第九章城市橋梁.ppt

9 1概述 在城市道路 城市鐵路及軌道交通建設(shè)中 為了跨越各種障礙物 如河流 線路等 必須修建各種類型的橋梁 橋梁是城市交通中的重要組成部分 在日常運(yùn)營(yíng)及災(zāi)害破壞情況下的緊急救援中 都起著關(guān)鍵性的作用 9 2橋梁的組成和分類 橋跨結(jié)構(gòu)是在線路中斷時(shí)跨越障礙的主要承載結(jié)構(gòu) 橋墩和橋臺(tái)是支承橋跨結(jié)構(gòu) 并將恒荷載和車輛等活荷載傳至地基的建筑物 通常設(shè)置在橋兩端的稱為橋臺(tái) 橋梁在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺(tái)的支承處設(shè)置的傳力裝置稱為支座 需要傳遞很大的荷載 以及保證橋跨結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變位 9 2 1橋梁的基本組成 一般橋跨結(jié)構(gòu)和支座系統(tǒng)稱為橋跨上部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺(tái)和基礎(chǔ)稱為橋跨下部結(jié)構(gòu) 在橋梁建筑工程中 除了上述基本結(jié)構(gòu)外 根據(jù)需要還常常修筑護(hù)岸 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物等附屬工程 凈跨徑梁式橋 設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩 橋臺(tái) 之間的凈距 拱式橋 每孔拱跨兩個(gè)拱腳截面最低點(diǎn)之間的水平距離 總跨徑多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和 也稱橋梁孔徑 l0 計(jì)算跨徑橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離 l橋梁全長(zhǎng)簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng) 橋梁兩端兩個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻或八字墻后端點(diǎn)之間的距離 L橋梁高度簡(jiǎn)稱橋高 橋面與低水位之間的高差 H1橋下凈空高度設(shè)計(jì)洪水位或計(jì)算通航水位 或橋下行車路面 至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離 H 尺寸和術(shù)語 建筑高度橋上行車路面 或軌頂 標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離 h凈矢高從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點(diǎn)之間的連線的垂直距離 f0計(jì)算矢高從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之間連線的垂直距離 f矢跨比計(jì)算矢高f與計(jì)算跨徑l之比 f l 也稱拱矢度 橋涵標(biāo)準(zhǔn)跨徑0 75m 60m 22種 涵洞用來宣泄路堤下水流的構(gòu)造物 多孔跨徑的全才不到8m和單孔跨徑不到5m的泄水結(jié)構(gòu)物稱為涵洞 9 2 2橋梁的主要類型 按受力方式分 梁式體系 拱式體系 鋼架橋及纜索承重橋 按用途分 城市橋梁 公路橋 鐵路橋 公路鐵路兩用橋 農(nóng)橋 人行橋 運(yùn)水橋及其他專用橋梁 按全長(zhǎng)和跨徑分 特殊大橋 大橋 中橋和小橋 注 國(guó)際上一般認(rèn)為單跨跨徑小于150m屬于中 小橋梁 大于150m即稱為大橋 按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料分 圬工橋 鋼筋混凝土橋 預(yù)應(yīng)力混凝土橋 鋼橋和木橋 按跨越障礙的性質(zhì)分 跨河橋 跨線橋 高架橋和棧橋 按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分 上承式橋 下承式橋和中承式橋 其他分法 修建開合橋 浮橋 漫水橋等 9 3城市橋梁的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn) 一 使用上的要求二 經(jīng)濟(jì)上的要求三 安全上的要求四 美觀上的要求 9 3 1城市橋梁總體規(guī)劃原則和基本設(shè)計(jì)資料 9 3 1 1城市橋梁設(shè)計(jì)基本要求 應(yīng)考慮城市規(guī)劃 近 遠(yuǎn)期交通流量和流向的需要 考慮水文 航運(yùn) 地形 地質(zhì)等 中 小橋橋位宜服從城市道路的走向布置 適應(yīng)城市車輛 行人的流向 流量需要 橋位宜選在河槽較窄 地質(zhì)良好和地基承載力較大的河段 不宜位于河岸有滑坡坍塌之處 橋位上方不得布置架空高壓電力線 9 3 1 1橋位選擇與布置 9 3 2城市橋梁縱 橫斷面設(shè)計(jì)和平面布置 9 3 2 1橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 一 橋梁縱跨徑的確定 對(duì)于一般跨河橋梁 總跨徑可參照水文計(jì)算來確定 橋梁總跨徑必須保證橋下有足夠的排洪面積 二 橋梁的分孔 一般布置 引橋小于主橋 邊跨小于中跨 大 中橋梁的分孔必須根據(jù)使用任務(wù) 橋位處的地形和環(huán)境 河床地質(zhì) 水文等具體情況 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)等多方面的分析比較 才能確定設(shè)計(jì)方案 橋梁縱斷面設(shè)計(jì)包括確定橋梁的總跨徑 橋梁的分孔 橋道的標(biāo)高 主橋橋面和橋頭引道的縱坡以及基礎(chǔ)的埋置深度等 三 橋道標(biāo)高的確定1 流水凈空的確定 梁式橋 梁底一般應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位 包括壅水和浪高 不小于0 50m 高出最高流水水位0 75m 支座底面應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位不小于0 25m 高出最高流水水位不小于0 50m 無鉸拱橋 拱腳允許被設(shè)計(jì)洪水位淹沒 但淹沒深度一般不超過拱圈矢高f0的2 3 并且在任何情況下 拱頂?shù)酌鎽?yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位1 0m 即 f0 1 0 拱腳的起拱線應(yīng)高出最高流冰水位不小于0 25m 2 通航凈空的確定在通航及通行木筏的河流上 必須設(shè)置保證橋下安全通航的通航孔 橋跨結(jié)構(gòu)下緣的標(biāo)高 應(yīng)高出自設(shè)計(jì)通航水位算起的通航凈空高度 四 橋縱坡的確定 橋道標(biāo)高確定后 就可以根據(jù)兩端橋頭的地形和線路要求來設(shè)計(jì)橋梁的縱斷面線型 橋面中心線縱斷面可做成平坡 斜坡和豎曲線 橋頭引道縱坡不宜大于2 5 對(duì)位于混合交通繁忙處的橋段 橋頭引道縱坡不得大于3 縱坡發(fā)生變更的地方應(yīng)按規(guī)定設(shè)置豎曲線 9 3 2 2橋梁橫斷面設(shè)計(jì) 橋面構(gòu)造 包括 行車道鋪裝 排水防水系統(tǒng) 人行道 緣石 欄桿 照明燈具和伸縮縫等 橋梁橫斷面布置 橋梁橫斷面布置的一般要求 下承式 中承式橋的主梁 主桁或拱肋和懸索橋 斜拉橋的索面及塔 可設(shè)置在人行道上或車行道的分隔帶上 一般情況下 橋上不設(shè)綠化帶 橋梁人行道或安全道外側(cè) 必須設(shè)置人行道欄桿 高度1 0 1 2m 橋面橫坡 必須充分重視橋梁車行道排水問題 橋面車行道應(yīng)設(shè)置橫坡 在快速路和主干路橋上 橫坡為2 在次干路和支路橋上 橫坡為1 5 2 人行道應(yīng)設(shè)置1 單向斜向車行道的橫坡 在路緣石旁須設(shè)置足夠數(shù)量的泄水孔 橋面布置 雙車道布置 分車道布置 雙層橋面布置 橋面凈空尺寸的確定 城市以及位于大 中城市近郊的橋梁 起橋面凈空尺寸 應(yīng)結(jié)合城市實(shí)際交通量和今后發(fā)展的要求來確定 橋上機(jī)動(dòng)車道寬 大型汽車或大 小汽車混行 其行車速度大于或等于40km h 每一車道寬度取3 75 行車速度小于40km h 每一車道寬取3 5m 小客車專用線每一車道寬取3 5m 非機(jī)動(dòng)車道的寬度不應(yīng)小于3 0 一條非機(jī)動(dòng)車道的寬度為1m 人行道的寬度為0 75m或1m 大于1m時(shí)按0 5的倍數(shù)增加 其他環(huán)境因素參考下表 9 3 2 3橋梁平面布置 橋梁及橋頭引道與兩端道路的銜接線型應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定 要保持平順 橋梁在平面上宜做成直橋 避免橋梁與河流 或橋下路線斜交 引橋坡度較大或與濱河路相交時(shí) 可適當(dāng)拓展引橋?qū)挾?以增加車道數(shù) 或者修建立體交叉 跨越交通流量較大的濱河路 9 4城市橋梁基本體系 按結(jié)構(gòu)基本體系可分為 梁式橋 拱式橋 剛架橋 懸索橋及組合體系橋等 常用的橋式經(jīng)濟(jì)跨度的范圍見下表 9 4 1梁式體系橋 板橋 右圖為幾種板橋橫截面 9 4 1 1按承重結(jié)構(gòu)的截面形式劃分 現(xiàn)代高架橋道路上采用的各種異形板截面形式 肋梁橋 截面形式 形 形和T形 裝配式肋梁橋 考慮到起重設(shè)備的能力 預(yù)制和安裝的方便 一般采用主梁間距在2 0m以內(nèi)的多梁式結(jié)構(gòu) 箱形梁橋 截面呈一個(gè)或幾個(gè)封閉的箱形梁橋成為箱形梁橋 跨徑大于40m的預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁和連續(xù)梁橋 橫截面大多采用箱形截面 9 4 1 2按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系劃分 簡(jiǎn)支梁橋 簡(jiǎn)支梁橋是建橋?qū)嵺`中使用最廣泛 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單 施工最方便的梁式橋 對(duì)裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋而言 在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理的跨徑約在20m一下 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的最大跨徑已達(dá)76m 但超過50m時(shí) 橋形笨重 也不經(jīng)濟(jì) 我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑在40m一下 連續(xù)梁橋 特點(diǎn) 承重結(jié)構(gòu)不間斷地連續(xù)跨越幾個(gè)橋孔 形成一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu) 下圖 連續(xù)梁橋高度低 而且能節(jié)省鋼筋混凝土數(shù)量 跨徑越大 這種節(jié)省就越顯著 鋼筋混凝土連續(xù)梁跨徑一般不超過25 30m 預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁常用跨徑為40 160m 懸臂梁橋 懸臂梁橋的主體是長(zhǎng)度超過跨徑的懸臂結(jié)構(gòu) 僅一端懸出的稱為單懸臂梁 下圖 兩端均懸出稱為雙懸臂梁 9 4 2拱式體系橋 拱橋的主要優(yōu)點(diǎn) 跨越能力大 能夠就地取材 耐久性好 養(yǎng)護(hù) 維修費(fèi)用少 外形美觀 構(gòu)造較簡(jiǎn)單 拱橋的缺點(diǎn) 水平推力大 為確保拱橋安全 增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量 當(dāng)采用無鉸拱時(shí) 對(duì)基地條件要求高 對(duì)連續(xù)多孔的大 中橋梁 為防止一孔破壞而影響全橋 需采取較復(fù)雜的措施 增加了造價(jià) 上承式拱橋建筑高度較高 使用范圍受到一定的限制 9 4 2 1拱橋的特點(diǎn) 拱橋的主要組成 上部結(jié)構(gòu) 拱圈及其上面的拱上建筑 下部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺(tái)及基礎(chǔ) 9 4 2 2拱橋的組成和分類 拱橋的主要類型 按建橋材料分 圬工拱橋 鋼筋混凝土拱橋及鋼拱橋等 按拱上結(jié)構(gòu)形式分 實(shí)腹式拱橋 a 與空腹式拱橋 b 下圖 按主拱圈所采用的拱軸線的形式分 圓弧拱橋 拋物線拱橋或懸鏈線拱橋等 9 4 3剛架體系橋 剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁 或板和墩臺(tái)整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu) 梁和柱的聯(lián)結(jié)處具有很大的剛性 9 4 3 1剛架橋 T形剛構(gòu)是結(jié)合了剛架橋和多孔靜定懸臂梁橋的特點(diǎn)發(fā)展起來的新穎結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土T形剛構(gòu)橋常用跨徑在40 50m左右 預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)的常用跨徑為60 200m 9 4 3 2T形剛架橋 將T形剛構(gòu)粗厚的橋墩減薄 形成柔性橋墩 使橋墩固結(jié)而形成連續(xù)剛構(gòu)橋 與一般的連續(xù)剛架的區(qū)別在于柔性橋墩的作用 使結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下基本上屬于無推力體系 而上部結(jié)構(gòu)主要具有連續(xù)梁的特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋最大跨徑已達(dá)301m 9 4 3 2連續(xù)剛構(gòu)橋 9 4 4懸索橋 懸索橋上部結(jié)構(gòu)由鋼纜 塔 加勁梁和吊索組成 下部結(jié)構(gòu)由支撐著塔的橋墩 錨固鋼纜的錨碇組成 懸索橋邊跨與主跨之比一般應(yīng)為0 3 0 4 最小可達(dá)0 21 為使橫截面具有良好的抗風(fēng)性能 加勁梁都采用扁平截面 包括 系桿拱橋 桁架拱 多跨梁拱結(jié)構(gòu)等 a 利用梁的受彎與拱的承壓特點(diǎn)組成聯(lián)合結(jié)構(gòu) b 拱置于梁的下方 通過立柱對(duì)梁起輔助支承作用的組合體系 9 4 5組合體系橋 9 4 5 1梁拱組合體系 斜拉橋也是一種由承壓的塔 承彎的梁體與受拉的斜纜相結(jié)合的一種組合體系 9 4 5 2斜拉橋 橋塔的橫向形式 橋塔的縱向形式 9 5城市橋墩 臺(tái)和基礎(chǔ) 單跨橋梁只有橋臺(tái) 多跨橋梁中間需要設(shè)置橋墩來支承上部結(jié)構(gòu) 橋梁墩 臺(tái) 主要由墩 臺(tái) 帽 墩 臺(tái) 身和基礎(chǔ)三部分組成 9 5 1概述 按構(gòu)造分 實(shí)體墩 空心墩 柱式墩 框架墩等 按受力特點(diǎn)分 剛性墩和柔性墩 按施工工藝分 就地砌筑或澆筑橋墩 預(yù)制安裝橋墩 按截面形式分 矩形 圓形 圓端形 尖端性及各種截面組合而成的空心橋墩 9 5 2橋墩的類型與構(gòu)造 橋臺(tái)按形式可劃分為 重力式橋臺(tái) 輕型橋臺(tái) 框架式橋臺(tái) 組合式橋臺(tái)和承拉式橋臺(tái)等 在城市道路中 引橋 引道均采用擋墻 9 5 3橋臺(tái)的類型與構(gòu)造 淺基礎(chǔ) 淺基礎(chǔ)可分為 剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)樁基礎(chǔ) 由樁和承臺(tái)兩個(gè)部分組成 分為 柱樁 摩擦樁 豎直樁和斜樁及樁墩等 沉井基礎(chǔ) 沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物 沉井基礎(chǔ)的埋置深度大 整體性強(qiáng) 穩(wěn)