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1、第二章 桥梁的基本组成和分类,第一节 桥梁的基本组成部分 第二节 桥梁的主要类型,桥梁的基本组成,桥梁的基本组成,桥梁的基本组成,枯水季节的最低水位称为低水位; 洪峰季节河流中的最高水位称为高水位。 桥梁设计中按照规定的设计洪水频率计算所得的高水位,称为设计洪水位。,桥梁下的水位,桥梁的主要术语,净跨径(L0) 总跨径(L0) 计算跨径(l) 标准跨径(lb) 桥梁全长(L) 桥梁高度(H1),桥下净空高度(H) 建筑高度(h或h) 净矢高(f0) 计算矢高(f ) 矢跨比(f / l) 涵洞,净跨径L0:对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)间的净距;对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面
2、最低点之间的水平距离。 总跨径L0:多孔桥梁中各孔净跨径的总和,反映桥下宣泄洪水的能力。 计算跨径l :指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离;对于拱式桥是相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。桥跨结构的力学计算以此为基准。(拱轴线),L0,桥梁全长L:桥梁两个桥台的侧墙或八字墙后端点间的距离。 桥梁高度H1:指桥面与低水位之间的高差,或桥面与桥下线路路面之间的距离。 桥下净空高度H:是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。,L0,建筑高度h或h :是桥上行车路面至桥跨结构最下缘之间的距离。 标准跨径 lb :对标准设计或新建桥涵跨径在60m以下时,一般均应尽量采用。从0.75m60m
3、,共分22种。对于梁式桥指两相邻桥墩中线之间的距离,对于拱式桥,则是净跨径。 净矢高 f0 :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 f :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 f /l :是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高与计算跨径之比,又称为拱矢度,反映拱桥受力特性的指标。 涵洞:用来宣泄路堤下水流的构造物;多孔跨径的全长不到8m和单孔跨径不到5m的泄水结构物。,伦敦塔桥,世界最高的橋 法國 Millau Viaduct 高架橋位於法國南部,於2004年12月14日由法國總統 希拉克主持落成儀式,12月16日正式通車,這座目前世界上最高的
4、橋,連接法國南部到西班牙之間,車行其間有如穿越雲端一般。 紀錄:世界最高的橋 (橋距離河谷的平均高度為280公尺,橋面最高點離地有270公尺,相當於90層樓高,2號橋墩的斜張鋼索離地面最高點更高達343公尺,比巴黎鐵塔還高。) 地點:法國南部 連接:法國巴黎到郎格多克地中海岸,延伸到與西班牙巴塞隆納高速公路相連的A75號公路。 橫跨:塔恩河谷 效益:原山路路程需時3個小時,完工通車後只需10分鐘 總長:2460公尺 結構:橋面由七座鋼筋混凝土橋墩支撐,加上斜張鋼索結構 橋墩數量:7座 最矮橋墩高度:77公尺(七號墩) 最高橋墩高度:343公尺(二號墩) 橋梁最高点離地面270公尺 橋索數量:1
5、54捆 橋面厚度:4.20公尺 橋面寬度:32.05公尺 水泥體積:85,000立方公尺 金屬結構重量:36,000公噸 設計:英國建築師諾曼福斯特 (Norman Foster)1987年開始設計 施工:艾法吉 (Eiffage) 營建公司 經費:3億9400萬歐元 (約台幣169億元)由艾法吉公司獨資 動工:2001年12月 (施工期間無安全事故發生) 落成:2004年12月14日 通車:2004年12月16日 管理:艾法吉公司擁有75年的管理權 過橋費:淡季為4.6歐元/車,7-8月為6.5歐元/車 一日遊收費:32-48歐元不等,1.按用途分 公路桥 铁路桥 公路铁路两用桥 农桥、人行
6、桥,各种专用桥,2.按主要承重结构材料分 圬工桥 钢筋混凝土桥 预应力混凝土桥 钢桥 木桥,桥梁的主要类型分类,3.按跨越障碍物的性质分 跨河桥 跨线桥(立体交叉) 高架桥 栈桥,4.按上部结构行车道的位置分 上承式桥 中承式桥 下承式桥,桥梁的主要类型分类,栈 桥,栈桥:形状像桥的建筑物,建在车站、港口、矿山或工厂,用于装卸货物或上下旅客。在土木工程中,为运输材料、设备、人员而修建的临时桥梁设施,按采用的材料分为木栈桥和钢栈桥。目前世界上最长的施工栈桥宁波杭州湾跨海大桥南岸施工栈桥,全长9444米,共633跨,是海上主桥施工物资供应及交通出入的唯一通道,也是整座跨海大桥施工的基础性工程和控制
7、性工程。,铁路轮渡中的栈桥是供机车车辆驶上和驶下渡船的桥梁建筑物。在宽阔的河流、海峡等水域中,栈桥都是相对应地建筑在两岸,渡船的航线为S形。在较狭窄的江河中,栈桥是错开设置于两岸的,渡船的航线为V形。 栈桥由桥墩、桥台、钢梁、跳板梁和升降机械设备等组成。栈桥的结构形式与桥梁基本相同,不同的是桥梁的梁部结构和轨面固定不动、全部跨越河道,栈桥的梁部结构和轨面可随水位的涨落而升降,轨面坡度可随之调节。此外,栈桥只伸入水域一部分。栈桥的下部结构为混凝土或钢筋混凝土的桥墩和桥台;上部结构为钢板梁或钢桁梁。桥墩和桥台是支承桥梁上部结构和荷载的构筑物。桥台在栈桥靠岸一端,与路堤相连。跳板梁是连接栈桥和渡船的
8、设备,它在栈桥入水的一端。,栈桥是青岛的象征。 她位于青岛湾中,与市内最繁华的中山路成一条直线,由海岸前伸入海,素有“长虹远引”之美誉。 栈桥初建于光绪十八年,俗称前海栈桥、南海栈桥、大码头。位于青岛市市南区海滨,青岛湾北侧,与小青岛隔水相望,北端与中山路成一直线相连,被视为青岛市重要标志。栈桥始建于清光绪十八年(1892年),为总兵衙门章高元所施,1893年竣工。全长200 米,宽10米,石基灰面,桥面两侧装有铁护栏,是青岛最早的军事专用人工码头建筑。德国侵占青岛后,栈桥成为货运码头 。1901年5月扩建,北段为水泥铺面,铁护栏改为铁索护栏,并将桥面向南延长至350米,延长部分为钢架木面结构
9、,增铺轻便铁道,以利运输。1905年前后,商货运输移至青岛大港,栈桥遂成为船舶检疫、引水专用码头。1931年9月至1933年4月,青岛市政当局投资25.8万元扩修,将原桥的钢木结构部分,改建为钢筋混凝土34排桩通透结构,桥面铺以水泥,桥身延长至440米,同时将桥面高度提高了0.5米,并在南端增建了半圆形防波堤,堤内新筑具有民族风格的双层飞檐八角亭阁,定名回澜阁。从此,栈桥成为青岛的重要标志性建筑物和著名风景游览点。,5. 按桥梁全长和跨径的不同分为 特殊大桥 中桥,大桥 小桥,桥梁的主要类型分类,由基本构件组成的各种结构物,在力学上可归结为:梁式、拱式、悬吊式三种基本体系和它们之间的各种组合。
10、,桥梁的基本体系,1.梁式桥一种使用最广泛的桥梁型式。,(1)概念(特点)在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯矩,支座只承受竖直方向的力的桥梁结构型式。,(2)梁桥分类,简支梁桥,桥梁的基本体系,悬臂梁桥,桥梁的基本体系,连续梁桥,桥梁的基本体系,另:钢桥,(3)主梁截面型式,适用于简支梁桥截面(板桥、箱型梁桥、 T型梁桥 ),桥梁的基本体系,适用于悬臂梁桥和连续梁桥的截面(箱型梁桥),桥梁的基本体系,举 例,加拿大:魁北克桥; 徐州南三环立交桥,汉桥, 开封黄河大桥,2.拱式桥,(1)概念(特点):拱桥的主要承重结构拱圈或拱肋,在竖向荷载作用下,桥墩或桥台不仅承受竖向力而且将承受水平推力。,桥
11、梁的基本体系,与梁桥比较,拱桥具有以下特点,拱的弯矩和变形小,承重结构主要以受压为主,可以采用圬工材料修建圬工拱桥; 跨越能力很大,造型美观; 下部结构和地基必须可经受很大水平推力,因此,拱桥对地基的要求较高; 施工较梁桥困难。,拱桥类型,一般拱桥,系杆拱桥,飞鸟式三跨无推力拱桥,拱桥类型,(3)拱圈或拱肋横截面类型板拱桥a,b、肋拱桥e,f,g、双曲拱桥c、箱形拱桥d、钢管砼拱桥h,I,j,k,l,桥梁的基本体系,世界大跨径钢筋砼拱桥,中国大跨径钢管砼拱桥,世界大跨径钢拱桥,重庆万县长江大桥; 悉尼港大桥 乌江大桥,举 例,金沙江大桥,位于宜宾市,是中国采用缆索吊装施工,跨径最大的钢筋混凝土
12、箱形拱桥。 主孔150m,全长245m。桥面为净7+21.5m人行道。 主拱圈箱高2.0m,箱宽7.6m,矢跨比1/7,全拱圈横向分5个箱室(预制组合薄腹单室箱);纵向分5段预制,缆索吊装就位后再组合成整体箱,最大吊重700kN。 1979年3月建成。四川省交通规划设计院设计,四川省桥梁公司施工。,3.钢架桥,(1)概念:主要承重结构梁或板和立柱或竖墙结合在一起的钢架结构,在竖向荷载作用下,梁部主要受弯,在柱脚处除承受竖向力外也承受水平推力。,桥梁的基本体系,钢架桥特点,受力介于梁桥和拱桥之间; 建筑高度小,降低线路标高,改善纵坡,减少路堤土方量; 普通钢筋混凝土的钢架桥施工较困难,梁柱钢接处
13、易发生裂缝。,(2)钢架桥类型,多跨悬臂钢构桥,桥梁的基本体系,多跨连续钢构桥,桥梁的基本体系,斜腿式钢构桥,桥梁的基本体系,(3)钢构桥截面类型,主要承受负弯矩:,桥梁的基本体系,重庆长江大桥; 虎门珠江辅航道桥,举 例,预应力砼桁架式T形刚构桥湖北黄陵矶桥,自重轻,节省材料,预制安装工艺复杂,节点易出现裂纹。,桥长380m,分跨为720539053220m。主孔长90m,由悬臂加挂孔组成,臂长37m,挂孔16m,桥宽8.5m,沉井基础,箱式墩。 上部结构由两片桁架构成,上设预应力砼简支板,用横向预应力筋与主桁连成整体,形成纵联,下弦杆无纵向联结系。受拉杆件用预应力钢筋,受压构件采用普通钢筋
14、。悬臂拼装速度快。 这种桥型轻巧美观,用料省。1979年建成。,4.吊桥(悬索桥),一种最适合于大跨度的桥梁型式。也是目前跨径超过1000m的唯一桥型。,(1)概念:悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构,在竖向荷载作用下,通过吊杆缆索承受巨大拉力,需修建锚碇结构。,桥梁的基本体系,悬索桥特点,采用高强度的钢缆,发挥其抗拉性能,可设置特大跨径(目前桥梁施工技术可以达到的最大跨径为将于2007年建造的意大利墨西拿大桥,跨径将达到3300m); 钢缆易于运输,结构的构件组成轻,便于无支架悬吊拼装; 在山岭地带,多采用吊桥; 自重轻,结构刚度差。,(2)吊桥类型,单跨式吊桥,桥梁的基本体系,三跨
15、式吊桥,桥梁的基本体系,(3)吊桥加筋梁横截面类型,桥梁的基本体系,举 例,江阴长江大桥,香港青马大桥,整个吊桥的发展历史,是和变形与振动斗争的历史,也是争取刚度的历史!,5.斜拉桥,20世纪50年代蓬勃兴起的一种桥梁型式。 第一座现代斜拉桥是1955年瑞典的斯特罗姆海峡桥,跨径为182.6m。,(1)概念:将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上,将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱,再通过塔柱基础,传给地基。,桥梁的基本体系,斜拉桥特点,主梁尺寸减小,自重降低,节省结构材料,增加跨越能力; 与吊桥相比,结构刚度大,结构变形小,抵抗风振的能力好。,(2)斜拉桥的组成,斜索、塔柱、主梁,斜索 放射形、竖琴形、扇
16、形、,桥梁的基本体系,辐射形斜索,竖琴形斜索,扇形斜索(常用),桥梁的基本体系,塔柱,从桥的立面看:独柱型、A型、倒Y型 从桥梁的行车方向看:有多种,下图:,桥梁的基本体系,(3)斜拉桥控制要点,高耸塔柱的抗震和抗风等动力稳定性问题; 主梁受压力过大问题; 长斜索因自重垂度过大问题; 斜索的防腐问题。,桥梁的基本体系,主梁截面类型:与吊桥基本类同,桥梁的基本体系,6.组合体系桥梁,其承重结构由几种结构型式组合而成的桥梁型式。,拱梁组合体系桥梁,桥梁的基本体系,钢桁架和钢拱组合体系,钢梁和悬吊系统组合体系,钢梁和斜拉索组合体系,斜拉索和悬索组合体系,根据桥梁受力特点的分类,说明各类桥梁的受力情况。 与梁式桥相比,拱式桥有哪些特点?,思考题?,