土木工程专业英语Chapter-8Bridge-Engineering

Chapter8BridgeEngineering

Bridgesaregreatsymbolsofmankind’sconquestofspace.Itisastructurethatspansobstacles,suchasrivers,lakes,orgorges,toprovidearoadwayfortraffic.Byfarthemajorityofbridgesaredesignedtocarryautomobileorrailroadtraffic,butsomeareintendedforpedestriansonly.Bridgesalsosupportpipes,troughs,orotherconduitsthattransportmaterials,suchasanoilpipelineorawateraqueduct.SectionABridges（桥梁工程

）（桥梁

）

桥梁是人类征服空间的伟大象征，它跨越了许多障碍，比如河流、湖泊、峡谷，为交通提供了道路。到目前为止，大多数桥梁的功能是承担汽车和铁路交通，但也有一些为行人所用，另外，桥梁也支持管道、槽或其他运输材料的渠道，比如输油管或者水渡槽等。Chapter8BridgeEngineering1Humanshavebeenconstructingbridgessinceancienttimes.Forafewthousandyearstheclassicalforminbridgedesignhasbeenthevaultorarch.Thisstructure,becauseofitsinherentcontour,utilizedmasonryasitsmaterial.Theuseofconcreteasabuildingmaterial,however,wasnotconsidereduntillateinthenineteencentury.Thefirstapplicationofreinforcedconcretetobridgestructureswas

pioneeredbyHennebique.人类从远古时期就已经开始修建桥梁了。近千年来拱桥一直是桥梁的传统形式，由于其固有的外形，这类结构可以利用砖石作为它的材料。直到19世纪后期，混凝土才被用作建筑材料。第一次把钢筋混凝土应用于桥梁结构的是Hemmebique。Humanshavebeenconstruc2同一时期JacksonandDoehring提出了预应力混凝土的概念，但是由于混凝土收缩和徐变造成的高预应力损失使得它的应用并不成功。

InthesameperiodprestressedconcreteconceptswerebeingformulatedbyJacksonandDoehring.Thereapplicationwasnotsuccessfulbecauseofthehighlossesinprestresscausedbyshrinkageandcreepoftheconcrete.Itwasnotuntil1926-1928whenFreyssinetwasabletocontroltheselosseswithhigh-strengthsteelthatprestressingwasconsideredfeasible.

直到1926-1928年Freyssinet采用高强度钢筋有效的控制了预应力损失，预应力结构才被认为是可行的。

同一时期JacksonandDoehrin3

Prestressedconcretewaswidelyuseforbridgesafterabout1950.Steelbecamemoreusefulforbridgeswiththedevelopmentofstrongerandmorecorrosion-resistantalloys.Aluminumalloys,whichwereusedinbridgesasearlyas1933,greatlyreducethedeadweightofthebridge,buttheyarenotwidelyusedbecausetheyarerelativelyexpensive.预应力混凝土被广泛用于桥梁结构是在1950年以后了。随着更大强度以及更加抗锈蚀合金的发展，钢材在桥梁上的应用也更加广泛了。铝合金早在1933年就应用于桥梁结构了，它极大的降低了桥梁的自重，但是由于造价昂贵并没有被广泛使用。Prestressedconcretewaswide4

Theprincipalportionsofabridgemaybesaidtobethe“superstructure”and“substructure”([sʌb′strʌktʃə]n.下部结构)

.Thisdivisionisusedheresimplyforconvenience,sineinmanybridgesthereisnocleardividinglinebetweenthetwo.Bridgesmayalsobeclassedas“deck”([dek]n.桥面，甲板，覆盖物；vt.装饰，修饰，打扮)or“through”types.Inthedecktype(上承式)ofbridge,theroadwayisabovethesupportingstructure,thatis,theloadcarryingelementsofthesuperstructurearebelowtheroadway.桥梁的主要结构被称为上部结构和下部结构，这种划分方法用在这里只是为了方便起见，然而，在许多桥梁中这两者的界限是很不明显的。桥梁也可以分为上承式和下承式。上承式桥梁的车道位于支撑结构之上，也就是说，承担荷载的上部结构是位于道路以下的。Theprincipalportion5

而下承式桥梁的道路是横穿上部结构的。上承式结构是居于主导地位的。Inthethroughtype(下承式)ofbridge,theroadwaypassesbetweentheelementsofthesuperstructure.Deckstructurespredominate([pri′dɔmineit]vi.占支配地位；vt.在…中占优势)

，theyhaveacleanappearance,providethemotoristwithabetterviewofthesurroundingarea,andareeasiertowideniffuturetrafficrequiresit.因为它外形简洁，能够为汽车驾驶员提供更好的视线范围，而且如果将来由于交通要求需要拓宽道路也比较容易实现。

6每一个中长跨桥梁的设计师都试图设计出一个结构可以最大程度满足那些特殊位置下的条件.以下几段的内容对桥梁一般的类型进行简要的介绍：

Thedesignerofeachmediumandlong-spanbridge(大跨径桥)triestodeviseastructurethatisbestsuitedtotheconditionsencounteredatthatparticularlocation.Theresultisanalmostbewildering

[bi′wildəriŋ]adj.(情况)让人困惑的,令人费解的)varietyofstructuresthatdiffereitherinbasicdesignprincipleorindesigndetails.

Generalcategoriesofbridgesarebrieflydescribedinthefollowingparagraphs:其结果往往是不同的设计师会设计出不同的结构类型，无论是就基本的设计原则还是设计细节而言。每一个中长跨桥梁的设计师都试图设计出一个结构可7Girderbridges(梁桥)

Agirder[′ɡə:də]n.梁,钢桁的支架，纵梁，主梁)

bridgeisperhapsthemostcommonandmostbasicbridge.Alogorapieceofothermaterialacrossacreekisanexampleofagirderbridgeinitssimplestform.Thatpieceofmaterial—calledagirderorbeam—restsdirectlyonthegroundoneachsideorissupportedonheavyfoundationsknownaspiers

([piə]n.（桥）墩,支柱).

Girderbridgescomeintwobasicvarieties:plateandboxgirders.Simpleorcontinuousbeam-typebridgescanbemadeoftimber([′timbə]n.木材，木料，树木,横梁)

,steel,concrete,prestressedconcreteorothermaterials.梁桥梁桥或许是最常见和最基本的桥梁。横跨小河的一块木头或者一根其他材料都是最简单形式的梁桥。这段材料就被称为梁——它直接搁置梁桥在水域的两侧，或者支撑在很重的基础之上也就是众所周知的柱。包括两个基本类型：板梁和箱梁。简支梁桥或者连续梁桥可以由木材、钢材、混凝土、预应力混凝土或其他材料所构成。Girderbridges(梁桥)梁桥这段材料就被8

预制装配式预应力梁桥是常见的一类桥型，可以修建成为立交桥或者跨河桥。这类桥50年代后广泛应用。Theprecast,prestressedbeamtypeisapopularbridgetype.Thesebridgescanbefoundbothasoverpassesandasbridges.Thistypeofbridgebecamepopularinthe1950s.Prestressindicatesthatthereinforcingisstressedbeforeloading,therebyplacingtheentireconcretebeamsectionincompressionoratalowvaluetensionstress.

Sinceconcreteisstrongincompressionandrelativelyweakintension,thisprocedurecreatesamoreeffectiveconcretesection.预应力就是指在荷载施加之前给予混凝土的预压力，从而使整个混凝土梁截面处于受压状态或者低拉应力状态。因为混凝土抗压强度较高而抗拉很弱，这种操作产生了更加有效的混凝土截面。预制装配式预应力梁桥是常见的一类桥型，可以修建成为立9

Archbridges(拱桥)

Astrongpointinfavorof(赞成，支持)archbridgesintheirpleasingappearanceandaestheticelegance.Arch([ɑ:tʃ]n.拱,拱门，拱形物；vt.&vi.(使)弯成拱形)

bridgescanbemadeofbricksorstoneblocksthatareheldtogetherbythecompressiveforcecharacteristicofthearch.becausetensilestrengthisnotnecessarilyrequiredforarchconstruction.Reinforcedconcreteandsteelarchesarealtogethermuchlighterstructures.

Thestructureconsistsbasicallyofthearch,thedeckandusuallysomesupportsfromthearchtothedeck.拱桥拱桥的优点就是造型美观优雅。拱桥可以用砖石等块材修建，由于它们受到压力的作用而结合得很紧密。因为对于拱桥抗拉强度几乎是不需要的。钢筋混凝土拱桥和钢拱桥都是非常轻的结构类型。结构的基本组成就是拱、桥面和一些位于拱与桥面之间的支撑构件。

10Cantileverbridges(悬臂桥)Tosolvetheproblemofincreasingthespandistance,otheralternativestobeamandarchbridgesincludedsuspension

([sə′spenʃən]n.悬挂，悬浮，吊，悬架)

andcantilever

([′kæntili:və]n.悬臂(梁),伸臂,突梁)

bridges.AmongthelargestcantileverbridgesintheUnitedStatesistheCommodoreJohnBarryBridge.悬臂桥

为了解决持续增加的跨径问题，除了梁桥和拱桥外，可以选择的有悬臂桥和悬索桥。在美国跨度最大的悬臂桥是CommodoreJohnBarry桥。Cantileverbridges(悬臂桥)悬臂桥11Acantileverbridgeisabridgebuiltusingcantilevers,acantileverisastructureorbeamthatisunsupportedatoneendbutsupportedattheother,likedivingboards.Whenanchoredfirmly,acantileverisaverystrongstructure.Itconsistsofthreeparts:theouterbeams,thecantilevers,andthecentralbeam.Thisconfigurationmadelongerspanspossibleandwiderclearancebeneath悬臂桥是采用了悬臂结构的桥型，悬臂是一端支撑而另一端没有支撑的结构，就像跳水板。如果锚固牢固悬臂是强度很高的一种结构。它由三部分组成：边梁，悬臂，中梁。这种构造可以获得更长的跨径和更宽的净空。Acantileverbridgeisa12

Forsmallfootbridges,thecantileversmaybesimplebeams;however,largecantileverbridgesdesignedtohandleroadorrailtrafficusetrussesbuiltfromstructuralsteel,orbox---girders(箱形梁)

builtfromprestressedconcrete.

对于小型人行桥，悬臂是一种简单的梁型。然而，设计用于公路或铁路交通的大型悬臂桥往往采用钢桁架结构或者是预应力混凝土箱梁结构。Thecantileverbridgewasapopulartypeofbridgeinthefirsthalfofthetwentiethcentury,butatpresent,somecommentatorsbelievethatthecable-stayedbridge(斜拉桥)

willreplaceitforcomparablespanningdistances.在20世纪前半段时期，悬臂梁桥是一种非常普遍的桥梁形式。但目前，一些评论家认为，斜拉桥将由于更大的跨越能力而取代悬臂桥。Forsmallfootbridges,the13

Suspensionbridges(悬索桥)

Suspensionbridgesareusedforverylongspansorforshorterspanswhereintermediatepierscannotbebuilt.Ofallthebridgetypesinusetoday,thesuspensionbridgeallowsforthelongestspans.Theprincipalstructuralelementsofasuspensionbridgeare:flexiblemaincables(柔性主缆),towers,anchorages,hangers,deckandstiffening([′stifn]vt.&vi.变硬，加强，加劲)girder.Someprimitiveexamplesofsuspensionbridgesusevines([vain]n.藤本植物,藤)

andropesforcables.悬索桥应用于那些无法修筑中间墩台的大跨径或稍短一些跨径的桥梁结构。在当今使用的所有桥梁形式中，悬索桥具有最大的跨越能力。悬索桥主要的结构组成包括：柔性主缆、塔架、锚锭、吊杆、桥面板和加劲梁。一些原始的悬索桥使用藤或绳索作为缆索。

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Theportionofthebridgestructurebelowthelevelofthebearingandabovethefoundationisgenerallyreferredtoassubstructure.Substructureofbridgefallintotwodistinctcategories:endsupports(端部支撑)andintermediatesupports(中间支撑).

Theendsupportsarenormallydescribedasthe“abutments”

([ə′bʌtmənt]n.桥台，桥墩，桥基)

,whilstthegeneraltermfortheintermediatesupportsofamulti-spanbridge(多跨桥)

isthe“piers”.Theabutmentsandpiersareusuallyconstructedfrominsituconcrete,butprecastsectionscanbeemployedtospeeduptheconstructionprocess.SectionBSubstructureofBridge（桥梁的下部结构

）

桥梁支座以下基础以上的结构通常称其为下部结构。下部结构可以分为两个不同的类别：端部支撑和中间支撑。端部支撑通常称为桥台，而对于多跨桥的中间支撑一般称为桥墩。桥台和桥墩通常是现场混凝土浇注而成，但是预制构件的应用可以加快施工进度。SectionBSubstructureofBri15PiersSpecialattentionmustoftenbegiventothedesignofthebridgepiers,sinceheavyloadsmaybeimposedonthembycurrents,andfloatingiceanddebris.桥墩设计桥墩时必须特别注意，因为桥墩可能要承担由水流、浮冰或其他漂浮物产生的重荷。

Thegeneralshapeandfeaturesofapierdependtoalargeextentonthetype,sizeanddimensions([di′menʃən]n.尺寸，度量，量纲)ofthesuperstructureandalsoontheenvironmentinwhichthepierislocated.Pierscanbesolid,cellular([′seljulə]adj.多孔的，格状的)

,trestle

[′tresl]n.支架，栈桥，高架桥

orhammerhead

[′hæməhed]n.倒梯形，锤头

types.

桥墩的形状和形式在很大程度上取决于上部结构的型式、尺寸和规格以及桥墩所处的周边的环境。桥墩可以是实心式、空心式、排架式，倒梯形。Piers桥墩Thegeneralshape16

Solidandcellularpiersforriverbridgesshouldbeprovidedwithsemicircular

([′semi′sə:kjulə]adj.半圆的)

cutwaterstofacilitatestreamlinedflowandtoreducescour.Otherdesignssuchasreinforceconcreteframedtypehavealsobeenused.Solidpiersareofmasonryormassconcrete.

Itispermissibletousestonemasonryfortheexposedportionsandtofilltheinteriorwithleanconcrete(素混凝土).Thiswouldsaveexpensesonshuttering([′ʃʌtəriŋ]n.模板（壳）)

andwouldalsoenhanceappearance.

Cellular,trestleandhammerheadtypesusereinforcedconcrete.跨河桥梁的实心桥墩或空心桥墩应当提供半削减水域，以适应水流的流向和减轻冲刷。其它设计，如钢筋混凝土框架形式也有应用。实心桥墩一般由圬工材料或大体积混凝土构成。对于暴露在外的部分容许使用石砌圬工结构，内部填注素混凝土。这样可以减少利用模板并且外表面也得以加强。空心式、排架式和倒梯形桥墩采用钢筋混凝土。Solidandcellularpiers17

Verticalandhorizontalloadstransmittedfromthesuperstructuredisperserapidlyfromthetopofapier.Hence,theoveralldesignofapierisnormallyconductedonameterstripbasis,assumingauniformdistribution(均匀分布)

ofaxialandbendingeffects.Thedegreeofbendingwilldependuponthearticulationofthedeckandthelengthofthesuperstructure.从上部结构传递下来的垂直荷载和水平荷载在桥墩顶部迅速扩散。因此，通常桥墩的整体设计是取单元宽度进行的，并且假定轴向力和挠度的影响都是均匀分布的。在恒载作用下，混凝土桥墩中轴向压应力的大小通常在的范围内，并且在最不利活载条件的作用下，其值一般弯曲的程度取决于桥面板的联结情况和上部结构的长度。也不会超过2N/mm2。从上部结构传递下来的垂直荷载和水平荷载在桥墩顶18Reinforcedconcreteframedtypeofpiershasbeenusedinrecentyears.Themainadvantageintheiruseisduetoreducedeffectivespanlengthsforgirdersoneithersideofthecentrelineofthepierleadingtoeconomyinthecostofsuperstructure.

在最近几年，钢筋混凝土排架式桥墩已经普遍应用。它的主要优势就是可以降低在桥墩中心线两侧梁的跨径，从而提高了上部结构造价的经济性。Reinforcedconcretefram19Individualconcretecolumnsareoftenusedtosupportfootbridges

([′futbridʒ]n.人行桥)

andbridgedeckswithhighskeworgreaterheightthantheminimumheadroomclearance(净空高度)

.Columnsmaybevertical,inclinedorevencurvedinshapetoproducegreateraestheticappeal.Acolumnsectionisnormallyrequiredtoresistbi-axial([bai′æksiəl]adj.双轴的，双向的)bendingandsignificantaxialloading.

Concretecolumnsarethereforeoftencircularorsquare,buthexagonal([hek′sæɡənəl]adj.六角形的，六边形的)

andoctagonal

[ɔk′tæɡənl]adj.八边（角）形的；n.六边（角）形

sectionsarealsocommon.单个混凝土墩柱常用来支撑人行桥和桥面板，这些桥面板斜度更大，高度也比最小净空高度高很多。为了使结构更加美观，柱可以是垂直的、倾斜的甚至是弯曲的。柱截面通常要求可以抵抗双向弯曲和很大的轴向荷载。因此混凝土柱通常为圆形或方形，六角形和八角形截面也比较普遍。Individualconcretecolum20Abutments(桥台）Anabutmentservestwoprincipalfunctions.Itisthesubstructurewhichsupportsoneterminus（[′tə:minəs]n.终点站,终点，边界,界限,极限）

ofthesuperstructureofabridgeand,atsometime,laterallysupportstheembankment

（[im′bæŋkmənt]n.路堤，岸堤，堤）

whichservesasanapproachtothebridge.Forariverbridge,theabutmentalsoprotectstheembankmentfromscourofthestream.Bridgeabutmentscanbemadeofmasonry,plainconcrete（素混凝土）orreinforcedconcrete.

Hence,anabutmentcombinesthefunctionsofapierandaretainingwall.桥台有两个主要功能：它是下部结构，支撑桥梁上部结构的一个端部，有时它也为紧接桥梁的路堤提供横向支撑。对于跨河桥梁，桥台还要保护路堤免受水流冲刷。桥台可以由圬工材料、素混凝土或钢筋混凝土构成。因此，桥台综合了桥墩和挡土墙的功能。Abutments(桥台）对于跨河桥梁，桥台还要保护路堤免21

Oneofthemostcommontypesofabutmentisthegravityabutmentswithwingwalls.Itconsistsofacentralpiersupportingthebridgeseat,andtwowingwallstoretainthefill.Allthreeelementsrestonasinglefooting.Ifthewingwallsareatrightanglestothepier,thestructureisknownasaUabutment.ThewingwallsofaUabutmentaresometimestiedtogethertoreducetheirtendencytooverturn.

角，就是众所周知的U形桥台，其侧墙有时绑定在一起以防止结构倾覆。最常见的桥台形式是带有两个侧墙的重力式桥台。它由一个支撑桥梁支座的中心桥墩和两侧起挡土作用的侧墙组成。所有这三个部分都位于同一个基础之上。如果侧墙与桥墩呈直Oneofthemostcommont22

Thespill-through(穿通式的)

oropenabutment(敞开式桥台)

isalsowidelyused.Itconsistsoftwoormoreverticalcolumnscarryingabeamthatsupportsthebridgeseat.Thefillextendsonitsnaturalslopefromthebottomofthebeamthroughtheopeningsbetweenthecolumns.Initsextremeformaspill-throughabutmentisnomorethanarowofpilesdriventhroughthefillandsupportingabridgeseat.Anothercommonvariationisasimplepierwithsmallwingsnearthetop.Thefillinthiscasespillsaroundtheabutment.

穿通式或敞开式桥台的应用也比较普遍。它是由两个或更多的支撑桥主梁的竖直柱所构成。填注材料按照其自然坡度从梁底部通过柱之间的空隙。它的极端形式穿通式桥台只是一排从填注材料中延伸出的支撑桥梁支座的桩。另外一种常见的形式就是简单的一个在顶部带有小型翼墙的桥墩，在这种情况下填注材料位于桥台周边。Thespill-through(穿通式的)23Thedesignofanabutmentconsistsinassumingpreliminarydimensionsdependingonthetypeofthesuperstructureandfoundation,andcheckingthestressesatthesill([sil]n.底梁，底座，基础，底面)

level.Thefrontfaceofthebreastwallshouldhaveabatter([′bætə]n.倾斜，坡度，倾斜度)ofnotlessthan1in25,preferablyat1in12.Therearbatterisadjustedtogetthewidthrequiredtorestrictthenetpressureswithintheprescribedlimits.

桥台的设计包括：根据上部结构和基础的形式拟定初步尺寸，验算地基土压应力。胸墙前侧应该有不小于1/25的坡度，最背部的坡度要进行适当的调整，以获取所需的好是在1/12左右。宽度来限制静压力在规定的范围内。Thedesignofanabutmentcons24Abridgeabutmentmayfailinseveralwaysasbelow,andthefinaldesignshouldbecheckedtoavoidthesefailures.Thebreastwallmayfailbytensilecracks,crushingorshear.Thewallmaytilt([tilt]n.倾斜，车篷；vt.&vi.(使)倾斜，斜置)forwardduetoexcessiveoverturningmoment(倾覆力矩)

duetoearthpressure.

Thewallmayslideforwardduetoearthpressureiftheverticalforcesareinadequate.Thoughthewallmaybestructurallystrong,failuresmayoccuralongacurvedsurfacebyrupture([′rʌptʃə]n.破裂，断裂；vt.&vi.(使)破裂)

ofthesoilduetoinadequateshearresistance(抗剪力)

.

如果垂直压力不足，在土压力的作用下墙体会产生滑移。即使墙体强度比较高，也有可能因为土体开裂造成抗剪不足导致墙体弯曲变形而失效。桥台可能在以下几种情况下失效，而最终的设计必须保证前墙可能由于张拉裂缝、冲击或是剪切能够避免这些失效。而发生破坏。由于地震引起的过度的倾覆弯矩会造成墙体倾斜。Abridgeabutmentmayfai25

ThemainstructureoftheThreeGorgesProject(三峡工程)

consistsofthewaterimpoundingdam(蓄水大坝)

,floodreleasinginstallations(泄洪设施)

,powerplants,andnavigationfacilities.Thedamisaconcretegravitytypewithamaxheightof175～185mandtotal1engthof2,500~2,800m.Thespillway([′spilwei]n.溢洪道,泄洪道)

sectionisbuiltinthemiddleoftheriverchannel.Therearetwopowerplantsatthetoeofthedam.Thenavigationfacilitiesarearrangedontheleftbank.在大坝底有两个电站，导航设施安排在左岸。三峡工程的主体结构的组成包括蓄水大坝，泄洪设施，发电站，和导航设施.大坝是一个混凝土重力坝，最大高度175-180米和总长2500〜2800米，溢洪道部分建立在河道的中间三峡工程的主体结构的组成包括蓄水大坝，泄洪设施，发电站，和导26ExercisesⅠ.Fillintheblankswiththeinformationgiveninthetext.1.Gravityabutmentconsistsofacentral________supportingthebridgeseat,andtwo________wallstoretainthefill.2.Pierscanbesolid,________,trestleor________types.3.Substructureofbridgefallintotwodistinctcategories:________supportsand___________supports.3.Insomerecentdesigns,concretehingeshavebeenintroducedbetweenthetopofcolumnsandthe________capinordertoavoidmomentsbeingtransferredfromdecktothe________.pier

wing