条件，桥梁可以分为浮桥、漫水桥、开启桥等。8.按使用年限分按使用年限，桥梁可分为永久性桥梁、临时性桥等。四、各种桥梁的特点和适用条件1.梁桥梁桥是以受弯的梁或板作为主要承重结构的桥梁。其特点是构造简单、施工方便、造价低，维修容易，设计理论与施工技术都比较成熟。但是当跨径增大时，结构自重随着增大，跨越能力小。1）按承重结构的静力体系分按承重结构的静力体系的不同，梁桥可以分为简支梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥三种。

梁桥按静力体系分四、各种桥梁的特点和适用条件1.梁桥2）按承重结构的横截面形式分按承重结构的横截面形式，梁桥可以分为板桥、肋式梁桥、箱形梁桥三种。

按承重结构的横截面划分四、各种桥梁的特点和适用条件1.梁桥3）按有无预应力分按有无预应力，梁桥可以分为钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥。4）按施工方法分按施工方法不同，梁桥可以分为整体式梁桥、装配式梁桥、组合式梁桥。

按施工方法分四、各种桥梁的特点和适用条件2.拱桥拱桥是我国历史悠久、使用广泛的一种桥梁结构。它外形美观，造型多样，且经久耐用。拱桥和梁桥的区别在于，不仅外形不同，而且受力不同。梁式结构在竖向荷载作用下，支承处仅仅产生竖向支承反力，而拱式结构在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力和弯矩，而且还产生水平推力。拱桥的主要优点是：①跨越能力大；②能充分做到就地取材，降低造价，并且与钢桥和钢筋混凝土梁桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；③耐久性好，养护及维修费用少，承载潜力大；④外形美观；⑤构造较简单，尤其是圬工拱桥，有利于普及和广泛采用。拱桥的主要缺点是：①自重大，相应水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基条件要求高；②对于多孔连续拱桥，为了防止其中一孔破坏而影响全桥，需要采取特殊的措施，如设置单向推力墩以承受不平衡的推力；③在平原地区修建拱桥，由于建筑高度较大，使桥两岸接线的工程量增大，亦使桥面纵坡加大，对行车不利；④圬工拱桥施工需要劳动力较多，建桥工期较长等。

四、各种桥梁的特点和适用条件2.拱桥1）按主拱圈所使用的材料分按主拱圈（或拱肋、拱箱）所使用的建筑材料，拱桥可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥和钢拱桥。2）按拱上建筑的形式分按拱上建筑形式，拱桥可分为实腹式拱桥和空腹式拱桥。

拱桥按拱上建筑的形式分

四、各种桥梁的特点和适用条件2.拱桥3）按主拱圈采用的拱轴线形式分按主拱圈采用的拱轴线形式，拱桥可分为圆弧线拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥。4）按结构受力体系分按结构受力体系，拱桥分为简单体系拱桥和组合体系拱桥。

拱桥按结构受力体系分

四、各种桥梁的特点和适用条件2.拱桥5）按行车道的位置分按行车道位置的不同，桥梁可以分为上承式桥、中承式桥和下承式桥。6）按主拱圈截面形式分按主拱圈截面形式，拱桥可分为板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥和箱形拱桥。

拱桥按主拱圈截面形式分

学习活动二涵洞的认识学习目标

完成本学习任务后，你应当能：了解涵洞的定义；描述涵洞的结构组成；描述各种涵洞的特点和适用条件。学习情景下图所示为圆管涵和盖板涵的模型，请说出这两种涵洞各由哪些部分组成？这些涵洞通常采用什么材料？适用范围是什么？

想一想什么叫涵洞？涵洞由几部分组成？涵洞可以分为哪几类？通常采用哪些材料？适用范围是什么？要回答这个问题，我们可以从下面的学习内容中找到答案。

一、涵洞的组成涵洞是为宣泄地面水流（包括小河沟）而设置的横穿路基的小型排水构造物。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）规定，凡单孔标准跨径Lk＜5m（圆管涵和箱涵不管管径或跨径大小、孔数多少）的构造物均称为涵洞。涵洞构造简单，造价低，在公路工程中数量较多，工程量占公路工程比重较大，是公路工程中必不可少的组成部分。涵洞由洞身和洞口建筑两部分组成。

涵洞二、涵洞的分类涵洞的类型有很多种，主要按以下几种方法分类：1.按建筑材料分（1）砖涵：便于就地取材，但强度低，容易损坏，适用于平原或石料缺乏地区；（2）石涵：便于就地取材，节省钢筋和水泥，造价低，养护费用低，耐久性好，适用于石料丰富地区；（3）混凝土涵：节省钢材，可现浇或预制，但损坏后修理和养护困难，适用于石料缺乏地区；（4）钢筋混凝土涵：强度高，耐久性好，养护费用低，但用钢量较大，工序多，造价高，适用于石料缺乏或软土地基地区。

二、涵洞的分类2.按洞顶填土分（1）明涵：是指洞顶不填土或填土小于50cm的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠。（2）暗涵：是指洞顶有填土且填土厚度大于50cm的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。

涵洞按洞顶填土分二、涵洞的分类3.按构造型式分（1）圆管涵：