桥梁工程概述

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1、八月 24市市 政政 工工 程程 基基 础础霍庆春霍庆春 江苏农林职业技术学院江苏农林职业技术学院江苏农林职业技术学院江苏农林职业技术学院 第一章：概 述1.1.3 3 桥梁工程概述桥梁工程概述 桥梁是人类在生活和生产活动中，为克服天然障碍而建造的建筑物，也是有史以来人类所建造的最古老、最壮观和最美丽的建筑工程，它体现了时代的文明与进步程度。 桥梁不仅是一个国家文化的象征，更是生产发展和科学进步的写照。 桥梁既是一种功能性的结构物，也往往是一座立体的造型艺术工程，是一处景观，具有时代的特征，桥梁具有一种凌空宏伟的魅力。 1.3 桥梁工程概述 请大家谈谈自己所知道的的或所见过的桥梁有哪请大家谈谈

2、自己所知道的的或所见过的桥梁有哪请大家谈谈自己所知道的的或所见过的桥梁有哪请大家谈谈自己所知道的的或所见过的桥梁有哪些？些？些？些？ 桥梁的建造要考虑哪些因素？桥梁的建造要考虑哪些因素？桥梁的建造要考虑哪些因素？桥梁的建造要考虑哪些因素？1.3 桥梁工程概述桥梁的概念：供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程桥梁的概念：供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程桥梁的概念：供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程桥梁的概念：供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程结构，线路跨越障碍的延伸部分或连接部分。结构，线路跨越障碍的延伸部分或连接部分。结构，线路跨越障碍的延伸部分或连接部分。结构，线路跨越障碍的延伸部分或连接部分。桥梁工

3、程的概念：是土木工程中属于结构工程的一桥梁工程的概念：是土木工程中属于结构工程的一桥梁工程的概念：是土木工程中属于结构工程的一桥梁工程的概念：是土木工程中属于结构工程的一个分支学科。个分支学科。个分支学科。个分支学科。桥梁和涵洞的造价一般平均占公路纵造价的桥梁和涵洞的造价一般平均占公路纵造价的桥梁和涵洞的造价一般平均占公路纵造价的桥梁和涵洞的造价一般平均占公路纵造价的10%-20%10%-20%10%-20%10%-20%。1.3 桥梁工程概述1.1.3 3.1 .1 桥梁起源及发展桥梁起源及发展 人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自

4、然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）例如例如例如例如: : : : 从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树

5、丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索桥等。桥等。桥等。桥等。1.3 桥梁工程概述1.1.3 3.1 .1 桥梁起源及发展桥梁起源及发展 人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会人们最初是受到自然界各种景象的启发而学会建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）建造各式桥梁。（桥梁的雏形）例如例如例如例如: : : : 从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，

6、可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造从倒下而横卧在溪流上的树干，可以衍生建造桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；桥梁的想法；从天然形成的石洞，就知道修建拱桥；从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索从树丛间攀爬和飘荡的藤蔓的启发，而学会建造索桥等。桥等。桥等。桥等。桥梁起源树桥：梁桥的雏形桥梁起源原始木梁桥天然石梁桥早期石梁桥桥梁起源世界上最长的天然石拱桥，跨度119.5米，位于美国犹他

7、州国家公园中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于重庆涪陵小溪法国阿尔代什峡谷天然石拱桥 中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于重庆涪陵小溪 ，古代桥梁所用的材料，多为木、石、藤竹之类的天然材料。 秦汉时代，我国已经广泛修建石梁桥。在周文王时，已在渭河上架过大型浮桥。 春秋战国时期，以木桩为墩柱，上置木梁、石梁的多空桩柱式桥梁。 近代的大跨劲吊桥和斜拉桥也是由古代的藤、竹吊桥发展而来。 1957年我国修建了第一座长江大桥-武汉长江大桥， 1969年我国修建南京长江大桥。刚架拱赵州桥（石拱桥）悬索桥澳门大桥地坪花坛五亭桥 徐浦大桥结合梁斜拉桥 北京三元立交桥 机动车和非机动车混行的两层苜蓿叶式立体

8、交叉1.3 桥梁工程概述1.1.3 3. .2 2 桥梁的基本组成桥梁的基本组成 上部结构(桥跨结构superstructure)包括承重结构和桥面系跨越障碍的主要结构，直接承担桥面上各种车辆、行人的荷载。 下部结构( substructure)（桥墩、桥台及其基础）支承上部结构，传递上部传来的荷载挡住路堤的土将桥梁结构的反力传递到地基 附属设施(accessory) 包括锥形护坡、护岸、导流结构物支座 （ bearing）保证桥梁的温差伸缩 明确各部分的作用1.1.3 3. .2 2 桥梁的基本组成桥梁的基本组成 上部结构：也称桥跨结构。包括承重结构和桥面系（桥面铺装、防水和排水设施、伸缩缝

9、、人行道、栏杆、灯柱等），是线路中断时跨越障碍的主要承重结构，作用是承受车辆和行人荷载，并通过支座将荷载传递给墩台。 下部结构：由桥墩、桥台和基础组成，作用是支撑上部结构，并将结构的重力和车辆的活荷载传递给地基，桥墩设在两个桥台之间，支撑桥跨结构，桥台设在两端，除了支撑桥跨结构外，还与路堤连接并抵御路堤土压力。 附属结构： 在桥梁建筑施工中，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，包括桥头锥形护坡、护岸以及导流结构物等，他的作用是抵御水流的冲刷，防止路堤填土坍塌。河南开封黄河公路大桥下部结构上部结构梁式桥1.1.3 3. .2 2 桥梁基本组成桥梁基本组成 主要名称和

10、尺寸主要名称和尺寸1.1.3 3. .2 2 桥梁基本组成桥梁基本组成1.1.1.1.3 3 3 3. . . .2 2 2 2桥梁基本组成桥梁基本组成 桥梁建筑高度：是桥上行车路面（或钢轨顶面）标高至桥跨结构最下缘之间的距离它不仅与桥跨结构的体系和跨境大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。净失高：是从拱顶的截面下缘至相邻两拱角的截面下缘最低点之连线的垂直距离。计算失高：是从拱顶截面型心至相邻两拱角的截面形心之连线的垂直距离。失跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算失高与计算跨径之比。 桥梁工程专业部分术语 主桥：桥梁跨越主要障碍物（如通航河道）的结构部分。 引桥：从桥台至正桥的结构

11、部分，连接主桥和两端道路。 跨度/径：表示桥梁的跨越能力，对于多跨桥，最大跨度称为主跨。 计算跨径：桥跨结构相邻两个支座中心点之间的距离； 净跨径：设计洪水位线上相邻两桥墩（台）间的水平净距，各孔净跨径之和称为总跨径。 标准跨径的目的：有利于桥梁制造和施工的机械化，也有利于桥梁养护维修和战备需要。 标准跨径： 公路常用10m、16m、20m、40m 铁路常用20m、24m、32m、48m 桥长：两桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离。 桥下净空高度：设计洪水位（通航水位）与桥跨结构最下缘的高差。 桥梁建筑高度：桥面与桥跨结构最下缘的高差。1.3 桥梁工程概述功能总结：1、桥跨结构（上部结构） 跨越桥

12、孔的结构物，包括承重结构和桥面系直接承受车辆荷载，支座以上的部分2、桥墩、桥台、基础（下部结构） 桥墩：设置在桥中间支撑桥跨的结构物 桥台：设置在桥两端的结构物 基础：地基底部奠基的部分支承桥跨结构并将其永久荷载作用和车辆荷载作用传递至地基将上部结构的荷载传递到基础中去挡住路堤的土将桥梁结构的反力传递到地基3、支座支承上部结构的传力装置传递荷载，保证桥跨产生一定的变位，和收缩4、附属设施 护岸、导流结构物、锥形护坡等保证桥梁稳定桥墩和桥台（注意区分）桥台-是桥梁两端桥头的支承结构，是道路与桥梁的连接点。桥墩-是多跨桥的中间支承结构，桥台和桥墩都是由台(墩)帽、台(墩)身和基础组成。 桥墩在结构

13、上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，在空间上应满足通航和通车的要求。 桥墩类型根据其结构形式可分为实体式(重力式)桥墩、空心式桥墩和桩(柱)式桥墩。 桥台是两端桥头的支承结构物，它是连接两岸道路的路桥衔接构造物。它既要承受支座传递来的竖直力和水平力，还要挡土护岸，承受台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力。因此桥台必须有足够的强度，并能避免在荷载作用下发生过大的水平位移、转动和沉降。 桥梁基础 桥梁的基础承担着桥墩、桥跨结构(桥身)的全部重量以及桥上的可变荷载。桥梁基础往往修建于江河的流水之中，遭受水流的冲刷。所以桥梁基础一般比房屋基础的规模大，需要考虑的问题多，施工

14、条件也困难。 桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。 本课小结： 通过本课的学习要知晓桥梁的发展过程、基本组成及各部分的作用、传力形式。 作业：课后习题 1.p24 7 1.3 桥梁工程概述1.1.3 3. .3 3 桥梁的分类桥梁的分类1、桥梁的分类 1）桥梁按其受力特点和结构体系分为：梁式桥、拱式桥、悬索桥、刚架桥、斜拉桥、组合体系桥等。）按桥梁上部结构的建筑材料分：木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和结合梁桥等。）按用途分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。）按跨越障碍分：跨河桥、跨谷桥、跨线桥、高架线路桥等。）按桥梁平面的形状分：正交桥、斜桥和弯桥。

15、）按制造方法分：混凝土桥分就地灌筑桥和装配式桥两类。也有两者结合的装配、现浇式混凝土桥。钢桥一般都是装配式的。 7）按桥长分类2、木桥：是用木材建造的桥梁。木桥的使用很早，历史上除有木梁桥、木桁架桥外，还有木拱桥。木桥构造简单，施工迅速，但木材易腐、易裂（气候干燥地区）、易遭火灾，且强度较差，故当前多用于人行桥、抢修或施工时的临时便桥或半永久性的公路桥。上三坑古木拱桥上三坑古木拱桥 查林木桥查林木桥 绍兴绍兴 八字桥八字桥 北京北京 卢沟桥卢沟桥 3、石桥：用石料建造的桥梁。有石梁桥和石拱桥，历史都很悠久。中国历史上著名的石梁桥有洛阳桥和虎渡桥。由于石梁抗弯能力较差，现己只能在人行桥或涵洞中使

16、用。广西广西 香桥香桥 赵州桥 石石拱拱桥桥的的外外形形美美观观，养养护护简简便便，可可以以就就地地取取材材，特特别别在在石石料料供供应应方方便便、工工价价低低廉廉的的地地区区，修修建建跨跨度度不不大大的的石石拱拱桥桥，是是比比较较经经济济的的。但但石石拱拱桥桥为为实实体体重重型型结结构构。跨跨越越能能力力有有限限，拱拱石石的的开开采采、加加工工、砌砌筑筑等等均均不不易易机机械械化化，需需 要要 的的 劳劳 动动 力力 较较 多多 ， 工工 期期 较较 长长 ， 使使 其其 发发 展展 受受 到到 一一 定定 限限 制制 。 4、混凝土桥混凝土抗压强度高而抗拉强度低，主要用于拱桥。5、钢筋混凝

17、土桥钢筋混凝土桥为耐压的混凝土和抗拉、抗压性能均好的钢筋结合而成的桥，主要用于跨度不大的梁式桥和拱桥。6、钢桥 用结构钢制造，现常用于实腹梁桥及大跨度的桁架梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。其主要优点是施工速度较快，跨越能力大；缺点是用钢量较多，维修费大。 7、预应力混凝土桥 优点：节省钢材，降低桥梁的材料费用：由于采用预应力工艺，能使混凝土结构的工地接头安全可靠，因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法，现在也能用于这种混凝土桥，从而使其造价明显降低；同钢桥相比，其养护费用较省，行车噪声小；同钢筋混凝土桥相比，其自重和建筑高度较小，其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进

18、。缺点：自重要比钢桥大，施工工艺有时比钢桥复杂，工期较长。8、结合梁桥结合梁桥也称组合梁桥，是由两种不同建筑材料结合而成的桥，通常指用钢梁和钢筋混凝土桥面板结合而成的桥，可以节省钢材。1.3 桥梁工程概述1.1.3 3. .4 4 桥跨的结构形式桥跨的结构形式1、梁式桥 梁式桥是一种最简单的桥梁上部结构形式。其上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力 。制造和架设均比较方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。1）按主要承重结构的形式分：有实腹梁桥和桁架梁桥两大类。实腹梁桥构造简单，制造与架设均较方便。这两种梁式桥的受力性质不同，实腹梁桥以用于预应力混凝土桥为主，而桁架梁桥则多用于钢桥。

19、湖北黄陵矶桥 洛阳黄河公路桥 2）按上部结构的静力体系分：主要有简支梁桥，连续梁桥和悬臂梁桥。 简支梁桥：主梁以孔为单元，两端设有支座，是静定结构，最大弯矩发生在跨中央，当跨度为L、承受均布荷载q时，其值为q /8，支点弯矩为零，无助于跨中卸载，一般适用于中、小跨度。若遇地基不均匀沉降时，上部结构内力不受影响，若一孔遭破坏，邻孔不受牵连。它可以分片（段）预先制造，分孔架设和修复。这种桥结构简单，制造运输和架设均比较方便，因此各国多做成标准设计，以便于构件生产工艺工业化、施工机械化，赢得工期，提高质量，并降低造价。 连续梁桥： 主梁若干孔为一联，在中间支点上连续通过，是超静定结构，最大正弯矩发生

20、在跨中附近，而最大负弯矩（绝对值）发生在支点截面上。由于支点负弯矩的存在。可使跨中正弯矩比同跨的简支梁减少很多。连续梁桥更适合采用悬臂拼装和悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。o悬臂梁桥： 在连续梁桥弯矩图中的零值弯 矩点（反弯点）处设铰，从构造设计上使此处弯矩为零（铰只能承受剪力而不能受弯矩），当设铰的数目等于连续梁的超静定次数时，这就将超静定的连续梁桥变成静定的悬臂梁桥。 其内力不因地基不均匀沉陷而变，故可适用于地质不良的地区，但仍具有支点负弯矩卸载的优点（减少跨中的正弯矩）。3）梁式桥的主梁断面形式：工形、T形、箱形和板式桥等。单箱双室截面 型横截面 型横截面飞云江桥（简支梁桥） 梁式桥南宁

21、邕江大桥（悬臂梁桥） 梁式桥六库怒江桥（连续梁桥）武汉长江大桥（1957年建，公铁两用，连续钢桁梁桥，三联3128m） 梁式桥梁式桥 简支梁桥悬臂梁桥等截面连续梁桥变截面连续梁桥连续刚构梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高2、拱式桥 拱桥相当于主梁的杆件为曲线形，在荷载作用下，杆件的内力以压力为主。1）按拱圈（肋）结构的静力图式分：无铰拱、双铰拱、三铰拱。

22、前两者属超静定结构，后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台（墩），结构最为刚劲，变形小，比有铰拱经济；但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响，因而修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承，铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。结构虽不如无铰拱刚劲，但可减弱桥台位移等因素的不利影响。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰，结构的刚度更差些，但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。 2）按支承形式分：上承式、中承式、下承式。3）其他形式：系杆拱桥、斜拉杆式架拱桥 、单孔空腹式。 箱肋中承式拱桥 钢筋混凝土斜拉杆式架拱桥 单孔空腹式石拱桥 主要承主要承重

23、构件重构件受力受力图式图式受力特点（竖向受力特点（竖向力作用）力作用）材料要求材料要求结构体系结构体系世界纪录世界纪录拱拱圈圈或或拱肋拱肋墩墩台台不不仅仅产产生生竖竖向向反反力力，还还产产生生水水平平推推力力，从从而而使使拱拱主主要要受受压压，也受弯矩。也受弯矩。抗抗压压能能力力强强（砖砖、石石、砼砼、钢钢筋筋砼砼、钢、钢管砼）钢、钢管砼）简简 单单 体体 系系拱拱 桥桥 、 组组合合 体体 系系 拱拱桥桥 、 拱拱 片片拱拱美美新新河河谷谷桥桥（ 518.3m）（ 钢钢 拱拱 ）1976拱桥受力图式 拱式桥 刚架拱赵州桥（石拱桥）从化拱桥（钢筋混凝土肋拱）四川旺苍东河桥（钢管拱） 拱式桥 3

24、、刚构桥（钢架桥） 主要承重结构采用刚架的桥梁。刚架的腿形成墩（台）形，梁和腿为刚性连接，可用钢、钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制造。门式刚构桥：简称门架桥，其腿和梁垂直相交呈门架形。腿所受的弯矩将随腿和梁的刚度比率的提高而增大。斜腿刚构桥：刚架腿是斜置的，两腿和梁中部的轴线大致成拱形，这样，腿和梁所受到的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小，而轴向压力有所增加。 刚架桥的显著特点是刚架桥的显著特点是桥跨和墩台刚性连接成整体桥跨和墩台刚性连接成整体，在竖，在竖向荷载作用下和拱一样，向荷载作用下和拱一样，有竖向反力和水平反力，有竖向反力和水平反力，无铰刚架无铰刚架还有支承弯距。还有支承弯距。刚构（架）桥

25、门式刚架T形刚构斜腿刚构V形刚构形门架桥斜腿刚构桥4、悬索桥 1） 悬索桥也称吊桥。主要承重结构由缆索（包括吊杆）、塔和锚碇三者组成的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面板吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。自锚上承式悬带桥 简支钢架劲桁梁的悬索桥 2）悬索桥构造：缆索：过去曾用竹索、铁索，现主要使用冷拔钢丝制成。塔：以往常用石塔，今多用钢塔、钢筋混凝土塔。因缆索在塔顶有一转角，其支承须设鞍式构造（称为索鞍）。锚碇：缆索的拉力通过灌筑在混凝土中的钢质构件传递给混凝土和地基。5、斜拉桥 斜拉桥是用锚在塔

26、上的多根斜向钢缆索吊住主梁的桥。因主梁为缆索多点悬吊，内力小，施工方便，跨越能力大。1）斜拉桥的主要组成部分有缆索、塔柱、桥墩、桥台、主梁和辅助墩等 。2）分类：按桥塔设置分有多塔（含双塔）斜拉桥与独塔斜拉桥。前者用于多跨，后者用于双跨。按索面形式分 有双平行索面斜拉桥、双倾斜索面斜拉桥与单索面斜拉桥。独塔斜拉桥 多塔斜拉桥斜拉桥形式形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观受力受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力材料材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁斜拉索索塔主梁主梁6、组合体系桥几种受力的组合组合体

27、系桥是由不同体系组合而成的桥梁。 梁拱组合（系杆拱桥） 梁索组合(斜拉桥)新型的组合式系杆钢拱桥中承式钢桁系杆拱桥独塔自锚式悬索桥斜拉拱桥组合体系其他的花式桥组合桥新型的组合式系杆钢拱桥重庆菜园坝大桥，主跨420m，2007新型的组合式系杆钢拱桥重庆菜园坝大桥，主跨420m，2007广州新光大桥，主跨428m，2006重庆朝天门大桥，2008，552m宜万铁路万州长江大桥，主跨360m的单拱连续钢桁梁，02年12月开工，2005年6月合龙190米+552米+190米，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥 广珠城际铁路小榄水道特大桥旧金山奥克兰海湾桥西东1936年建成1989年地震中损伤独塔自锚式悬索桥，

28、替代东侧的桁架桥，2002年动工韩国Yeongjong大桥空间缆自锚式悬索桥，分 跨 125-300-125m ，2000独缆自锚式悬索桥，分跨120-300-120m ，1987日本大阪此花大桥马来西亚Seri Saujana 桥斜拉拱桥组合体系，主跨300m，2002马来西亚Seri Wawasan桥主跨168.5m，2003Alameda 桥，主跨130m，1995西班牙的两座城市道路钢拱桥Bach de Roda-Felipe II桥，主跨130m，19951.3 桥梁工程概述1.1.3 3. .5 5 桥梁的发展桥梁的发展桥跨结构继续向大跨发展桥跨结构继续向大跨发展结构型式和构造呈多

29、样化发展结构型式和构造呈多样化发展桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁桥梁CADCAD技术应用更趋广泛技术应用更趋广泛建桥材料向高强、轻质、新功能方向发展建桥材料向高强、轻质、新功能方向发展桥梁建设的基本目标 基本目标是适用、安全、经济、美观。围绕这一基本目标，桥梁技术的发展应表现在： 桥梁具有较大的跨越能力和承载能力； 车辆能安全运行于桥上并使旅客有舒适感； 讲求经济效益，力图降低造价； 考虑结构与环境的协调。 桥梁学科的研究及发展 墩台和基础： 总的说来，在桥梁墩台和基础技术水平方面，我国仅次于日本。日本因修建了较多的海湾、海峡桥及大跨悬索桥、斜拉桥，使其在施工机械、大

30、体积混凝土施工、无人沉箱、设置沉井和地下连续墙等技术方面处于世界领先地位。到了90年代，我国深基础的施工和技术水平仅次于日本，己进入世界先进水平。 材料： 桥梁的发展进程表明，新材料对其发展具有关键性作用。没有材料科学的发展，就不会有长大跨及新桥型的演进。从另一方面看，正是由于材料科学的发展还不满足桥梁科技进步的需要，一些目前己经可以构思、设计的大跨桥梁工程，但因没有理想的材料而难以实现。由此可见，新材料确实是桥梁的物质基础和重要依托。桥梁所用材料主要有两类，一为钢材，另一为混凝土，目前它们都是向高强、轻质、新功能方向发展。下面简介其发展动态。 高性能钢桥梁用钢的历史桥梁用钢的历史，表现出一条

31、低碳钢低合金钢高强度钢高性能钢的发展轨迹。高强度钢高强度钢（High Strength Steel, HSS）在材料韧性和可焊性等方面往往不尽人意高性能钢高性能钢（High Performance Steel, HPS）是一种综合优化了材料力学性能、便于加工制造、适于低温和腐蚀环境、具备较高性价比的桥梁结构用钢。进展进展：美、日、欧洲从20世纪90年代起，开始研究和应用HPS。97年日本“超级钢材”项目，98年中国“新一代钢铁材料重大基础研究 ” HPSHPS材料特征材料特征：化学成分碳、磷、硫含量有显著的减少，增加有利于防腐蚀和耐候稀有元素；力学性能对合金元素进行优化组合，并采用Q&T或热力

32、控制处理（TMCP）技术，生产出同时保持高强度、高韧性和可焊性好的细晶粒结构钢；抗腐蚀和耐候性能通常无需油漆；疲劳性能有待更多试验 混凝土: 高强混凝土 高强混凝土是相对普通强度混凝土而言，其定义的确定并无统一的标准。我国一般把强度等级大于C60级的混凝土称为高强混凝土，大于Cl00级的混凝土称为超高强混凝土；美国ACI363委员会把强度超过4lMPa的混凝土定义为高强混凝土；而前苏联则把500号(相当于48MPa)以上的混凝土称为高强混凝土。高强混凝土具有抗压强度高、抗冲击性能好、耐久性强等优点。因用高强混凝土建造桥梁，不仅可减小梁高、又能减轻梁自重，从而使其跨度增大。据国外资料统计，预应力

33、混凝土桥采用高强混凝土，结构截面尺寸可减小近一半，而构件自重与钢构件相当，可提高经济效益30%40%。日本歧关大桥为748m后张T梁，采用60MP的高强混凝土后，T梁高度降低12.5%，截面积减小13.5%。 混凝土: 高强混凝土 目前，在实验室条件下，我国己能制成C100级凝土，罗马尼亚可制成C170级混凝土，美国己制成C200级混凝土。在铁路桥工程中，我国现浇混凝土等级已达C60C70级，预制的达C80级，如衡广复线江村桥混凝土设计强度达80MPa。在结构工程领域已达C100。 轻质混凝土 凡 用 轻 质 骨 料 配 制 的 混 凝 土 ， 容 重 在1620kN/m3(普通混凝土容重为2

34、324kN/m3)，强度等级在C30C50者称为轻质混凝土。轻质混凝土的骨料主要是以页岩锻烧膨胀而得，其有陶粒型(破碎成粉后制成球锻烧)和非陶粒型(页岩破碎后原状锻烧)。1965年起，日本开始将轻质混凝土用于铁路桥梁制造，如东北本线金山架道桥和总武本线荒川桥，其容重为1620kN/m3，强度等级为40级。 轻质混凝土 我国在南京长江大桥等一些铁路桥中，也采用过轻质混凝土，但使用并不普遍。这主要是轻质混凝土在使用中还存在着一些难以处理的问题。如轻质混凝土自重虽可减轻，但其弹性模量为同等级普通混凝土的5060%、且徐变大，造成应力损失也大。所以也有人认为将混凝土等级提高来减小断面，其效果比轻质混凝

35、土好。这样就出现一种趋向，认为轻质混凝土对中小跨径铁路桥减轻自重、提高抗震效能是有一定效果；但在大跨径铁路桥梁上要成为理想材料，还需作更多的研究。 絮凝混凝土 水下絮凝混凝土可在水中缓慢地自行流平和密实，能进行钢筋密集区、狭窄断面、水下大面积薄板及小体积结构等过去无法施工的水下混凝土工程的施工。其工艺简单，不受水位、季节等的限制。1974年德国首次研制成功专用外加剂，其主要成分是纤维素醚类有机水溶性高分子聚合物的抗分散外加剂。用它拌制的水下絮凝混凝土，在水中浇注时不易因周围水流冲洗而分离，混凝土始终能粘成一体，从而达到不离析的目的。1981年日本三井石油化学工业公司引进德国的技术，并开发了自己

36、的水下不离析混凝土。目前，日本已有十余种抗分散外加剂投放市场，美国、法国等国也都在开发。 碳纤维强化复合材料 1930年代，美国旧金山金门大桥建成时，创下了桥梁史上跨长1280m的世界记录。几经改写，到20世纪末，日本明石海峡桥才将这一记录改成1990m。其中，结构理论的发展和材料强度的提高起了决定性作用。根据目前理论计算，钢悬索桥的极限跨长(指桥跨结构能支承自重的跨度)可达4000m，而到20世纪末，实际所建最大跨长只有其一半。分析表明，若改用碳纤维强化复合材料，悬索桥的极限跨长可比钢悬索桥提高一倍以上。 碳纤维强化复合材料 可以预言，纤维强化复合材料是21世纪桥梁新材料的发展方向。正因如此

37、，许多发达国家都在争相研究、开发。目前，因其成本太高，主要还只用于航天工业，桥梁工程中只是极少量使用。国内现已开展非金属纤维加劲塑料预应力筋的研究。其可作为我国桥梁工程中开展碳纤维强化复合材料研究的起步。纤维加劲材料的研究是21世纪一个重要的研究方向。 材料 总之，我国桥梁所用材料，不论是结构钢材、预应力钢材、混凝土材料，在强度方面都已接近国外先进水平；但在新型高强材料的品种、类型和使用上比国外少，今后要加强这方面的工作。 计算机辅助设计与结构分析系统 CAD技术，即计算机辅助设计技术，自1960年代出现以来，经历近40年的发展，在工程领域取得了长足进步，在桥梁设计中的应用也越来越广泛。现在，

38、桥梁CAD技术的主要内容有如下五部分：结构分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专家系统。桥梁学科科学研究 总之，紧跟世界潮流。半个世纪以来，我国在桥梁建设规模与水平、新材料的开发与应用、新技术的研究与推广、设计理论的研究、计算机技术的应用等各方面均开展了卓有成效的工作，取得了许多重大成果。 建成了一大批具有世界影响的桥梁工程，此处难以全面论及。随着大型跨江、跨海桥梁结构建设需要的日益突出，如桥梁结构抗风、快速交通运输条件下的桥梁动力学结构分析计算、桥梁结构设计分析与工程控制等，对桥梁结构行为理论研究和应用软件的开发与完善等都提出了更高的要求。对桥梁工程的总体把握1.4 涵洞概述涵洞是指在公路

39、工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，设于路基下修筑于路面以下的排水孔道（过水通道），通过这种结构可以让水从公路的下面流过。用于跨越天然沟谷洼地排泄洪水，或横跨大小道路作为人、畜和车辆的立交通道，或农田灌溉作为水渠。涵洞主要由洞身、基础、端和冀墙等，洞口又包括端墙、翼墙或者护坡、截水墙等部分。涵洞是根据连通器的原理，常用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等材料筑成。一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。1.4.1 涵洞概述一般单孔标准跨径小于5米或多孔跨径总长小于8米，以及圆管涵、箱涵、不论孔径、跨径大小，都称为箱涵。桥与涵洞技术上是以跨径为划分标准的。一般5米（不含）以上称桥，以下就称涵洞

40、。但实际上，涵洞与桥梁的主要区别是在于，一般涵洞上有填土，而桥上就直接铺轨道（但仍有道碴）。从侧面看，涵洞就象在路基上挖的孔，而路基在桥梁处就断开了。根据以上说明，可以看出按是否填土来区分，只是通常的，非正式的一种区分方式。从技术上来说，应该按长度来确定。1.4 .2涵洞分类涵洞根据不同的标准，可以分为很多种。1、按建筑材料可分为砖涵、石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵；2、按照构造形式，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵。3、按照填土情况不同分类，涵洞可以分为明涵和暗涵。明涵是指洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。暗涵洞顶有填土，且最小的填土厚度应大于50cm，适用于高路堤及深沟渠处。4、按照孔数分类，可分为单孔、双孔和多孔等。盖板涵 箱涵本课小结： 通过本课的学习要知晓桥梁的分类、各种分类的受力特点。 作业：课后习题 1.p24 7、8、9