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1、教 案 专业：公路监理课程：桥梁施工与质量控制教师：魏道凯学期：2011-2012-1教案首页授课日期： 2011 年 8 月 29 日 授课班级：10221、10222课题课题 2 桥梁的组成和分类目的及要求熟悉桥梁各部分的组成 了解桥梁的结构分类重点难点重点：桥梁各部分的组成难点：同上课型及学时课型：单一型学时：2 学时教学方法讲授法教学后记要求学生掌握桥梁组成部分及一些基本的名词解释，为后续相关内容的讲述奠定基础。 。本次课讲述了桥梁按受力体系进行的分类，使学生从概念上理解不同体系桥梁的受力特点。课题 2 桥梁的组成与分类一、桥梁的组成桥梁由上部结构、下部结构、支座和附属设施四个基本部分
2、组成。图 1-2-2 拱桥的基本组成部分1拱圈；2拱上建筑；3桥墩；4桥台；5锥形护坡；6拱轴线；7拱顶；8拱脚一般桥梁工程的主要名词解释如下：上部结构，又称桥跨结构，是路线遇到障碍(如河流、山谷等)而中断时跨越障碍的主要承重结构。它的作用是承受车辆荷载，并通过支座传给墩台。下部结构（桥墩和桥台） ，是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。通常设置在桥梁两端的称为桥台；桥墩则在两桥台之间，桥墩的作用是支承桥跨结构；而桥台它除了上述作用外，还与路堤相衔接，以抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和坍落。桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常称为基础，它是确保桥梁能安全使用的关
3、键。由于基础往往深埋于土层之中，并且需在水下施工，故也是桥梁建筑中施工比较困难的一部分。支座是一座桥梁在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且要保证桥跨结构按设计要求能产生一定的变位。桥梁的基本附属设施包括桥面系、伸缩缝、桥台与路堤衔接处的桥头搭板和在桥台两侧设置石砌的锥形护坡，以保证路堤迎水部分边坡的稳定。在桥梁建筑工程中，除了上述基本结构外，根据需要还常常修筑护岸、导流结构物等附属工程。二、桥梁的主要尺寸和术语名称河流中的水位是变动的，在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。桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位（很多
4、情况下是推算水位） ，称为设计洪水位。净跨径：对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距，用 表示(图 1-2-1 所示)；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚0L截面最低点之间的水平距离(图 1-2-2)。计算跨径：对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，用 表示。对于图 1-1-21 所示的拱式桥，是两相邻拱L脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。桥跨结构的力学计算是以计算跨径为基准的。标准跨径： 为梁桥桥墩中线间或桥墩中线与台背前缘间的距离；bL拱桥为净跨径。总跨径：是多孔桥梁中各孔净跨径
5、的总和，也称桥梁孔径( )，0L它反映了桥下宣泄洪水的能力。桥梁全长简称桥长：是桥梁两端两个桥台的侧墙或耳墙后端点之间的距离，以 表示。qL对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长(见图 1-2-1)。在一条线路中，桥梁和涵洞总长的比重反映它们在整段线路建设中的重要程度。桥梁高度简称桥高：是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路路面之间的距离(见图 1-2-1)。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。桥下净空：是为满足通航（或被跨道路路面和铁轨轨面）的需要和保证桥梁安全而对通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，以 表0H示，它应保证能安全通航和泄洪，并按桥规 （JTG D60-2004）的规
6、定，高速公路和一级、二级公路上的桥梁应为 5.0m，三、四级公路上的桥梁应为 4.5m。桥梁建筑高度：是上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。铁路跨线桥一般需 9.5m，对通航河流还必须同时满足泄洪要求。净矢高、矢跨比：拱桥从拱顶截面下缘至起拱线的水平线间的垂直距离，称为净矢高( )，计算矢高( )、计算矢跨比：拱桥搭轴线0ff（或拱肋）的矢高与计算跨径之比( )，称为拱圈的矢跨比(或称拱/L矢度)。三、桥梁的分类桥梁按受力体系分类按照桥梁受力体系分类，桥梁有梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥四种基本体系，其中梁式桥以受弯为主，拱式桥以受压为主，悬索桥以受拉为主。另外，由上述三大基本体系的相互组合，派
7、生出在受力上也具组合特征的多种桥型，如梁拱组合桥和斜拉桥等。称为组合体系。下面分别阐述各种桥梁体系的主要特点。1梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，如图（1-2-3a、b）所示，梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等，如图 1-2-3a、c 所示。对于大跨径的特大桥可采用预应力混凝土变截面梁桥钢桥和钢筋混凝土叠合梁桥，如图 1-2-3d、e 所示。由于外力（永久作用和可变作用）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构体系相比，桥梁内产生的弯距最大，通常需用抗弯、抗拉能力强的材料来建造。2拱式桥拱式桥（图 1-2-4a
8、）的主要承重结构是拱圈(或拱肋)，拱式结构在竖向荷载作用下，拱圈既要承受压力，但也承受弯矩，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，根据作用力和反作用力的原理，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力 H，这种水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由荷载所引起的弯距(如图 1-2-4b)。 图 1-2-3 梁式桥图 1-2-4 拱式桥3刚架桥刚架桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。图 1-2-5a 所示的门式刚架桥，在竖向荷载作用下，受力状态介于桥梁与拱桥之间，如图 1-2-5b）所示。图 1-2-5c）所示的 T 形刚构桥
9、（带挂孔的或不带挂孔的）是修建1-2-5 门式刚架桥较大跨径混凝土桥梁曾采用的桥型，属静定或低次超静定结构。图 1-2-5d）所示的连续刚构桥，属于多次超静定结构，在设计中一般应减小墩柱顶端的水平抗推刚度，使得温度变化在结构内不致产生较大的附加内力。对于很长的桥，为了降低这种附加内力，往往在两侧的一个或数个边跨上设置滑动支座，从而形成图 1-2-5e）所示的刚构连续组合体系桥型。当跨越陡峭河岸和深谷时，修建斜腿刚架桥往往既经济合理又造型轻巧美观，如图 1-2-5f）所示。4悬索桥图 1-2-6 悬索桥图 1-2-7 系杆拱桥简图传统的悬索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
10、1-2-6）所示。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，吊桥的承载系统包括缆索、塔柱和锚碇三部分，因此结构自重较轻，能够跨越任何其他桥型无与伦比的特大跨度。吊5组合体系桥梁1)梁、拱组合体系（如图 1-2-7）这类体系有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等，它们是利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。其中梁和拱都是主要承重物，两者相互配合共同受力。2)斜拉桥斜拉桥也是一种主梁与斜缆相结合的组合体系(如图 1-2-8)。悬挂在塔柱上的被张紧的斜缆将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作，这样既发挥了高强材料的作用，又显著减小了主梁截面，使结构减轻而能跨越很大的跨径。图 1-2-8 斜拉桥思考题：1. 桥梁结构由哪几部分组成？2. 梁桥、拱桥、钢架桥、悬索桥的受力特点有哪些不同？3. 解释梁桥的计算跨径与标准跨径，桥梁高度与桥梁建筑高度
