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1、桥梁基本构造与分类 1 道路路线遇到江河湖泊 山谷深沟以及其他线路 铁路或公路 等障碍物时 为了保持道路的连续性 充分发挥其正常的运输能力 就需要建造专门的人工构造物 桥梁来跨越障碍 桥梁一方面要保证桥上的交通运行 另一方面也要保证桥下水流的宣泄 船只的通航或车辆的通行 2 1桥梁的基本组成 上部结构 1 桥跨结构 承重结构 2 桥面构造下部结构 1 桥墩 桥台2 墩台基础支座 3 梁桥的基本组成 桥台 桥墩 4 1 1上部结构 1 桥跨结构桥跨结构是在线路中断时跨越障碍的主要承载结构 当需要跨越的幅度比较大 并且除恒载外要求安全的承受很大的车辆荷载的情况下 桥跨的构造就比较复杂 施工也相当困
2、难 5 2 桥面构造 1 桥面铺装作用 防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板 保护主梁免受雨水侵蚀 对车辆轮重的集中荷载起扩散作用 要求 有一定的强度 防止开裂 并保证耐磨主要形式 钢筋砼沥青砼 2 桥面防水位置 设置在桥梁行车道板的顶面 三角垫层之上作用 将透过桥面铺装层渗下的雨水汇集到排水设备 泄水管 排出材料要求 不透水 有一定的强度 弹性和韧性 耐蚀性和耐老化性较好 6 主要形式 防水涂层 防水卷材 防水砼等 7 3 桥面排水作用 为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体 除在桥面铺装内设置防水层外 还应使桥上的雨水迅速引导排出桥外 为此在桥梁设计时要有一个完整的排水系统 设计 当桥面纵坡大于2
3、但桥长超过50m时 需要设置泄水管 每隔12 15m长度设置一个 如桥面纵坡小于2 则宜每隔6 8m设置一个 跨线桥桥面排水宜通过设在桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中 常用类型 金属 铸铁 泄水管 钢筋混凝土泄水管 封闭式排水系统 城市桥梁 8 在人行道下设置泄水管 9 4 伸缩缝原因和作用 桥跨结构在气温变化 活载作用 混凝土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形 为满足桥面按照设计的计算图式自由变形 同时又保证车辆能平顺通过 就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或桥梁的铰接位置上预留断缝 并在桥面设置伸缩装置 在设置伸缩装置处 栏杆和桥面均需断开 10 伸缩装置 为使车辆平稳通过桥面并满
4、足桥面变形的需要 在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称 11 5 栏杆 灯柱 作用 安全 美观 12 安全护栏主要用于公路或城市郊区桥梁 13 1 2下部结构 1 桥墩在桥的中间 支承桥的左右两跨通过支座传来的竖直力和水平力 类型分重力式桥墩和轻型桥墩 重力式 单柱式 轻型 14 双柱式 Y型 15 2 桥台两端桥头的支承结构物 它是连接两岸道路的路桥衔接构造物 承受支座传递来的竖直力和水平力 台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力 防止路堤填土的滑坡和坍落 类型分重力式桥台和轻型桥台 16 3 基础 17 1 3支座 1 支座作用 1 传递上部结构的支承反力 2 保障结构在活载 温度变化 混凝
5、土收缩和徐变等因素作用下的自由变形 以使上 下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示 2 支座分类按受力特性分固定支座 活动支座 18 武汉理工大学交通学院 简易垫层支座适用于标准跨径小于10m的简支板 梁桥采用若干层油毛毡或石棉做成 压缩后的厚度不小于1cm 该种支座变形性能较差 容易引起附加的内力 1cm 板 梁桥上部结构 19 b a t 2 板式橡胶支座常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提高支座的竖向承载能力 变形机理 1 不均匀弹性压缩实现转动 2 剪切变形实现水平位移 3 无固定和活动支座之分 适用范围 支座反力为70 3600kN的公路 城市桥梁 20 4 桥梁盆式
6、橡胶支座 盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座 具有承载能力大 水平位移量大 转动灵活等特点 适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁 盆式橡胶支座分固定支座与活动支座 活动盆式橡胶支座由上支座板 聚四氟乙烯板 承压橡胶块 橡胶密封圈 中间支座板 钢紧箍圈 下支座板以及上下支座连接板组成 组合上 中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座 21 2桥梁的类型 1 按桥梁长度2 按结构体系3 其它分类 材料 用途 桥面位置等 22 2 1桥梁涵洞按长分类 通规JTGD60 2004 注 管涵及箱涵不论管径或跨径大小 孔数多少 均称为涵洞 23 2 2按结构体系分类 梁式
7、拱式 悬吊式结构工程上的受力构件 总离不开拉 压 剪 弯 扭等基本受力方式 由基本构件所组成的各种结构物 在力学上也可归结为 梁式 拱式 悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合 现代的桥梁结构也一样 桥梁各种体系的特点 决定其受力特点 建桥材料 适用跨度 施工条件等 24 不过其内容更丰富 形式更多样 材料更坚固 技术更进步 桥梁各种体系的特点 决定其受力特点 建桥材料 适用跨度 施工条件等 拱桥 25 拱式桥 26 拱式桥的主要乘重结构是拱圈或拱肋 这种结构在竖向荷载作用下 桥墩或桥台都将承受水平推力和竖向反力 同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈 或拱肋 内的弯矩作用 因此 与同
8、跨径的梁相比 拱的弯矩和变形要小得多 鉴于拱桥的承重结构以受压为主 通常就可以用抗压能力强的坞工材料 如砖 石 混凝土 和钢筋混凝土等来建造 27 拱桥的跨越能力很大 外形也比较美观 在条件许可的情况下 修建坞工拱桥往往经济合理的 拱式桥对下部构造和基础要求较高 要求下部结构 桥墩 桥台 和基础能够提供足够大的水平推力 而且具有足够的稳定性和耐久性 拱式桥的施工难度一般情况下会比梁式桥困难些 28 梁桥 黄浦江路 29 30 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平推力的结构 由于外力 恒载与活载 的作用方向与承重结构的轴线接近垂直 故与同样跨径的其他结构体系相比 梁内产生的弯矩最大 通常需用抗弯能
9、力强的材料 钢 木 钢筋混凝土 来建造 31 目前公路城市桥梁中广泛应用 预制装配式的钢筋混凝土简支梁 简支梁桥结构简单 施工方便 对地基承载力要求不高 跨径25m内多用 多跨梁式桥也使用 连续梁 为了节省材料 充分利用钢材抗拉强度的优势 通常做成 钢筋混凝土预应力梁 大跨径的桥梁 可建造钢桥或预应力箱梁桥 32 刚架桥 33 34 刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚性构架的结构体系 也称为刚构体系 梁和柱的连接处具有很大的刚性 连接可靠 在竖向荷载作用下 梁部主要受弯 而在柱脚处也具有水平反力 其受力状态介于梁桥与拱桥之间 35 对于同样的跨径 在相同的荷载作用下 刚
10、架桥的跨中正弯矩比一般梁桥的小 根据这一特点 刚够桥跨中的建筑高度就可以做得较小 在城市道路网中 遇到线路立体交叉或需要跨越通航河段时 采用这种桥型能尽量降低线路标高以改善纵坡并能减少路堤土方量 36 从通航要求看 刚架桥也有有利的一面 当桥面标高已确定时 能增加桥下净空 刚架桥的主要缺点是 悬臂根部的负弯矩很大 用普通钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大 而且控制混凝土裂缝的开展成为关键 因此 跨径就不能做得太大 通常只有40 50m 预应力混凝土的发展 使得T形刚构桥得到了很大的推广 特别是由于采用了悬臂安装或浇筑的分段施工方法 不但加速了修建大跨度桥梁的施工速度 而且也克服了要在江河或深谷中搭
11、设支架的困难 37 吊桥 悬索桥 38 桂林木龙湖吊桥 39 传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构 如图 40 吊桥在竖向荷载作用下 通过吊杆使缆索承受很大的拉力 通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构 吊桥也是具有水平反力 拉力 的结构 现代吊桥广泛采用高强度钢丝编制的钢缆 以充分发挥其优异的抗拉性能 因此结构自重较小 就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无以伦比的特大跨度 41 吊桥的特点是 成卷的钢缆容易运输 结构的组成构件较轻 便于无支架悬吊拼装 相对于其他体系的桥梁而言 吊桥的自重小 结构刚度差 在车辆动载和风载作用下有较大的变形和振动 42 组合体系桥
12、 43 组合体系桥 根据结构的受力特点 由几个不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥 如图是一种梁拱组合体系 44 同丰路桥 45 系杆拱桥中梁和拱都是主要承重结构 两者相互配合共同受力 由于吊杆将梁向上 与荷载作用的挠度方向相反 吊住 这样就显著减少了梁中的弯矩 同时由于拱与梁连接在一起 拱的水平推力就传给梁来承受 这样梁除了受弯受剪以外尚受拉 拱梁组合体系能跨越较一般简支梁更大的跨度 而对桥墩没有推力作用 因此对地基要求就像一般简支梁桥一样 46 斜拉桥也是一种主梁与斜梁相结合的组合体系 如下图 悬挂在塔柱上的被张紧的的斜缆将主梁吊住 使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作 47 48
13、组合体系的种类很多 但究其实质不外乎利用梁 拱 吊三者的不同组合 上吊下撑以形成新的结构 这样既发挥了高强度材料的作用 又显著减少了主梁的截面积 使结构自重减少而能跨越很大的跨径 49 桥梁的其他分类 一 按用途分 公路桥铁路桥公路铁路两用桥农桥人行桥运水桥 渡槽 及其他专用桥 50 二 按主要承重结构所用材料分 圬工桥钢筋混凝土桥预应力混凝土桥钢桥木桥 51 圬工拱桥 52 钢筋混凝土桥 53 预应力混凝土桥 54 钢桥 55 木桥 56 木桥 57 四 按跨越障碍的性质分 跨河桥跨线桥高架桥栈桥 58 五 按上部构造的车行道位置分 上承式桥下承式桥中承式桥六 按特殊的使用条件分 开合桥浮桥漫水桥 59 上承式拱桥 60 中承式拱桥 61 下承式拱桥 62
