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1、桥 梁 工 程 Bridge Engineering,第五章 交通工程 第三节,第五章 交通工程第三节 桥梁工程,本节内容提要 一、桥梁工程概论 二、桥梁结构体系 三、桥梁规划与设计 四、典型桥梁介绍,1、桥梁的基本概念 （1）桥梁的含义 桥梁是跨越河流、线路、建筑等障碍物的空间结构物。 从广义上看：桥梁是跨越空间距离的通道；有心与心交流的桥梁、空中桥梁、友谊桥梁、多边贸易桥梁（WTO）等。 （2）桥梁的发展简况 史料记载在距今约三千年的周文王时，我国就已在宽阔的渭河上架设过大型浮桥。鉴于浮桥的架设具有简便快速的特点，常被用于军事。汉唐以后，浮桥的运用日趋普遍，公元35年东汉光武帝时，在今宜昌
2、和宜都之间，出现了架设在长江上的第一座浮桥；,第五章 第三节 桥梁工程一、桥梁工程概论,1957年，第一座长江大桥武汉长江大桥的胜利建成； 我国独立设计、独立施工完成的第一座公路铁路两用桥是南京长江大桥。 第一次飞跃；公元前5世纪至公元前3世纪，开始了砖、木结构的桥梁时代； 第二次飞跃；19世纪，开始了钢筋混凝土结构的桥梁时代； 第三次飞跃；20世纪初，开始了预应力混凝土结构的桥梁时代； 第四次飞跃；20世纪70年代，以碳纤维为代表的高级复合材料，首先被应用于航空、航天等高科技领域，现在正逐步渗透到桥梁工程领域。这种被材料专家喻为“21世纪工程材料”的新型材料能否给土木工程带来第四次飞跃，我们
3、拭目以待。,钢管桁梁桥：重庆万洲桥（跨径120m） 最大预应力混凝土简支梁桥：浙江飞云江桥（跨径62m，1985年） 预应力混凝土连续梁桥：南京长江北汊桥（跨径165m） 最大预应力混凝土连续刚构桥：广东虎门辅航道桥（跨径270m，1997年） 悬索桥（跨径增加四倍，发展过程九十多年）代表 美国威廉斯堡桥（主跨488m，1903年）； 日本明石海峡大桥（主跨1991m，1998年）； 美国纽约勃罗克林桥（主跨486m，1883年）； 美国金门大桥（主跨1280m，1937年）； 英国亨伯尔桥（主跨1410m，1981年）； 中国江苏江阴长江大桥（主跨1385m，1999年居世界第四位）；,斜拉
4、桥代表（跨径增加五倍，发展过程四十多年） 钢斜拉桥 瑞典斯特罗姆桥（主跨182.6m，1955年） 日本多多罗桥（主跨890m，1998年） 世界纪录 混凝土斜拉桥 挪威斯卡思圣特桥（主跨530m，1991年） 钢质中孔和钢筋混凝土边孔斜拉桥 法国诺曼底桥（主跨856m，1995年） 结合梁斜拉桥 中国上海杨浦大桥（主跨602m） 中国南京长江二桥（主跨628m） 拱桥代表 钢拱桥 20世纪30年代世界记录 美国奇尔文科公路桥（跨径504m） 澳大利亚悉尼港公铁两用桥（跨径503m）,20世纪70年代（1972年）世界纪录 美国新河公路桥（跨径518m） 21世纪初（2002年主拱合拢）世界记
5、录 中国上海泸埔大桥（跨径550m）； 预计重庆准备建造世界第一钢拱桥（王家沱长江大桥）跨径：580m 石拱桥 中国一直在石拱桥建设技术上领先于世界 湖南黄虎港大桥（跨径60m，1959年）（打破赵洲桥世界纪录）； 湖南凤凰乌巢桥（跨径120m，1990年）； 山西晋城丹河大桥（跨径146m）； 钢筋混凝土拱桥 法国博浪加斯脱桥（跨径186m，1930年）； 南斯拉夫克拉克桥（跨径390m，1979年）保持世界第一近20年。,预应力混凝土桁式组合拱桥 贵州江界河大桥（跨径330m，1995年） 钢管混凝土劲性骨架上承式箱板拱桥 重庆万洲长江大桥（跨径420m，1997年） 钢管混凝土拱桥 四川
6、旺苍东河桥（跨径115m，1990年） 广州丫沙中承飞燕式拱桥（主跨360m） 重庆巫山长江大桥（主跨460m）,2、桥梁的基本组成 （1）桥跨结构 桥跨结构又称桥孔结构、上部结构，是在线路中跨越障碍物的结构物，也是主要的承重结构。 （2）桥墩、桥台 桥墩、桥台又称下部结构，是支承上部结构并将荷载传递给地基的建筑物。桥台是设置在两侧，而桥墩设置在桥台的中间。 （3）墩、台基础 墩、台基础是保证桥墩、桥台的安全，埋置在土层之中，使桥上全部荷载传递给地基的结构物。 墩台有:重力式墩台、空心墩、桩柱式墩、框架式墩、双柱式墩、拼装式墩台、预应力钢筋混凝土薄壁墩等形式。 基础:管柱基础（武汉长江大桥）、
7、沉井（南京长江大桥）、桩基础（九江长江大桥）以及复合基础等。,上部结构 superstructure；桥跨结构；路线中断时跨越障碍的 主要承载结构 下部结构 substructure；桥墩、桥台；支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物 支座 bearing；在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的传力装置； 附属设施 accessory；包括桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡；,梁式桥 beam bridge,（4）桥梁布置的主要尺寸（A）梁式桥 净跨径（l0）；是设计洪水位线或通航水位线上相邻两墩、台之间的水平距离。 总跨径（l0）；也称桥梁孔径，是各孔净跨径的总和，他反映了桥梁的排泄洪
8、水的能力； 计算跨径（l）；是桥跨结构两支点之间的距离。因而桥跨结构的内力计算是以计算跨径为准。 桥梁全长（L）；也称桥长，是桥梁两桥台侧墙或八字尾端间的距离；当无桥台时，桥梁全长为桥面系行车道的长度。 桥梁总长（L1）；是桥梁两桥台台背前缘间的距离。 桥梁高度（H1）；也称桥高，是桥面至枯水位的距离。 桥下净空高度（H）；是设计洪水位或通航水位至桥跨结构最下缘的距离。桥下净空高度值不得小于因排洪所需要的，以及对该河流通航所规定的净空高度。 建筑高度（h）；是桥面（轨顶）对桥跨结构最低边缘的差值,（B）拱桥 桥跨结构 桥跨结构或上部结构是由主拱圈（或主拱肋）、拱上建筑所组成。 净矢高（f0）
9、净矢高是拱顶截面拱腹至相邻两拱脚截面下缘连线的垂直距离。 计算矢高（f） 计算矢高是拱顶截面拱轴线至相邻两拱脚截面轴线连线的垂直距离。 拱上建筑 拱上建筑是在行车道系与主拱之间传递荷载的构件或填充物。拱上建筑可分为实腹式和空腹式两种。,3、桥梁的分类 （1）按用途分类 桥梁按用途可分为：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、运水桥（或渡槽）、其他专用桥（城市人行天桥）等。 （2）按跨径分类 桥梁按跨径可分为：特大、大、中、小桥。 当 8mL30m 或5mL 20m 时， 称为小桥； 当 30mL 100m 或20mL 40m 时，称为中桥； 当 L100m或L40m时，称为大桥； 当 L500m或
10、L100m时，称为特大桥。 计算跨径5m以下称涵洞； （3）按主要承重结构所用材料分类 桥梁按主要承重结构所用材料可分为：木桥、钢桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥。,（4）按上部结构的行车道位置分类 桥梁按上部结构的行车道位置可分为：上承式、中承式和下承式等。 （5）按跨越障碍物的性质分类 桥梁按跨越障碍物的性质可分为：跨河桥、跨线桥、跨越深谷桥、高架桥、栈桥等。 （6）特殊种类 桥梁的其他种类除固定式桥外，还有开启桥、浮桥、漫水桥等。 （7）按桥跨结构的平面布置分类 正交桥 、斜交桥 、弯桥 ； （8）按结构体系分类 桥梁按结构体系可分为：梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥以及各
11、种组合式桥等。,拱桥 arch bridge,刚架桥 rigid bridge,吊桥（悬索桥） suspension bridge,组合体系桥梁拱组合,组合体系桥斜拉桥,中承式桥,攀枝花钢铁公司二期工程金沙江铁路大桥 攀枝花钢铁公司二期工程金沙江铁路大桥全长630.69米，主桥为三跨PC刚构，双薄壁空心墩，主跨100m+168m+100m，在同类桥梁中跨度居国内第一，由中国铁路工程总公司所属中铁大桥勘测设计院设计，1995年大桥建成通车。,武汉长江二桥 大桥全长4688米，主跨为400米双塔混凝土斜拉桥，桥面宽29.4米，正桥长1877米，大桥由中铁总公司中铁大桥勘测设计院完成勘察。1995年
12、建成通车，1997年获得国家科技进步一等奖，中国建筑工程鲁班奖。,新菏线长东黄河大桥 单线铁路桥，正桥全长10.28公里，桥上设有会让站,宁波杭州湾大桥 工程位于宁波杭州湾，大桥全长35.673公里，主跨为448米双塔双索钢箱斜拉桥。该桥由中铁大桥设计院承担设计。现正在开展初步设计。,东海大桥 全长约31公里，按双向六车道高速公路标准设计，桥宽31.5米，设计行车速度为80公里。为便于船舶航行，大桥通航标准为5000吨级，设5000吨级主通航孔一处，通航净高40米，另设1000吨级副通航孔一处，500吨及副通航孔两处，主通航孔桥为双塔单索面结合箱梁斜拉桥。一期工程将建成东海大桥，始于上海南汇区
13、芦潮港镇，跨越杭州湾北部海域，直达浙江省嵊泗小洋山岛，是连接港区和芦潮港陆地的海上通道，,东海大桥,九江长江大桥是我国目前跨越长江规模最大的公路铁路两用桥，铁路桥全长7675米，公路桥全长4460米。正桥11孔，连续钢桁梁结构，全长1806.712米。由中铁大桥局集团有限公司施工，1973年12月26日开工，1995年6月1日正式开通运营。,钱塘江第二大桥,1、梁式桥 （1）概念 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平推力的结构。 （2）特点 由于梁桥恒载和活载的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而梁内产生的弯矩最大，通常需要用抗弯性能强的材料（如钢、木、钢筋混凝土、预应力混凝土等）来建造。 （
14、3）分类 梁式桥主要有：简支梁桥和连续梁桥。,第五章 第三节 桥梁工程二、桥梁结构体系,2、拱式体系 （1）拱桥的分类 按主拱圈（肋）所用的材料分圬工拱桥(石、砖）、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢桁架拱桥、钢管拱桥等。 按拱上建筑的形式分 可分为：实腹式拱桥和空腹式拱桥。 按桥面所处的位置分 可分为：上承式、中承式和下承式拱桥。 按有无推力分 可分为：有推力拱桥和无推力拱桥。 （2）拱桥的特点,3、钢筋混凝土刚架桥 （1）概念 桥跨结构（主梁）和墩台（立柱）整体相连的桥梁。 由于主梁与立柱之间是刚性连接，在竖向荷载的作用下，在主梁端部产生负弯矩，这样就可以减少跨中的正弯矩，跨中截面尺寸也就随之减少
15、。而立柱除要承受压力外，还要承受弯矩，在柱脚处还要承受水平推力。 （2）刚架桥的类型 直柱式（门式刚架、直腿刚架） 单跨刚架桥 斜柱式（斜腿刚架）刚架桥 连续式 多跨刚架桥 非连续式（T型刚架）,（3）刚架桥的构造特点 1）桥面构造；桥面构造与梁式桥相同。 2）主梁的截面形式 主梁的截面形式与梁式桥相同。但主梁的纵截面可以是等截面、等高度和变高度等三种截面形式；而变高度截面形式的主梁底缘形式可以是曲线形、折线形和曲线加直线形等。 3）立柱 立柱的形式有薄壁式和立柱式（单柱和多柱）两种；而立柱的横截面可以是实体矩形、I字形、箱形等。 4）节点的构造 刚架桥的节点是指立柱与主梁相连接的地方，又称角
16、偶节点。 （4）刚架桥的主要尺寸 刚架桥的主要尺寸是主梁的跨度和高度、立柱的高度和厚度，以及桥面的横向宽度。,4、吊桥 （1）概述 由受拉的悬索作为承重结构的桥梁，称为吊桥。吊桥可分为悬索桥和牵索桥两种。 牵索桥是由缆索组成的几何不变的牵索桁架作为承重结构。 悬索桥是由悬索、桥塔、吊杆、加劲梁或桥面系、锚碇五部分所组成。 （2）主要体系 柔性吊桥 ；柔形吊桥是没有加劲梁的。 刚性吊桥 1）单链吊桥 单链吊桥是指在一个吊杆平面内只设一根悬索。这种形式在半跨有活载作用下会产生S形变形。,2）双链吊桥 双链吊桥是指在一个吊杆平面内设有两根悬索。下链的形式是根据桥面半跨有活载时，用来适应该荷载的力多边形来定出的。 （3）构造特点 吊杆的布置 吊杆的布置形式一般有竖向布置和斜向布置两种。 锚固的形式 锚固的形式主要有：外锚式和自锚式两种。 外锚式是把锚固梁或锚固支架放在吊桥结构外的山体或者庞大的桥台中。 自锚式是把锚索在加劲梁的端部联结，锚索的水平分
