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1、第八章第八章 桥隧建筑物桥隧建筑物本章要点：本章要点： 桥梁的作用与分类桥梁的作用与分类 桥梁设计中的基本要求桥梁设计中的基本要求 桥跨结构桥跨结构 桥梁墩台与基础桥梁墩台与基础 隧道构造隧道构造 隧道附属建筑物隧道附属建筑物西南交通大学1 8.1 8.1 铁路桥梁铁路桥梁定义：桥梁是用于定义：桥梁是用于 跨越各种障碍物的空中隧道。跨越各种障碍物的空中隧道。类型：跨谷桥、跨线桥、跨河桥、旱桥。类型：跨谷桥、跨线桥、跨河桥、旱桥。一、桥梁的组成及分类一、桥梁的组成及分类 1.1.组成组成 桥面桥面- -梁上行车部分梁上行车部分上部结构上部结构桥跨桥跨- -跨越结构跨越结构下部结构下部结构桥墩桥墩
2、- -支承桥跨支承桥跨桥台桥台- -支承桥跨支承桥跨支座支座- -支承桥跨支承桥跨墩台基础墩台基础- -埋置于地面以下的结构物埋置于地面以下的结构物桥头锥体桥头锥体- -桥梁与路堤衔接的结构物桥梁与路堤衔接的结构物西南交通大学2桥梁的组成图桥梁的组成图西南交通大学32)2)按用途按用途 2 2、桥梁的分类、桥梁的分类 1) 1)按桥跨结构所用的材料按桥跨结构所用的材料 砖石桥砖石桥- -少采用少采用钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥- -多采用多采用钢桥钢桥- -多采用多采用铁路桥铁路桥公路桥公路桥公铁两用公铁两用西南交通大学43 3）按长度）按长度 小桥小桥 L20mLL20mmL20m大桥大桥 50
3、0 500mL100mmL100m特大桥特大桥 L500mL500m4 4）按桥面所在位置）按桥面所在位置 上承式：桥面在桥跨顶面上承式：桥面在桥跨顶面中承式：桥面在桥跨中间中承式：桥面在桥跨中间下承式：桥面在桥跨下缘下承式：桥面在桥跨下缘西南交通大学55 5）按桥跨结构）按桥跨结构 梁式桥梁式桥 拱桥拱桥刚架桥刚架桥连续梁连续梁 空腹空腹实腹实腹 门式门式 斜腿式斜腿式 悬索桥悬索桥 斜拉桥斜拉桥 简支梁简支梁 组合系组合系西南交通大学6二、桥梁设计基本要求二、桥梁设计基本要求 1 1、关于桥梁设计的几个指标、关于桥梁设计的几个指标 1 1）桥梁全长）桥梁全长桥梁两侧挡蹅墙间的水平距离桥梁两
4、侧挡蹅墙间的水平距离 2 2）跨度）跨度桥跨在两个支承点中心的水平距离桥跨在两个支承点中心的水平距离 3 3）孔径）孔径两桥墩在设计水位处的水平距离两桥墩在设计水位处的水平距离 4 4）净空）净空设计水位至桥底面的垂直高度设计水位至桥底面的垂直高度 西南交通大学72 2、桥桥梁所承受的荷梁所承受的荷载载 主要荷载主要荷载附加荷载附加荷载特殊荷载特殊荷载荷载荷载1 1）主要荷载）主要荷载 恒载恒载经常起作用的，作用点固定不变经常起作用的，作用点固定不变 的荷载。如桥梁自重、土压力的荷载。如桥梁自重、土压力 水压力及浮力等水压力及浮力等活载活载由列车引起荷载。包括列车重量，由列车引起荷载。包括列车
5、重量， 冲击力，离心力等。冲击力，离心力等。西南交通大学82 2）附加荷载：列车制动力、牵引力、横向摆动力、）附加荷载：列车制动力、牵引力、横向摆动力、 风力、水流压力、温度力、冻胀力。风力、水流压力、温度力、冻胀力。3 3）特殊荷载：船只撞击力、地震力等。）特殊荷载：船只撞击力、地震力等。 注：注： 以上各种荷载对桥梁结构物起作用。以上各种荷载对桥梁结构物起作用。 各种荷载不同时对桥梁结构物起作用。各种荷载不同时对桥梁结构物起作用。 各种荷载对结构物的强度、稳定性、刚度影响各种荷载对结构物的强度、稳定性、刚度影响 不同。不同。 在设计中，按最不利的情况对各种荷载进行验在设计中，按最不利的情况
6、对各种荷载进行验 算。算。 西南交通大学9三、桥跨结构基本类型及构造三、桥跨结构基本类型及构造 1 1、梁式结构、梁式结构 1 1）简支梁）简支梁一孔一梁，多采用板式梁与箱形梁。一孔一梁，多采用板式梁与箱形梁。 截面：多为梯形、箱形截面截面：多为梯形、箱形截面 西南交通大学10西南交通大学11西南交通大学12西南交通大学13 受力特点：受力特点： 各梁在构造上各孔相互间不关联，垂直荷载各梁在构造上各孔相互间不关联，垂直荷载 通过桥跨结构传递于墩台，墩台承受竖向力。通过桥跨结构传递于墩台，墩台承受竖向力。 简支梁多用于小跨度桥梁一般简支梁多用于小跨度桥梁一般401/6F1/6为为陡拱陡拱 可用抗
7、压性能好而抗拉性能差的材料建造（如可用抗压性能好而抗拉性能差的材料建造（如 砖石）。砖石）。对对拱脚基拱脚基础础的地的地质质条件要求条件要求较较高。高。 西南交通大学18按拱上结构可分为实腹式、空腹式。按拱上结构可分为实腹式、空腹式。 西南交通大学19按承重可分为上承式、中承式、下承式。按承重可分为上承式、中承式、下承式。 西南交通大学20注：注： 砖石桥：砖石桥： 宝成线：跨度宝成线：跨度3838m m。 成昆线：跨度为成昆线：跨度为5454m m（世界之最）。世界之最）。 湖南黄虎港公路桥：湖南黄虎港公路桥：6060m m。 钢筋混凝土桥：钢筋混凝土桥： 奥地利：泼芬斯铁路大桥奥地利：泼芬
8、斯铁路大桥 跨度跨度200200m m 南斯拉夫：左尔克公路桥南斯拉夫：左尔克公路桥 跨度跨度390390m m 我国丰沙永定河我国丰沙永定河1 1号桥号桥 跨度跨度150150m m 钢桥：钢桥： 美国：新河峡谷大桥美国：新河峡谷大桥 跨度跨度 502 502m m 澳大利澳大利亚亚：悉尼：悉尼钢钢拱拱桥桥 跨度跨度503503m m 西南交通大学213 3、刚架结构、刚架结构 1 1）特点：）特点： 桥跨与桥墩台连为一体，桥墩受力得到改善。桥跨与桥墩台连为一体，桥墩受力得到改善。 桥跨截面可比一般梁式桥小。桥跨截面可比一般梁式桥小。 宜用于深水、陡坡避免高桥墩而建。宜用于深水、陡坡避免高桥
9、墩而建。 铁铁路多用于跨路多用于跨线桥线桥及及栈桥栈桥。2 2）基本类型：）基本类型： 门式门式 西南交通大学22斜腿式斜腿式 注：襄渝注：襄渝线线斜腿斜腿桥桥主跨主跨192192m m。 西南交通大学234 4、组组合系合系结结构构 1 1）类类型型 板桁桥板桁桥- -桁架与梁组合桁架与梁组合拱梁桥拱梁桥- -拱与梁组合拱与梁组合悬索桥悬索桥- -悬索与梁组合悬索与梁组合斜拉桥斜拉桥- -直索与梁组合直索与梁组合西南交通大学24西南交通大学252 2）特点：）特点：悬索桥：用缆索代替桥墩受力其跨度大。现代悬悬索桥：用缆索代替桥墩受力其跨度大。现代悬 索桥桥面梁采用钢桁梁。主缆采用高强索桥桥面
10、梁采用钢桁梁。主缆采用高强 度钢丝束。但其纵横向刚度低，不宜用度钢丝束。但其纵横向刚度低，不宜用 于铁路桥。于铁路桥。 跨度：美国恒比尔大桥跨度：美国恒比尔大桥 1410 1410m m 美国金门大桥美国金门大桥12801280m m 葡萄牙塔古斯大葡萄牙塔古斯大桥桥10131013m m 斜拉桥：新型桥梁，悬索桥的改进型，省去拉锁，斜拉桥：新型桥梁，悬索桥的改进型，省去拉锁， 力的传递环节减少，稳定性增加，整体力的传递环节减少，稳定性增加，整体 受力改善，造型美观。受力改善，造型美观。 西南交通大学26斜拉桥：新型桥梁，悬索桥的改进型，省去拉锁，斜拉桥：新型桥梁，悬索桥的改进型，省去拉锁，
11、力的传递环节减少，稳定性增加，整体力的传递环节减少，稳定性增加，整体 受力改善，造型美观。受力改善，造型美观。 辐射式辐射式竖琴式竖琴式星形星形扇形扇形跨度：加拿大安纳西斯公路大桥跨度：加拿大安纳西斯公路大桥456456m m 阿根廷铁路大桥阿根廷铁路大桥330330m m 西南交通大学271989年建成的黄河公路大桥黄河公路大桥，位于河南开封。全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁，其余31孔为跨径20m的钢筋混凝土T形梁。我国目前最长的简支梁桥。西南交通大学28六库怒江桥六库怒江桥，位于云南六库。采用3跨变截面箱形梁，分跨为8515485m，支点处梁高
12、8.5m，为跨度的1/18，跨中梁高2.8m，为跨度的1/55。桥的造型既强劲有力又纤细美观。我国目前最大跨度预应力混凝土连续梁桥。西南交通大学29赵州桥，位于河北赵县。隋朝大业初年（公元605年左右），由李春所建。石拱桥，净跨径37.02m，宽9.0m，矢高7.23m。在拱圈两肩上各设2个跨度不等的腹拱，既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪，增加美观。比欧洲同类桥梁早1200年。西南交通大学30乌巢大桥，1990年建成，位于河南凤凰县。全长214m、主跨120m的双肋石拱桥。主拱圈由2条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成，拱肋等高变宽，结构轻盈，造型美观。 世界最大跨径的石拱桥。西南
13、交通大学31美国新乔治河大峡谷桥，1976年建成，位于美国弗吉尼亚州。世界上最大跨径的钢桁架拱桥，该桥跨径518m，桥宽22m，桥面在河上高度为268m。结构轻巧优雅，完全没有拱桥沉重笨拙的感觉，风荷载小，是拱桥向大跨发展的方向。西南交通大学32沅陵沅水桥位于湖南沅陵县，全长767.3m，桥宽16m，主孔跨径140m，采用851408542m的四跨不对称预应力混凝土连续刚架，最高桥墩达52.4m。西南交通大学33美国旧金山金门大桥，1935年建成。主跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽25.2m，在相当长的时间内居世界第一。西南交通大学34上海南浦大桥位于上海市南码头，跨越黄浦江
14、连接浦西与浦东，1991年建成。全长8346m，主桥跨径为171423171m，为双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，扇形拉索，主塔高150m，H折线形塔身。西南交通大学35四、桥梁墩台与基础四、桥梁墩台与基础 1 1、桥墩：桥台及基础的作用与结构、桥墩：桥台及基础的作用与结构 1 1）作用：支承作用：支承桥桥跨跨结结构构桥桥墩支承墩支承桥桥跨，跨，桥桥台除支承台除支承 桥桥跨外跨外还还起支起支挡挡台后路基填土，台后路基填土，连续桥连续桥跨跨 与路基的作用。与路基的作用。西南交通大学362 2）顶帽、墩台身、基础。）顶帽、墩台身、基础。 顶帽作用：顶帽作用： a a将桥跨支座的力均匀的传递给墩台
15、身。将桥跨支座的力均匀的传递给墩台身。 b b为养护维修提供工作面。为养护维修提供工作面。 墩台身的作用：墩台身的作用： a a支承桥跨荷载。支承桥跨荷载。 b b支承各种外力。支承各种外力。 基础作用：基础作用： 承受桥跨荷载与墩台自重，并传递于地基。墩承受桥跨荷载与墩台自重，并传递于地基。墩 台的基础一般埋设于地面线以下。基础按施工台的基础一般埋设于地面线以下。基础按施工 特点分为明挖基础、沉井基础、桩基础。特点分为明挖基础、沉井基础、桩基础。 西南交通大学37墩台及基础图墩台及基础图西南交通大学38墩台及基础图（续）墩台及基础图（续）西南交通大学39西南交通大学40西南交通大学418.2
16、 8.2 铁路隧道铁路隧道 铁路隧道是一种修建于地下的工程建筑物。铁路隧道是一种修建于地下的工程建筑物。一、基本技术要求一、基本技术要求 1 1、隧道结构、隧道结构 主主 体体建筑物建筑物附附 属属建筑物建筑物洞身洞身洞门洞门避车洞避车洞防排水设施防排水设施通风设施通风设施西南交通大学422 2、隧道净空、隧道净空隧道净空隧道净空隧道的内轮廓线所包括的空间。隧道的内轮廓线所包括的空间。铁路隧道净空根据隧道建筑物限界与发展而定。铁路隧道净空根据隧道建筑物限界与发展而定。 西南交通大学43二、隧道建设二、隧道建设 步骤：步骤：1 1）开挖：爆破、机械掘进。）开挖：爆破、机械掘进。 2 2）衬砌：拱圈、边墙。）衬砌：拱圈、边墙。 注：我国铁路较长隧道有京原铁路线马岭隧道注：我国铁路较长隧道有京原铁路线马岭隧道 7.032 7.032kmkm。大秦线军都山隧道大秦线军都山隧道8.4608.460kmkm。京京 广线大瑶山隧道广线大瑶山隧道14.29514.295kmkm。西康线秦岭隧西康线秦岭隧 道道18.418.4kmkm。 西南交通大学44
