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1、1.1 桥梁发展概况,1.2.1 桥梁的组成,桥梁结构一般由三个基本部分组成 上部结构 superstructure（包括桥面、桥道系、承重结构以及联结部件） 下部结构 substructure（支座、桥墩、桥台及基础） 附属结构。,桥跨结构（上部结构） superstructure 路线遇到障碍而中断时，跨越这类障碍的主要承载结构 桥墩、桥台（下部结构） substructure 支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物 墩台基础 foundation 桥墩（台）中使全部荷载传至地基的结构部分,支座 bearing 在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的 传力装置 护坡 conical
2、slpoe 路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石 砌锥形体，保证边坡稳定,正桥：跨越主要障碍部分，跨度大、高度大、基础深。 引桥：连接正桥与路堤部分，跨度小、基础较浅。,1969年建成,是我国自行设计、制造、施工并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁，属于连续钢桁梁双层桥。全长包括引桥在内，铁路部分为6772m，公路部分为4589m。,南京长江大桥,引桥,正桥,法国诺曼底桥 主跨856m,净跨径 clear span 设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥） 计算跨径 computed span 桥跨结构相邻两个支座中心距离（梁桥）,两相邻
3、拱脚截面形心点之间的水平距离（拱桥）,总跨径 total span 各孔净跨径之和(L1) 桥梁全长 total length of bridge 两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离 桥下净空 clearance of span 设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离(H),它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。 桥面净空 clearance above bridge floor 桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限，公路、铁路、城市桥梁有相应的规定 标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）,建筑高度 桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离，h 容
4、许建筑高度 桥面（或轨顶）标高与通航净空高度之差。 净矢高：是拱桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。 计算矢高：从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。 矢跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高f与计算跨径l之比（f/l），也称拱矢度。,1. 低水位 枯水季节河流的最低水位,2. 高水位 洪峰季节河流的最高水位,3.设计水位 按规定设计洪水频率算得的水位,1.2.2 桥梁的分类 Classification,按跨径分类 Span Lengths 特大桥 super major bridge 大桥 major bridge 中桥 medium bridge 小
5、桥 small bridge 涵洞 culvert,特大桥：L500m，l100m,大桥：100mL500m,40ml100m,涵洞：L8m，l5m,小桥：8mL30m，5ml20m,中桥：30mL100m，20ml40m,按通道位置分类(拱桥)position of deck 上承式 deck bridge 中承式 half-through bridge 下承式 through bridge,按用途分类 usage 公路桥 highway bridge 铁路桥 railway bridge 公铁两用桥 highway and railway brdige 人行桥 foot bridge,按承
6、重结构材料分类 material of constructure 木桥 timber bridge 钢桥 steel bridge 圬工桥 masonry bridge 钢筋混凝土桥 reinforced concrete bridge 预应力混凝土桥 prestressed concrete bridge 钢混凝土组合桥 steel-concrete bridge,按跨越障碍的性质分类 跨河桥 river bridge 立交桥 interchange 高架桥 viaduct 栈桥 trestle bridge 高架桥 把车道升高到地面以上的桥或跨越深沟峡谷的高桥。,按桥跨结构的平面布置分类
7、正交桥 right bridge 斜交桥 skew bridge 弯桥 curved bridge,按结构体系分类 structure form 梁式桥 beam bridge 拱桥 arch bridge 刚架桥 rigid bridge 吊桥 suspension bridge 斜拉桥（组合体系桥） cable stayed bridge,按跨越方式分类：固定桥、开启桥、浮桥、漫水桥 漫水桥：平时可正常通行，洪水季节淹没在水下,开启桥,按使用年限分类： 临时便桥、永久性桥（100年）,梁式桥 beam bridge,1.2.3 桥梁的主要类型,梁式桥定义：在竖向移动式荷载作用下无水平反力的
8、结构体系。,拱桥,拱桥的主要承重结构是承受压力的拱圈。 (2)拱桥与梁桥的主要区别在于在竖向移动荷载作用下拱桥墩或桥台要承受水平推力。,拱桥 arch bridge,刚架桥,1、刚架桥的定义：梁和墩整体连接，刚性连接的桥梁。刚架桥的主要承重是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性。 2、在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。 3、刚架桥的特点是施工比较困难。,刚架桥 rigid bridge, 类型,斜腿刚架桥。造型轻巧美观。,连续刚架桥.有较好的抗震性能。,T形刚架桥，便于施加预应力，加挂梁后，跨度很大。,吊桥
9、suspension bridge,1、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。 2、在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，这就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。 3、吊桥也是具有水平反力（拉力）的结构。 现代的吊桥通常由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成。,组合体系桥梁、刚架组合,它们是预应力混凝土结构采用悬臂施工发而发展起来的一种新体系。T形刚构、连续刚构。,组合体系桥梁拱组合,它们利用梁的受弯与拱的受压特点组成联合结构，对地基要求不高，但是施工比较复杂，一般用于城市跨河桥上。,组合体系桥斜拉桥cable stayed bridge,它
10、是一种自锚体系，不需要昂贵的地锚基础，防腐技术要求比吊桥低，抗风能力也比吊桥好，钢束用量比吊桥少。,1.3.1 桥梁的规划设计 1.3.2 桥梁纵横断面设计和平面布置,1.3桥梁的规划与设计基本原则,1.3.1桥梁的规划设计,1.3.1.1 桥梁设计的一般原则 按照“适用、经济、安全、美观” 1.3.1.2 桥梁的设计程序（大型桥梁） 前期工作 -预可行性研究报告与可行性研究报告 设计阶段 -初步设计、技术设计、施工设计 三阶段设计（一般用于大型、复杂的工程。） 两阶段设计 一阶段设计（一般实用于技术简单的中、小桥。）,1.3.1.3 桥梁设计的基本要点,1.适用上的要求 人群和车辆的安全通畅
11、 桥上的行车道和人行道应保证一定的宽度和坡度，方便行车，能满足将来交通量增长的需要 桥下泄洪，通航（通车） 应保证一定的跨度和桥下净空,1.3.1.3 桥梁设计的基本要点,2.经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性，在设计中必须进行详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少。 3.结构尺寸和构造上的要求 整个桥梁结构及其部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的的强度、刚度、稳定性和耐久性。（力学上的基本要求）,4.施工上的要求(技术先进) 桥梁结构应便于制造和架设，应尽量采用先进的工艺技术和施工机械。 5.美观上的要求 优美的外形 与周围的景致相协调 6.环境保
12、护和可持续发展,1.3.1.3 桥梁设计的基本要点,1.3.1.4 设计资料调查,1.调查桥梁的使用任务 调查桥上的交通种类、行车密度，以确定桥梁的荷载等级和行车道、人行道的宽度等。 2.测量桥位附近的地形 绘制地形图供设计和施工应用（特别是分孔）。 3.探测桥位的地质情况 4.调查和测量河流的水文情况 收集历年的洪水资料，计算确定各种特征水位、流速、流量等，与航运部门协调确定通航水位和通航净空。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,1.桥梁纵断面设计 1）桥梁总跨径的确定 （1）总跨径所需排洪宽度 排洪宽度：设计流量确定后对某一河道断面，水位和流速随过水宽度变化，当把流速控制在冲刷许可范围内
13、，这时的过水宽度既是排洪宽度（水力学计算）。 （2）节约投资 视允许冲刷适当缩短总跨径（即路堤压缩河床，以减少桥梁的总长度，此时流速加大）。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,2）桥梁的分孔 （1）原则1 经济 分孔多少与投资的关系 跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低；分孔越多，则跨径小，上部结构造价低，而墩台造价高；最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。 （2）原则2 通航 在主航道范围内，布置几个越大的跨径，两侧可按经济跨度分孔。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,（3）原则3 地形地质条件 平原区：主槽布置跨径大的通航孔 山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间
14、桥墩 不利地质段：移桥基（桥墩与桥台），加大跨径 （4）原则4 充分发挥上部结构材料的力学性能 对连续梁桥，边跨与中跨比值宜使各跨跨中弯矩接近相等。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,多孔跨径的比例： 钢筋砼三跨连续梁： 中跨/边跨 = 1.00 / 0.80 五跨连续梁: 1.00 / 0.90 / 0.65 多孔桥梁：奇数跨（结构对称） （5）原则5 施工条件 是否具备大跨径的施工能力 （6）美观,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,3）桥面标高、桥下净空及坡度 （1）确保桥下泄洪，由设计洪水位确定(流水净空要求) 根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需要，结合桥型、跨径等确定。 梁桥
15、 梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于50 cm，梁底高出最高流冰水位75 cm 以上，支座底面高出设计洪水位不小于25cm 无铰拱桥 拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2/3，拱脚起轴线应高出流冰水位0.25 m ，拱顶底面高出设计洪水位1.0m,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,（2）安全通航 满足通航净空要求（表20页） （3）桥下安全通车（跨线桥） 桥跨结构的下缘标高应满足各类车辆的净空要求，详见“公路工程技术标准” （4）坡度 小桥通常做成平坡形；大、中桥梁往往设置从中央向两端倾斜的双向纵坡；正桥：桥上纵坡4、桥头引道纵坡5、市镇交通繁忙处均应不大于3。,1.3.2桥梁纵、横断面和
16、平面布置,2.桥梁横断面设计 1）行车道宽度 桥面行车道净宽标准： 2*净-7.5（一级公路，车速100km/h），2*净-7.0， 净-9.0， 净-4.5 人行道宽度 0.75m，1m，大于 1m 按 0.5m 的倍数增加 自行车道宽度 一条自行车道的宽度为1m，当单独设置自行车道时，一般不应少于两条自行车道的宽度。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,2） 横断面形状 横坡：中央倾向两侧的1.53.0 ，以利排水 人行道及安全带宽度：应高出行车道至少高出2025cm，当桥面纵坡较大时，宜高出3035cm，以确保行人和行车安全。,3.平面布置 原则1 尽量设计成直线，如有条件限制必须为曲线时，则各项指标应符合路线布设的规定，避免反向曲线。 原则2 尽可能避免设计成斜交桥，斜交角度不大于450。,1.3.2桥梁纵、横断面和平面布置,1.4 桥梁的设计荷载 Loads on Bridges,1.4.1 桥梁设计荷载的分类 1.4.2 规范中有关设计荷载的规定,选定荷载和进行荷载分析是比结构
