桥梁工程结课论文

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1、摘要本文介绍了桥梁的发展历史，桥梁的分类、四大组成部分，现代桥梁的设计要点及部分施工方法。桥是一种用来跨越障碍的大型构造物，我国文化历史悠久，在周朝就有关于桥梁的记载。 随着经济、技术的发展，我国的桥梁建设者积极开展从内陆建桥向跨海建桥的研究和谋划。 刘自明说，大跨、轻型、快速施工是21 世纪的跨海桥梁发展的方向。2005年建成的东海 大桥是我国第一座真正意义上的跨海大桥，全长32.5公里，当时是全球30 多座跨海大桥 中最长的一座；而贯通的杭州湾跨海大桥，全长约36 公里，又改写了这项世界之最。 关键词 桥梁 分类 组成 施工方法桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线 （

2、如道路、铁路、 水道等）或者其他设施（如管道、电缆等）跨越天然障碍（如河流、海峡、峡谷等）或人工 障碍（高速公路、铁路线）的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。 1.桥梁工程的历史、现状1.1 古代桥梁我国文化历史悠久，是世界上文明发达最早的国家之一。赵州桥（又名安济桥），建于公元605617年，净跨径为37米；宝带桥，建于公元816819年，全长317米；灞桥， 建于汉代，距今已有2000多年。罗马时代，欧洲建造拱桥较多,如公元前 200公元 200 年间在罗马台伯河建造了 8 座石拱桥，其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥，桥有2孔,各孔跨径为24.4米。公 元 98 年

3、西班牙建造了阿尔桥，高达52 米。1.2 近代桥梁18世纪初，人类发明了水泥，18751877年，法国园艺家莫尼埃建造了一座人行钢筋 混凝土桥，跨径16米,宽4米。1890年，德国不莱梅工业展览会上展出了一座跨径40米的 人行钢筋混凝土拱桥。1898 年，修建了沙泰尔罗钢筋混凝土拱桥。这座桥是三铰拱，跨径 52米。1905年，瑞士建成塔瓦纳萨桥,跨径51米,是一座箱形三铰拱桥，矢高5.5米。1928 年,英国在贝里克的罗亚尔特威德建成4孔钢筋混凝土拱桥，最大跨径为110米。1934年， 瑞典建成跨径为181 米、矢高为26.2米的特拉贝里拱桥;1943年又建成跨径为264米、矢 高近 40 米

4、的桑德拱桥。1.3 现代桥梁20世纪30年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动的研究和空气动力学的研究，以及土力学的研究等获得了重大进展。从而,为 节约桥梁建筑材料,减轻桥重，预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。随着 科学技术、桥梁理论的发展，现代桥梁的发展将趋于多样化。下表为目前世界上比较具有代 表性的桥梁。表 1-1 世界桥梁之最世界之最最多的桥上海卢浦大桥中国-上海世界上最长的跨海大桥杭州湾大桥中国-杭州世界上最壮观的大桥金门大桥美国-旧金山世界上最高的桥米约高架桥法国-巴黎世界最长的高原冻土铁路桥青藏铁路清水河特大桥中国-青藏2桥梁的

5、分类按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥；按跨径大小和多跨总长分 为小桥、中桥、大桥、特大桥；按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥；按材料 类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥；按结构分为梁式桥、拱式桥、钢构桥、 斜拉桥、悬索桥四种基本体系,此外还有组合体系桥。表 2-1 桥梁跨径分类种类多跨桥梁总长L (m)单跨桥梁跨径L (m)k特大桥L23000L 2500k大桥2000WLV3000300W L 500k中桥1000WLV2000150W L 300k小桥LV1000L 150k2.1梁式桥梁式桥是一种使用最广泛的桥梁型式，可细分为简支梁桥、连续梁桥和

6、悬臂梁桥。图2-1梁式桥示意图梁式桥是以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁 （空腹梁）。实腹梁外形简单，制作、安装、维修都较方便，因此广泛用于中、小跨径桥梁。2.1.1简支梁桥主梁简支在墩台上,各孔独立工作，不受墩台变位影响。实腹式主梁构造简单，设计简便， 施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。但简支梁桥各孔不相连 续，车辆在通过断缝时将产生跳跃，影响车速的提高。因此，目前趋向于把主梁做成为简支， 而把桥面做成连续的形式。简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多， 因而大跨径桥一般不用简支梁。2.1.2连续梁桥主梁是连续支承在

7、几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的 有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁 桥通常是将35孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时， 可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后 连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工， 即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁 桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的 不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连

8、续梁一般用于 地基条件较好、跨径较 大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥，是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥，它的 跨径为376米。2.1.3悬臂梁桥悬臂梁桥往往在短臂上搁置简支的挂梁，相互衔接构成多跨悬臂梁。有短臂和挂梁的桥 孔称为悬臂孔或挂孔，支持短臂的桥孔称为锚固孔。悬臂梁桥的每个挂孔两端为桥面接缝, 悬臂端的挠度也较大，行车条件并不比简支梁桥有所改善。悬臂梁一片主梁的长度较同跨简 支梁为长，施工安装上相应要困难些。目前对预应力混凝土悬臂梁桥多采用悬臂拼装或悬臂 浇筑的方法施工。为适应悬臂施工法的发展，保证主梁的内力状态和施工时一样，出现一种 没有锚固孔，并把悬伸的短臂和墩身直接固结

9、在立面上，形成预应力混凝土T形刚架桥。2.2拱式桥图2-2拱式桥示意图拱式桥由拱上建筑、拱圈和墩台组成。在竖直荷载作用下，作为承重结构的拱肋主要承 受压力，拱桥的支座既要承受竖向力，又要承受水平力，因此拱式桥对基础与地基的要求比 梁式桥要高。用拱作为桥身主要承重结构的桥。拱桥主要承受压力，故可用砖，石，混凝土 等抗压性能良好的材料建造。大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造,可承受发生的力矩。 拱式桥按桥面位置可分为上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥。按结构组成和支承方式， 拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。三铰拱为静定结构，两铰拱和无铰拱为超静定结构， 工程中较多采用后两种形式。拱是一种有推

10、力的结构，它的主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产 生水平反力（也叫推力）。它起着抵消荷载引起的弯曲作用，从而减少了拱杆的弯矩峰值。2.3钢构桥图2-3钢构桥示意图钢构桥是指桥跨结构与桥墩式桥台连为一体的桥。刚构桥根据外形可分为门形刚构桥, 斜腿刚构桥和箱形桥。斜腿刚构桥可应用于山谷、深河陡坡地，避免修建高墩或深水基础。 箱形桥的梁跨、腿部和底板联成整体，刚性好，适用于地基不良的情况和既有线下采用顶推 法施工。2.4斜拉桥图2-4斜拉桥示意图斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。斜 拉桥是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上

11、外，还支承在由塔柱 引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。2.5悬索桥图2-5悬索桥示意图悬索桥是桥面支承在悬索（也称大缆）上的桥，又称吊桥。它是以悬索跨过塔顶的鞍形支座锚固在两岸的锚锭中，作为主要承重结构。在缆索上悬挂吊杆，桥面悬挂在吊杆上。由于这种桥可充分利用悬索钢缆的高抗拉强度，具有用料省、自重轻的特点，是现在各种体系 桥梁中能达到最大跨度的一种桥型。2.6组合桥图2-6组合桥示意图组合桥是一种其承重结构系由两种结构型式组合而成，称为组合体系桥梁。如梁与拱的 组合，以九江长江大桥为代表；梁与悬吊系统的组合，以丹东鸭绿江大桥为代表；梁与斜拉 索的组

12、合，以芜湖长江大桥为代表等等。3. 桥梁的组成桥梁是由下部结构、上部结构、支座、附属结构四大部分组成。3.1下部结构包括桥墩，桥台和基础。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，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，故也是桥梁建筑中比较 困难的一个部分。现代桥梁的基础大多是桩基础。3.2上部结构支座以上部分称为上部结构，它是在线路中断时跨越障碍物的主要承载结构。3

13、.3支座设置在桥梁上、下结构之间的传力和连接装置。其作用是把上部结构的各种荷载传递到 墩台上，并适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移，使桥梁的实际受 力情况符合结构计算图示。一般分为固定支座和活动支座。公路桥梁支座主要有：GPZ盆式橡胶支座、GYZ GJZ板式橡胶支座、QZ球型支座。 铁路桥梁支座主要有：CKPZ KTPZ CKPZ客运专线支座、TBPZ SQMZ YZM客货共线支座、LXQZ TGQZ LQZ KTQZ等等铁路球型支座。图3-1桥梁支座3.4附属结构桥梁的基本附属结构主要包括防撞墙、桥头搭板、锥形护坡，此外根据需要还要修筑护 岸，导流结构物等附属工程。在路堤

14、与桥台衔接处，在桥台两侧设置石砌的锥形护坡。以保 证迎水部分路堤边坡的稳定。4. 桥梁工程设计要点4.1 选择桥位 桥位在服从路线总方向的基础前提下，选在河道顺直，河床稳定，水面较窄，水流平稳 的河段。4.2 结构计算1根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第1.0.6条要求，公路桥涵结构的设 计基准期为100年，市政桥涵据此采用设计基准期100年，各类主要构件及其使用材料应保 证其设计基准期要求。2汽车荷载根据道路、公路等级分别采用公路-I级、公路-II级，特殊荷载根据业主要求 确定。桥梁设计安全等级根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第1.0.9条，分 为一级

15、、二级、三级，重要性系数根据设计安全等级确定。设计中注意按照单孔跨径确定， 对多孔不等跨径桥梁，以其中最大跨作为判断标准，同时在设计中结构重要性系数应大于等 于 1.0。3抗震设计标准：青岛市桥梁抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g。其他 地区及有特殊要求桥梁根据建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)附录A规定的烈度和 地震加速度，结合桥梁抗震规范和实施细则进行抗震设计。4. 环境类别根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004) 第 1.0.7 条确定，并按照要求提出相应的耐久性的基本要求。5. 混凝土保护层厚度根据环境类别确定，详见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范(JTG D62-2004)第9.1条，当受拉区主筋保护层厚度大于50mm时，应在保护层 内设置直径不小于6mm,间距不大于100mm的钢筋网(主要用于承台下层)。6. 护栏防撞等级根据公路交通安全设施规范(JTG D81-2006)和公路交通安全设 施设计细则(JTG/T D81-2006)确定，中央隔离墩预制长度4米。设计规范需要在桥梁设 计说明依据中列出。7. 桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计，其中正常使用极限状态不