橋梁工程認知實習(xí)報告

1、橋梁工程認識實習(xí)報告土木建筑工程學(xué)院 摘要：本文從橋梁工程簡介、橋梁基本結(jié)構(gòu)、橋梁施工方法及相關(guān)注意事項等方面介紹本人對橋梁工程的認知，主要以盧溝橋及其附近的兩座橋、城鐵西直門橋、慈獻寺橋為代表介紹橋梁工程。關(guān)鍵詞：橋梁工程 梁式橋 拱式橋 剛架橋 吊橋 組合體系橋前言橋梁工程，指橋梁勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的一個分支。橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設(shè)臺階。自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標(biāo)準要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大

2、經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這一要求。橋梁不僅是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟實力、科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)力發(fā)展等綜合國力的體現(xiàn)，而且是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟、歷史、人文等社會發(fā)展的標(biāo)志性建筑，可以說橋梁是社會歷史發(fā)展的一座不朽的豐碑?；仡欉^去，展望未來，我國廣大橋梁工程技術(shù)與科學(xué)工作者將不斷面臨著設(shè)計和建造新穎、復(fù)雜橋梁的光榮而艱巨的任務(wù)。通過本次實習(xí)，我們有所收獲，這對于我們以后選擇專業(yè)方向有著十分重要的作用。實習(xí)目的1、通過參觀各類橋梁，加強對橋梁的認識，了解橋梁的總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)布置等特點 。2、通過

3、實習(xí)，了解橋梁工程施工工藝，熟悉橋梁構(gòu)造，了解各類橋梁的特性及應(yīng)用。 3、通過實習(xí),將所學(xué)理論知識與實踐知識相結(jié)合，同時為以后的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。實習(xí)時間：2011年4月10日實習(xí)地點：盧溝橋 城鐵西直門 慈獻寺橋?qū)嵙?xí)內(nèi)容1、橋梁的基本組成部分圖1-1跨河橋圖示圖1-1表示一座橋梁的概貌。從圖中可見，橋梁一般由以下幾部分組成：橋跨結(jié)構(gòu)（或稱橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)）它是在線路遇到障礙（如河流、山谷）而中斷時，跨越這類障礙的主要承載結(jié)構(gòu)。橋墩、橋臺（統(tǒng)稱下部結(jié)構(gòu)）它是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛活載傳至地基的建筑物。橋臺設(shè)在橋梁兩端，橋墩則在兩橋臺之間。橋墩的作用是支承橋跨結(jié)構(gòu)；而橋臺除了起支承橋

4、跨結(jié)構(gòu)的作用外，還要與路堤銜接，并防止路堤滑塌。為保護橋臺和路堤填土，橋臺兩側(cè)常建一些防護和導(dǎo)流工程。墩臺基礎(chǔ)它是使橋上全部荷載傳至地基的底部奠基的結(jié)構(gòu)部分?；A(chǔ)工程在整個橋梁工程施工中是比較困難的部位，而且常常需要在水中施工，因而遇到的問題也很復(fù)雜。在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩、橋臺的支承處所設(shè)置的傳力裝置，稱為支座，它不僅要傳遞很大的荷載，并且要保證橋跨結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變位。在路堤與橋臺銜接處，一般還在橋臺兩側(cè)設(shè)置石砌的錐形護坡，以保證迎水部分路堤邊坡的穩(wěn)定。2、橋梁的主要類型梁式橋梁式體系是古老的結(jié)構(gòu)體系。梁式橋結(jié)構(gòu)是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)圖2（）。由于外力（恒載和活載）的作用方向與承

5、重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，故與同樣跨徑的其他結(jié)構(gòu)體系相比，梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，通常需用抗彎能力強的材料（鋼、木、鋼筋混凝土等）來建造。為了節(jié)約鋼材和木料（木橋使用壽命不長，除戰(zhàn)備需要或臨時性橋梁外，一般不宜采用），目前在公路上應(yīng)用最廣的是預(yù)制裝配式的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土圖2梁式橋圖示簡支梁橋。這種梁橋的結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，對地基承載力的要求也不高，其常用跨徑在以下。當(dāng)跨度較大時，為了達到經(jīng)濟省料的目的，可根據(jù)地質(zhì)條件等修建懸臂式或連續(xù)式的梁橋圖2（）。對于很大的跨徑，以及對于承受很大荷載的特大橋梁可建造鋼橋圖-2(d)。拱式橋拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，橋墩或橋

6、臺將承受水平推力（圖3）。同時，這種水平推力將顯著抵消荷載所引起在拱圈（或拱肋）內(nèi)的彎矩作用。因此，與同跨徑的梁相比，拱的彎矩和變形要小得多。鑒于拱橋的承重結(jié)構(gòu)以受壓為主，通常就可用抗壓能力強的圬工材料（如磚石、混凝土）和鋼筋混1-3 拱式橋圖示凝土等來建造。拱橋的跨越能力很大，外形也較美觀，在條件許可的情況下，修建圬工拱橋往往是經(jīng)濟合理的。但為了確保拱橋能安全使用，下部結(jié)構(gòu)和地基必須能經(jīng)受住很大水平推力的不利作用。剛架橋4剛架橋圖示剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁或板和立柱或豎墻整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)，梁和柱的連接處具有很大的剛性（圖4）。在豎向荷載作用下，梁部主要受彎，而在柱腳處也具有水平反力圖

7、4（），其受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間。因此，對于同樣的跨徑，在相同的荷載作用下，剛架橋的跨中正彎矩要比一般梁橋的小。根據(jù)這一特點，剛架橋跨中的建筑高度就可以做得較小。在城市中當(dāng)遇到線路立體交叉或需要跨越通航江河時，采用這種橋型能盡量降低線路標(biāo)高以改善縱坡并能減少路堤土方量。當(dāng)橋面標(biāo)高已確定時，能增加橋下凈空。剛架橋的缺點是施工比較困難。吊橋圖5吊橋傳統(tǒng)的吊橋均用懸掛在兩邊塔架上的強大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)（圖5）。在豎向荷載作用下，通過吊桿使纜索承受很大的拉力，通常就需要在兩岸橋臺的后方修筑非常巨大的錨碇結(jié)構(gòu)。吊橋也是具有水平反力（拉力）的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代的吊橋上，廣泛采用高強度鋼絲編制的鋼纜，以充分

8、發(fā)揮其優(yōu)異的抗拉性能，因此結(jié)構(gòu)自重較輕，就能以較小的建筑高度跨越其他任何橋型無與倫比的特大跨度，其經(jīng)濟跨徑在以上。吊橋的另一特點是：成卷的鋼纜易于運輸，結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)件較輕，便于無支架懸吊拼裝。現(xiàn)代吊橋通常由橋塔、錨碇、纜索、吊桿、加勁梁及索鞍等主要部分組成，如圖5所示。橋塔承受纜索通過索鞍傳來的垂直荷載和水平荷載以及加勁梁支承在塔身上的反力，并將各種荷載傳遞到下部的塔墩和基礎(chǔ)。橋塔同時還受到風(fēng)力與地震的作用。橋塔的高度主要由垂跨比確定。已建成的大跨度吊橋中大多數(shù)橋塔采用鋼結(jié)構(gòu)，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土和爬模技術(shù)的發(fā)展，造價經(jīng)濟的混凝土橋塔已有發(fā)展的趨勢。錨碇是主纜的錨固體。錨碇將主纜中的拉力傳遞給地基

9、基礎(chǔ)。通常采用的有重力式錨碇和隧洞式錨碇。重力式錨碇依靠巨大的自重來抵抗主纜的垂直分力，水平分力則由錨碇與地基之間的摩阻力或嵌固阻力來抵抗。隧洞式錨碇則是將主纜中的拉力直接傳遞給周圍的基巖。主纜（又稱纜索）是吊橋的主要承重構(gòu)件，除承受自身恒載外，主纜本身又通過索夾和吊索承受活載和加勁梁（包括橋面）的恒載。除此之外，主纜還承擔(dān)一部分橫向風(fēng)載，并將它直接傳遞到橋塔頂部。主纜有鋼絲繩鋼纜和平行線鋼纜等，由于平行線鋼纜彈性模量高，空隙率低，抗銹性能好，因此大跨度吊橋的主纜都采用這種形式。現(xiàn)代吊橋的主纜多采用直徑的高強度鍍鋅鋼絲制成。設(shè)計中一般將主纜設(shè)計成二次拋物線的形狀。吊索是將活載和加勁梁的恒載傳遞

10、到主纜的構(gòu)件。吊索的布置形式有垂直式和傾斜式等，其上端與索夾相連，下端與加勁梁連接。吊索宜用有繩芯的鋼絲繩制作，其組成可以是一根、二根或四根一組，也可采用平行鋼絲。加勁梁的主要功能是提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形。加勁梁在橫向風(fēng)力等作用下也要承擔(dān)部分荷載。長大吊橋的加勁梁均為鋼結(jié)構(gòu)，一般采用桁架形式或箱梁形式。目前看來預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁僅適用于跨徑以下的吊橋。鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件，通過它可以使主纜中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均勻地傳到塔頂或錨碇的支架處。鞍座可以分為塔頂鞍座，設(shè)置在橋塔頂部，將主纜荷載傳到塔上；錨固鞍座（亦稱擴展鞍座），設(shè)置在錨碇的支架處，主要目的是

11、改變主纜索的方向，把主纜的鋼絲繩股在水平及豎直方向分散開來，并把它們引入各自的錨固位置。組合體系橋圖6形剛構(gòu)和連續(xù)剛構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點，由幾個不同受力體系的結(jié)構(gòu)組合而成的橋梁稱為組合體系橋。形剛構(gòu)和連續(xù)剛構(gòu)（圖6）都是由梁和剛架相結(jié)合的體系。它們是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用懸臂施工法而發(fā)展起來的一種新體系。結(jié)構(gòu)的上部梁在墩上向兩邊采用平衡懸臂施工，首先形成一個字形的懸臂結(jié)構(gòu)：相鄰的兩個形懸臂在跨中可用剪力鉸或跨徑較小的掛梁連成一體，即稱為帶鉸或帶掛梁的形剛構(gòu)圖6（）、（）。如結(jié)構(gòu)在跨中采用預(yù)應(yīng)力筋和現(xiàn)澆混凝土區(qū)圖段連成整體，即為連續(xù)剛構(gòu)圖6（）。由于采用懸臂施工法，施工機具簡便，施工快速，又因結(jié)構(gòu)

12、在懸臂施工時的受力狀態(tài)與使用狀態(tài)下的受力狀態(tài)基本一致，所以省料、省工、省時，這使構(gòu)和連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍得到了迅猛發(fā)展。梁、拱組合體系（圖7），這類體系中有系桿拱、桁架拱、多跨拱梁結(jié)構(gòu)等。它們利用梁的受彎與拱的承壓特點組成聯(lián)合結(jié)構(gòu)。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，因梁體內(nèi)可儲備巨大的壓力來承受拱的水平推力，使這類結(jié)構(gòu)既具有拱的特點，而又非推力結(jié)構(gòu)，對地基要求不高。這種結(jié)構(gòu)施工比較復(fù)雜，一般用于城市跨河橋上。圖1-8 斜拉橋概貌圖7 梁拱組合體系斜拉橋（圖8），它是由承壓的塔、受拉的索與承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系。主要承重的主梁，由于斜拉索將主梁吊住，使主梁變成多點彈性支承連梁工件，由此減少主梁截

13、面增加橋跨跨徑。斜拉橋構(gòu)想起源于世紀，限于材料水平，建成不久即被淘汰。世紀中葉，出現(xiàn)了高強鋼絲、正交異性鋼板梁和電子計算機，斜拉橋這種形式又蓬勃發(fā)展起來。其剛度大，造價低，很快在世界上推廣，且跨度愈來愈大，已建成的日本橋跨徑達。從經(jīng)濟上看，可以做吊橋也可做斜拉橋時，斜拉橋總是經(jīng)濟的。因斜拉橋與吊橋比，它是一種自錨體系，不需昂貴的地錨基礎(chǔ)；防腐技術(shù)要求比吊橋低，從而降低索防腐費用；剛度比吊橋好，抗風(fēng)能力也比吊橋好；可用懸臂施工工藝，施工不妨礙通航；鋼束用量比吊橋少。3、橋梁的其他分類簡述除了上述按受力特點分成不同的結(jié)構(gòu)體系外，人們還習(xí)慣地按橋梁的用途、大小規(guī)模和建橋材料等其他方面來進行分類。1、

14、按用途來劃分，有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、運水橋（渡槽）及其他專用橋梁（如通過管路、電纜等）。2、按橋梁全長和跨徑的不同，分為特殊大橋、大橋、中橋和小橋。公路工程技術(shù)標(biāo)準規(guī)定的大、中、小橋劃分標(biāo)準如表。表橋梁分類多孔橋全長（）單孔跨徑（）橋梁分類多孔橋全長（）單孔跨徑（）特大橋小橋大橋涵洞中橋3、按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料劃分，有圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋和木橋等。4、按跨越障礙的性質(zhì)，可分為跨河橋、跨線橋（立體交叉）、高架橋和棧橋。5、按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分為上承式橋、下承式橋和中承式橋。橋面布置在主要承重結(jié)構(gòu)之上者稱為上承式橋。橋面布置在承重結(jié)構(gòu)之下的稱為

15、下承式橋。橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)高度中間的稱為中承式橋。4、實點分析盧溝橋介紹：盧溝橋（Lugou Bridge）亦作蘆溝橋，在北京市西南約15千米處豐臺區(qū)永定河上。因橫跨盧溝河（即永定河）而得名，是北京市現(xiàn)存最古老的石造聯(lián)拱橋。盧溝橋全長266.5米，寬7.5米，最寬處可達9.3米。有橋墩十座，共11個橋孔，整個橋身都是石體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵部位均有銀錠鐵榫連接，為華北最長的古代石橋。結(jié)構(gòu)：盧溝橋采用下承式拱形結(jié)構(gòu)，全橋有11個涵洞，并有10個墩臺，此橋的受力路線明確，橋面所受荷載傳遞到拱肋，再有拱肋傳遞到墩臺，最后由墩臺傳遞至基礎(chǔ)。兩側(cè)墩臺：右側(cè)橋墩左側(cè)橋墩通過觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)盧溝橋兩側(cè)的墩臺布置是

16、不相同的，有照片觀察方向看，右側(cè)的墩臺與橋身垂直，且墩臺的強度較小，規(guī)模不大，而左側(cè)墩臺在尺寸上要大于右側(cè)墩臺，且墩臺與橋身不垂直，棱角一側(cè)正對河面。這種布置的原因是水流方向由左至右，水流對左側(cè)橋墩的沖刷較嚴重，故左側(cè)橋墩須有較大的強度，此外，墩臺棱角一側(cè)正對河面可以起到分流作用，從而減少水流對橋身的沖刷作用。另外，考慮到北方天氣在冬天較寒冷，河面易結(jié)冰，而在初春時冰面融化會隨水流一起流動，會對橋身有一定沖擊，此時，橋梁的棱角就具有破冰作用，從而減小冰對橋體的破壞。鐵路桁架橋介紹：此橋位于盧溝橋東側(cè)，整個橋梁采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，屬于鐵路橋梁，此橋跨度約為300米左右。結(jié)構(gòu)：此橋采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，橋面

17、所受荷載通過桁架傳遞至橫梁，隨后又衡量傳遞至縱梁，最后通過縱梁傳遞至橋墩和基礎(chǔ)。本橋采用簡支梁為主梁，兩端采用固定鉸或活動鉸銜接，桁架節(jié)點處采用焊接?？v梁與橫梁的銜接組合石橋介紹：此橋位于盧溝橋以西，跨度與以上的鐵路橋大致相等，本橋?qū)儆诮M合橋，采用了拱橋與梁式橋的基本結(jié)構(gòu)，對其進行組合就形成此橋。結(jié)構(gòu)：此橋左半橋采用下承式拱形結(jié)構(gòu)，右半橋采用梁式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)的受力方式有著明顯的差異，由此，我們可以推斷此橋原先為橋面較窄的梁橋或拱橋，后來為了加強該橋的通行能力，在原有橋面基礎(chǔ)上擴建另一部分橋梁，但后建的橋采用另一種結(jié)構(gòu)形式，最終形成了一座新橋。城鐵西直門橋介紹：連續(xù)梁此橋位于西直門，屬于城鐵專用橋

18、梁，跨度較長，處于城市中心，對當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊戄^大。主梁形式：主梁采用簡支梁形式，部分地點采用連續(xù)梁形式，簡支梁的主要優(yōu)勢在于施工快速，后期維護簡便，缺點在于梁內(nèi)的彎矩較大，而連續(xù)梁與簡支梁恰恰相反，施工較慢，后期難以維護，但受力比較合理。隔聲措施：全聲屏障由于橋梁位于市中心，橋梁途經(jīng)多處居民區(qū)，必須設(shè)置隔聲措施，本橋在城鐵出口處設(shè)置了全聲屏障，防止城鐵運行時的噪聲傳播。此外，在途經(jīng)居民區(qū)時設(shè)有半聲屏障以減小噪聲。另外，此橋的橋面采用混凝土澆灌而成，這也是為了減小噪聲。減震措施：為了達到抗震要求承受城鐵運行時產(chǎn)生的震動，本橋在橋梁支座處設(shè)置了抗震螺栓，這使本橋的抗震性能大大提高。主梁排氣孔：為了防止主梁內(nèi)氣體熱脹冷縮破壞主梁，梁的側(cè)面打了兩個排氣孔用以排出氣體。排氣孔慈獻寺橋介紹：慈獻寺橋位于高粱橋街，北京交大校門前，采用兩跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，該橋跨度較小，屬于城市公路橋梁，具有抗震設(shè)計及相應(yīng)的減震措施。實習(xí)總結(jié)通過這次橋梁實習(xí)，使我對橋梁的結(jié)構(gòu)與施工有了一次比較全面的感性認識。在老師耐心地講解和仔細查找各方面資料下，自己更加深入地了解了橋