橋梁基本知識(shí)

1、一、開篇：一、開篇：v引子：引子：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類的生活節(jié)奏加快，各種橋梁已架設(shè)到祖國的大江南北。“人們?yōu)槭裁匆ㄔ鞓蛄骸?、“橋梁的種類有哪些”、“不同的橋梁有什么作用”、“哪一種橋梁最堅(jiān)固”、“為什么一些橋梁上有橋孔”這些關(guān)于橋的問題正是心中的困惑，設(shè)計(jì)本課的意圖介紹一些淺顯的橋梁知識(shí)，激發(fā)研究橋梁的興趣，培養(yǎng)科技意識(shí)和科學(xué)探索精神。v一座橋就像一條板凳，板凳的橫板就是橋的“梁”，是用來承載上面的負(fù)荷的，板凳的四條腿就是橋的“墩”，是用來把橋梁上的負(fù)荷傳達(dá)到地下的。因?yàn)闃蛄菏强邕^橋孔的，所以橋孔的長度名為橋梁的“跨度”。 二、教學(xué)目標(biāo)二、教學(xué)目標(biāo) 1了解橋梁

2、是由橋面、橋墩、基礎(chǔ)等組成的。2知道拱形橋承受力最大，是最結(jié)實(shí)的一種橋。3了解常見橋的特點(diǎn)，明白不同的橋梁對(duì)工農(nóng)業(yè)和人們生活的重要性。4了解橋梁施工的特點(diǎn)，作好吃苦的心理準(zhǔn)備。三、本課程具體培訓(xùn)內(nèi)容l1. 了解與橋梁工程有關(guān)的基本概念；l2. 學(xué)會(huì)查閱與使用我國交通部制定的橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范； l3. 了解橋梁結(jié)構(gòu)的組成；l4. 了解橋涵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的組成； 了解橋涵下部結(jié)構(gòu)組成； 了解橋涵上部結(jié)構(gòu)的組成；l5. 了解橋面結(jié)構(gòu)的組成； 橋梁基礎(chǔ)及上構(gòu)三維圖橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖四、橋梁的結(jié)構(gòu)知識(shí)四、橋梁的結(jié)構(gòu)知識(shí) l現(xiàn)存最古老的石拱橋趙州橋、農(nóng)村常見的平板石橋、鋼制弓形橋、吊橋。趙州

3、橋的特點(diǎn)是跨度大、橋拱低，50多米長的橋身，卻只有7米多高的拱。所以橋面坡度平緩，車、馬和行人過往方便。其次是單跨敞肩上，各有兩個(gè)小孔。這樣的設(shè)計(jì)，既減輕了橋體的重量，節(jié)省了建筑材料，又減輕了對(duì)橋基的壓力，同時(shí)，對(duì)泄洪大有好處。吊橋與其他橋不同，它的橋上有兩條粗大的主纜繩，能牢牢地固定在地面上，所以，它不但漂亮，引入注目，而且還十分堅(jiān)固。四、橋梁的結(jié)構(gòu)知識(shí)四、橋梁的結(jié)構(gòu)知識(shí)u1、橋梁的組成部分與各部分的作用。u2、橋梁承重結(jié)構(gòu)。u3、基礎(chǔ)及墩臺(tái)。u4、橋面系及附屬。橋梁的組成部分與各部分的作用l一根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨(dú)木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫

4、做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學(xué)名就叫做承重結(jié)構(gòu)。如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設(shè)立一至數(shù)個(gè)木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設(shè)由若干根木梁組成的承重結(jié)構(gòu)，于是便形成了多孔橋。 橋梁的組成部分與各部分的作用l為了防止河岸在承重結(jié)構(gòu)的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結(jié)構(gòu)支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。此時(shí)橋面與承重結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱橋的上部結(jié)構(gòu)。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作橋臺(tái)。橋墩與橋臺(tái)統(tǒng)稱為橋的下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是跨越部分，又稱跨越結(jié)構(gòu)或橋跨結(jié)構(gòu)；

5、下部結(jié)構(gòu)是支承部分，又稱支承結(jié)構(gòu)。橋梁承重結(jié)構(gòu) 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結(jié)構(gòu)就比上面說的要復(fù)雜一點(diǎn)。拿上部結(jié)構(gòu)來說，如果承重結(jié)構(gòu)是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅接梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時(shí)）或預(yù)應(yīng)力混凝土做成。承重結(jié)構(gòu)如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱時(shí)拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結(jié)構(gòu)）上。此時(shí)鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分叫做橋道結(jié)構(gòu)。橋梁承重結(jié)構(gòu)l橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)上方的叫做上承式橋；橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)下方的叫做下承式橋（在兩片（或數(shù)片）主梁之間用縱向的及橫向的桿件，將

6、兩片很薄的主梁聯(lián)成一個(gè)協(xié)性較大的空間結(jié)構(gòu)，以抵抗橫向的及縱向的力（風(fēng)力、車輛搖擺力、線路在曲線上時(shí)的離心力等）。這些聯(lián)結(jié)桿件形成一個(gè)聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，叫做聯(lián)結(jié)系。于是上部結(jié)構(gòu)便擴(kuò)充為四個(gè)部分，即：1橋面；2橋道結(jié)構(gòu)；3承重結(jié)構(gòu)及4聯(lián)結(jié)系?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)l荷載是通過上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)傳遞至下部結(jié)構(gòu)的墩臺(tái)頂面的。為了使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的受力明確（在支點(diǎn)處力的作用位置明確），以便進(jìn)行精確的力學(xué)計(jì)算，同時(shí)為了上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間的連接可靠，必須在上、下部結(jié)構(gòu)之間有一個(gè)保證力的作用位置明確并且連接牢固的支點(diǎn)構(gòu)造，這個(gè)支點(diǎn)構(gòu)造就叫做支座?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)l對(duì)于梁式橋來說，由于荷載和溫度的作用，梁都會(huì)發(fā)生變形。這

7、種變形在支座處有兩種：一種是梁彎曲時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)變形；一種是梁伸縮時(shí)的移動(dòng)變形。 既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉(zhuǎn)動(dòng)變形的支座叫活動(dòng)支座；只允許梁作轉(zhuǎn)動(dòng)變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有一個(gè)固定支座，其余的均為活動(dòng)支座?；顒?dòng)支座的簡圖常用表示；固定支座的簡圖常用表示。 基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)l 橋墩與橋臺(tái)一般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有時(shí)可用鋼做成。承受墩臺(tái)底部壓力的土壤或巖石叫做地基。如果地基具有設(shè)計(jì)需要的足夠的承載力，那么就可將墩臺(tái)身的底面根據(jù)地基承載力的大小和墩臺(tái)穩(wěn)定的需要適當(dāng)擴(kuò)大，直接支承在距地面深度不大的地基上。這個(gè)擴(kuò)大了的部分就叫做擴(kuò)大基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)。如果地基淺層的承載力

8、不足以承受墩臺(tái)身傳下的壓力，則要將基礎(chǔ)下降到一定的深度，直到滿足承載力的需要為止。下降的方法一類叫沉井，一類叫沉樁。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎(chǔ)?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)l 深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)在受力方面的不同之處在于：淺基礎(chǔ)只靠基礎(chǔ)底部面積傳遞壓力；深基礎(chǔ)則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外，還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力，將一部分荷載傳至地基。所以深基礎(chǔ)的承載能力要比淺基礎(chǔ)為大。這樣一來，橋梁的基礎(chǔ)及墩臺(tái)通常就由三個(gè)部分組成： 1支座；2. 墩臺(tái)；3基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)l橋梁工程指橋梁勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)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(gè)分支。橋梁工程學(xué)的

9、發(fā)展主要取決于交通運(yùn)輸對(duì)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(tái)階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時(shí)的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。 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(zhǔn)要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟(jì)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?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v在技術(shù)方面，只是憑經(jīng)驗(yàn)修橋，曾使19世紀(jì)8090年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時(shí)起，正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視

10、，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強(qiáng)度不足而造成的事故顯然大為減少。 二十世紀(jì)以來，公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長橋。基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v橋梁需要大量修建，而人力、物力、財(cái)力有限；于是，不斷提高技術(shù)水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對(duì)結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，已成為時(shí)代的要求。橋梁工程學(xué)主要研究橋渡設(shè)計(jì)，包括選擇橋址，決定橋梁孔徑，考慮通航和線路要

11、求以確定橋面高程，考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋置深度，設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物等；橋式方案設(shè)計(jì)；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗(yàn)；橋梁養(yǎng)護(hù)等方面?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v 在建橋材料方面，以高強(qiáng)、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強(qiáng)度和耐久性。對(duì)于建筑鋼材的脆斷機(jī)理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用，還必須在降低成本以后才有可能。 在橋梁勘察設(shè)計(jì)方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)亦將提出新的

12、要求。在橋式方案設(shè)計(jì)中，將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，借助電子計(jì)算機(jī)選出最佳方案?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，將進(jìn)一步反映在橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中，使橋梁設(shè)計(jì)的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時(shí)代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v 在橋梁施工方面，對(duì)施工組織將充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的管理。在施工技術(shù)中，將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機(jī)具設(shè)備，借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價(jià)。如采用激光測(cè)量控制結(jié)構(gòu)的精確定位；引用自升式水上平臺(tái)克服深水基礎(chǔ)的

13、困難；利用遙控設(shè)備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動(dòng)強(qiáng)度并避免人身危險(xiǎn)；利用高質(zhì)量的焊接技術(shù)，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)工業(yè)化?；A(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v在橋梁養(yǎng)護(hù)維修方面，要求對(duì)既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測(cè)量儀表，如用聲測(cè)法對(duì)結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進(jìn)行測(cè)定；用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu)俾能及早進(jìn)行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的綜合影響下，遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)與美觀的原則，不斷的向前發(fā)展。 基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)v橋梁結(jié)構(gòu)：拱橋式 在豎直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力。拱橋的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因此拱橋?qū)A(chǔ)與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱助下方）與下承式拱橋（橋面在拱肋下方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現(xiàn)代交通工具的拱橋，橋面必須保持一定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承下承式拱橋可做成系桿拱，