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1、桥梁工程,第三章 桥梁工程 主要内容 1 概述 2 中国古代桥梁的辉煌和衰落 3 中国近代桥梁的引进和发展 4 世界现代桥梁发展中的主要技术创新 5 中国现代桥梁的崛起 6 从桥梁大国走向桥梁强国,一、概述1、桥梁工程的概念 供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间相互跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。,概述,概述,2、桥梁基本知识 （1）桥梁组成：以常见的简支梁桥为例。 上部结构：也叫承重结构，包括桥跨结构和桥面构造，是指位于桥梁支座以上的部分，直接承受交通荷载。,概述,下部结构：也叫支承结构，包括桥墩、桥台及其墩台基础，是支承上部结构、向下传递荷载的结构物。
2、支座：是在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，不仅要传递很大的荷载，并且要保证桥跨结构能产生一定的变位。,概述,附属设施：包括伸缩缝，锥形护坡、导流堤，检查设备，防撞设备等。,概述,（2）桥梁常用技术术语 水位：低水位和高水位，设计洪水位，通航水位。 跨径：计算跨径（L1），主跨，净跨径（L0），标准跨径（LK），多孔跨径总长(L)。,LK,概述,桥下净空高度：设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘的高差H。 桥梁建筑高度：是指桥面至桥跨结构最下缘的垂直高度h。,概述,正桥：是指桥梁跨越主要障碍物的结构部分。 引桥：把较高的正桥和较低的路堤以合理的坡度连接起来的桥梁部分，或从引桥桥
3、台连接到主桥桥孔的部分。,3、桥梁的分类,概述,概述,概述,梁式桥以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。 用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。 其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均甚方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。,概述,按上部结构的材料分：有木梁桥、石梁桥、钢梁桥、钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥以及用钢筋混凝土桥面板和钢梁构成的结合梁桥等。 木梁桥和石梁桥只用于小桥；钢筋混凝土梁桥用于中、小桥；钢梁桥和预应力混凝土梁桥可用于大、中桥。,概述,按主要承重结构的形式分：有实腹梁桥和桁架梁桥两大类。 实腹梁桥，不能使材料充分利用，所以跨
4、度不宜做得太大；桁架梁桥的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥。 但实腹梁桥构造简单，制造与架设均较方便。由于这两种梁式桥的受力性质不同，实腹梁桥以用于预应力混凝土桥为主，而桁架梁桥则多用于钢桥。,概述,按主梁的静力体系分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。 简支梁桥。主梁以孔为单元，两端设有支座，是静定结构。一般适用于中、小跨度，结构简单，制造、运输和架设均甚方便，多做成标准设计，以便于构件生产工艺工业化、施工机械化，提高质量，降低造价。,概述,连续梁桥。主梁若干孔为一联，连续支承在几个支座上，是超静定结构。当跨度较大时，采用连续梁较省材料，更适合用悬臂拼装或
5、悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。 悬臂梁桥。上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔组成，悬挂孔支承在悬臂上，用铰相联。有单悬臂梁桥（三跨构成，中跨较大以满足通航要求）和双悬臂梁桥（可构成多跨的长大梁桥）。,概述,拱桥 拱桥指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用，沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。 最早出现的拱桥是石拱桥，借着类似梯形石头的小单位，将桥本身的重量和加诸其上的载重，水平传递到两端的桥墩。各个小单位互相推挤时，同时也增加了桥体本身的强度。 近现代的拱桥则更多的使用混凝土或钢材建造。,概述,概述,悬索桥 悬索桥是桥梁的一种，亦称吊桥
6、，的主要承力部分是桥两端的两根塔架，在这两根塔架间的悬索拉住桥的桥面。为了保障悬索桥的稳定性，两根塔架外的另一面也有悬索，这些悬索保障塔架本身受的力是垂直向下的，这些悬索连接到桥两端埋在地里的锚锭中。,概述,概述,梁拱组合体系 梁、拱组合体系中有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。 该桥造型优美，跨度很大，已成为目前许多城市修建跨河桥梁的首选桥型。该类组合体系也是现代拱桥的一种桥型。,概述,概述,斜拉桥 斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。主要承重的主梁，由于斜拉索将主梁吊住，使主梁变成多点弹性支承的连续梁。在外荷载和自重作用
7、下，梁除本身受弯外，还有斜拉索施加给主梁的轴向力，主梁为压弯构件，能充分发挥其结构的力学性能，可减少主梁截面或增加桥跨跨径。,概述,概述,从经济上看，可以做吊桥也可做斜拉桥时，斜拉桥总是经济的。 因斜拉桥与吊桥比：它是一种自锚体系，不需昂贵的地锚基础；防腐技术要求比吊桥低，从而降低钢索防腐费用；刚度比吊桥好，抗风能力也比吊桥好；可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航；钢束用量比吊桥少。,二、中国古代桥梁的辉煌和衰落 桥梁的原始雏形 桥梁的原始雏形是堤梁（在浅滩溪涧中筑起一个个石堤，堤间流水，人从石堤上跨越。）、独木桥、浮桥、石拱。,中国古代桥梁的辉煌和衰落,双层式堤梁式石桥,1、石梁桥 我国历史上最
8、早记载的梁桥为锯桥，该桥建于商代。古代的石梁桥一般跨度都在10m以下，最大的石梁桥长达23.7m。迄今仍保留的中国古代石梁桥当推始建于宋绍兴八年的福建泉州安平桥。,中国古代桥梁的辉煌和衰落,石梁桥：泉州安平桥宋绍兴八年建造，该桥共362孔，全长5里。,中国古代桥梁的辉煌和衰落,泉州洛阳桥,该桥建于宋皇佑5年，全长1097m，有47个桥孔。（马可波罗游记有记载）,更早的石梁桥是泉州洛阳桥,中国古代桥梁的辉煌和衰落,2、浮桥公元前12世纪，周文王迎亲，在渭河上修建了浮桥。,广济桥，初为浮桥，由浮船连结而成，后自两岸向江心逐墩修筑，形成目前“十八梭船廿四洲”风格，现桥全长约520米，现存古桥墩21座
9、。,3、石拱桥,中国古代桥梁的辉煌和衰落,4、伸臂式木梁桥,中国古代桥梁的辉煌和衰落,宋代张择端所绘清明上河图中北宋都城汴京的虹桥，该桥跨约18.5m，宽9.6m，拱矢约4.2m。,汴京虹桥,5、索桥,中国古代桥梁的辉煌和衰落,都江堰的珠浦桥,此桥长约500米，八孔连跨，最大跨径61米，宽3米，1964年7月，因山洪暴发古桥被毁，重建后改木桥桩为混凝土桥桩，扶栏仍以竹藤包缠。1974年修建外江闸，下移100米，并改竹索为钢索，已被列入世界文化遗产加以保护。,中国古代桥梁的辉煌和衰落,四川的泸定桥,清朝康熙44年，13根粗如碗口，长127.45m铁链作为承重索，9根为桥面，4根扶手，川入藏的重要
10、通道。,中国近代桥梁的引进和发展,三、中国近代桥梁的引进和发展（18801980年）世界近代桥梁的设计理论发展概况（16601950年）（1）伽利略论述材料的力学性质和梁的强度，用公式表达梁的设计理论。（2）1660年，虎克定律，应力与应变关系。（3）1687年，牛顿力学运动三大定律。（4）1744年，欧拉的压曲计算公式，稳定理论基础。（5）1773年，库仑对材料强度、梁弯曲、拱计算以及挡土墙的压力理论做了系统研究。,中国近代桥梁的引进和发展,该桥（英国的科尔布鲁克代尔桥）建于1779年。桥跨约30.5m，矢高13.7m，由五片半圆形拱肋组成。该桥完全模仿木拱桥的形状，标志欧洲木石建桥的终结。
11、科尔布鲁克代尔桥曾使用170年。,世界最古老的铸铁拱桥标志西方木石建造桥梁时期的终结,中国近代桥梁的引进和发展,Britannia Bridge（布列坦尼亚桥）,1850年，英国设计建造的跨度141m的钢箱梁桥。,中国近代桥梁的引进和发展,1857年，德国建造131m第一座钢桁架桥。,中国近代桥梁的引进和发展,纽约布鲁克林桥（主跨486m）,柔性悬索桥，现代大跨度悬索桥的先声。,中国近代桥梁的引进和发展,苏格兰福思湾桥,悬臂钢桁架桥，主跨520m，建于1890年，19世纪钢桥的最高成就。 结构力学的弹性内力分析方法普遍用于超静定承重结构的桥梁设计，为创造长跨纪录的工作取得有力的科学依据,中国近
12、代桥梁的引进和发展,钢筋混凝土桥,1867年，莫尼埃发明钢筋混凝土。1875年，莫尼埃建成第一座16m的钢筋混凝土梁桥 。,中国近代桥梁的引进和发展,华盛顿大桥,大跨度悬索桥，1931建成，跨度1006m，突破千米。,中国近代桥梁的引进和发展,金门大桥(GoldenGateBridge)1937年开通，跨度达到了1280m，全长约2.7km，高227m，是世界上最壮观的大桥之一，被视为旧金山的象征。在淘金热的时候，这座桥是如同是通往金矿的一扇大门，因此被命名为“金门大桥”。,金门大桥,中国近代桥梁的引进和发展,镰刀形拱桥 建筑师们说：“在桥上漫步是一种真正的精神上的享受。你和高山、白云、蓝天那
13、么靠近，它构成了阿尔卑斯山的一幅美妙的风景画。”“该桥所有部分都恰到好处，无可挑剔，”“这是真正的艺术和桥梁结合的精品”。,瑞士萨尔基那山谷桥（Salginatobel Bridge）,中国近代桥梁的引进和发展,悉尼钢桁桥：远眺大桥形似衣架，从而得名“大衣架”（Coat Hanger）。悉尼歌剧院位于桥的北端一侧。桥全长1885m，主跨为跨度达503m的钢桁架拱。,钢 桥,中国近代桥梁的引进和发展,列强入侵时期的技术引进（18801911年） 1889年，外商在唐山设立了中国第一座水泥厂，开始建造混凝土桥梁墩台和钢筋混凝土梁桥，以替代原始的石砌墩台和石拱桥。 同时，在上海、天津等租界中，西方工
14、程师也主持建造了一些钢桥。,外白渡桥，旧上海的标志建筑,中国近代桥梁的引进和发展,1927年正式建成，原名“万国桥”，是由法租界工部局主持建造的，故又称为“法国桥”。抗日战争胜利后以蒋介石的名字命名此桥，将“万国桥”改为“中正桥”。1949年，天津解放后此桥正式更名为“解放桥”，并沿用至今。,天津解放桥,中国近代桥梁的引进和发展,济南泺口黄河桥1909年，德国建造，该桥共12孔，主孔跨径达164.7m，当时国内最大跨径的铁路桥。,郑州黄河桥1905年，比利时建造，该桥共105孔钢桁架桥，全长3015m，当时国内最长的铁路桥。,兰州黄河桥1907年，德国建造，全长233.33m，当时国内黄河上架
15、起的第一座铁桥。,中国近代桥梁的引进和发展,杭州钱塘江大桥,民国时期的发展（19111949年）,由桥梁专家茅以升主持设计，桥长1453米，分引桥和正桥两个部分。正桥十六孔，桥墩十五座，我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。,中国近代桥梁的引进和发展,民国时期的发展（19111949年）,是一座钢筋混凝土悬臂梁桥，长71.94米，宽17.3米，桥下3孔，中间一孔，跨径为36.55米。,上海乍浦路桥,中国近代桥梁的引进和发展,武汉长江大桥，被称为“万里长江第一桥”，是中国第一座横跨长江的桥梁，大桥为公路铁路两用桥，上层为公路，双向四车道，两侧有人行道；下层为复线铁路。桥身共有8墩9孔，每孔跨度为128米，总长1155.5米（连同两端公路引桥1670米）。（茅以升设计）,武汉长江大桥,新中国建设初期的成就（19501980年）,中国近代桥梁的引进和发展,梅旸春总工程师，王序森主持设计工作，是完全自主建设长江大桥的里程碑。大桥由正桥和引桥两部分组成，总长1576米。正桥为钢桁梁结构，共有9墩10孔，共有10孔（1128米+9160米），由1孔128m简支钢桁梁和3联（3孔为一联）9孔跨度各160m连续钢桁梁组成。,
