第一讲-梁桥概述分解.ppt

1、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,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

2、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,4,二、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,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,微观

3、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,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,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,梁式桥的受力特点,增大梁抗弯能力的途径提高材料

4、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,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,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

5、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,铜瓦门桥中承式有推力,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,16,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

6、）第一讲,18,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,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,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,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

7、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,3、按跨径大小分类我国公路工程技术标准桥梁分类,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,25,二、桥梁的分类,3、按跨径大小分类国际特大桥梁分类标准,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,26,4、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

8、,27,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,28,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,29,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,30,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,31,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,32,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,33,5、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,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

9、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,35,2013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,37,三、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,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,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

10、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,40,一、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,41,2、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,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,4

11、、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,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,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

12、压力释放的过程,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,55,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,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,钢混截面梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,58,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,59,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,60,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,61,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第

13、一讲,62,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,63,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,64,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,65,三、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,整体板,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,67,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,2、肋板式截面混凝土梁、钢梁、钢混结合梁均可采

14、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,70,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,73,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,74,WoodrowWilson,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,75,3、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

15、（上）第一讲,76,单箱截面,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,77,RooseveltBridge,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,78,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,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,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

16、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,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,实腹钢梁桥钢板梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,86,简支混凝土梁桥,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,87,空腹钢板梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,88,多跨简支桁梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,89,连续桁梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,90,成昆铁路三堆子金沙江桥,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,91,钱塘江大桥连续桁架梁,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,92,桁架拱已经很少应用,2013年3月,桥梁工程（上）第一讲,93