土木工程概論第6章橋梁工程

1、u什么是橋梁什么是橋梁是指供鐵路、道路、管道、是指供鐵路、道路、管道、渠道等交通運(yùn)輸線路跨越水體或山谷的工程渠道等交通運(yùn)輸線路跨越水體或山谷的工程構(gòu)筑物。構(gòu)筑物。u橋梁的原始雛形橋梁的原始雛形 獨(dú)木橋、浮橋和石獨(dú)木橋、浮橋和石拱。拱。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，橋梁的隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，橋梁的跨越能力越來越強(qiáng)，功能與構(gòu)造形式也越來跨越能力越來越強(qiáng)，功能與構(gòu)造形式也越來越多樣化。越多樣化。 橋梁的組成橋梁的組成u橋梁的組成橋梁的組成：上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ) 橋 長(zhǎng)跨 徑橋 臺(tái)基 礎(chǔ)橋 墩橋 臺(tái)基 礎(chǔ)基 礎(chǔ)跨 徑上 部 結(jié) 構(gòu)下 部 結(jié) 構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)中一般考

2、慮以下荷載的作用：橋梁設(shè)計(jì)中一般考慮以下荷載的作用：(1) 恒載：橋自重、高欄、橋面等的重量。 (2) 活載：汽車、列車等交通荷載、人群荷載。 (3) 沖擊力：交通工具的沖擊。 (4) 風(fēng)載：作用于橋梁、汽車、列車的風(fēng)。 (5) 離心力；在曲線橋的情況下，列車的離心力。 (6) 制動(dòng)作用：列車、汽車緊急剎車的作用。 (7) 溫度作用：由于溫度變化構(gòu)件伸縮受到限制產(chǎn)生的內(nèi)力。 (8) 地震作用：地震引起的慣性作用。 (9) 雪載：在積雪較多的地區(qū)予以考慮。 按使用性分類：按使用性分類：公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、機(jī)公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、機(jī)耕橋、過水橋等耕橋、過水橋等按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式

3、分類：梁橋、板橋梁橋、板橋 、拱橋、拱橋 、剛構(gòu)橋、剛構(gòu)橋 、斜、斜拉橋、懸索橋拉橋、懸索橋 6.1 橋梁的分類橋梁的分類按跨徑大小和多跨總長(zhǎng)分類：按跨徑大小和多跨總長(zhǎng)分類：小橋、中橋、大橋、小橋、中橋、大橋、特大橋等特大橋等按行車道位置分類按行車道位置分類：上承式橋、中上承式橋、中承式承式橋橋 、下承式下承式橋橋 按使用年限分類按使用年限分類：永久性橋、半永久性橋永久性橋、半永久性橋 、臨時(shí)臨時(shí)橋橋 按材料分類按材料分類：木橋、圬工橋木橋、圬工橋 、鋼筋混凝土鋼筋混凝土橋、鋼橋橋、鋼橋 6.2 橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)6.2.1 橋梁總體規(guī)劃的任務(wù)和重點(diǎn)橋梁總

4、體規(guī)劃的任務(wù)和重點(diǎn)6.2.2 橋梁工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋梁工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6.3 橋梁的結(jié)構(gòu)形式橋梁的結(jié)構(gòu)形式 (1) (1) 梁式橋梁式橋 梁式橋是一種最簡(jiǎn)單常用的橋梁上部結(jié)構(gòu)形梁式橋是一種最簡(jiǎn)單常用的橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，用于中小跨徑橋梁。主梁常用斷面形式式，用于中小跨徑橋梁。主梁常用斷面形式有有I I型、型、T T型、箱型和板梁等。型、箱型和板梁等。 概念：在豎向移動(dòng)式荷載作用下無水平反力的概念：在豎向移動(dòng)式荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系。受力特點(diǎn)：梁作為受彎構(gòu)件受力特點(diǎn)：梁作為受彎構(gòu)件由梁跨兩端支座（橋墩或橋由梁跨兩端支座（橋墩或橋臺(tái)）支撐著。臺(tái)）支撐著。工字形斷面(鋼及鋼筋混凝土梁）(a

5、)(b)T形斷面(鋼筋混凝土梁) (c)箱形斷面（鋼及鋼筋混凝土梁） （d)板梁（鋼筋混凝土梁）主梁斷面主梁斷面連續(xù)桁架梁橋。連續(xù)桁架梁橋。支承在三個(gè)支點(diǎn)支承在三個(gè)支點(diǎn)以上的橋梁。以上的橋梁。簡(jiǎn)支梁橋簡(jiǎn)支梁橋伸臂梁橋伸臂梁橋(a)簡(jiǎn)支梁(b)多跨連續(xù)梁(c)多跨靜定梁梁式橋的支撐條件梁式橋的支撐條件1957年建成年建成,是是中國(guó)中國(guó)在萬里在萬里長(zhǎng)江長(zhǎng)江上修建的第一座鐵路、上修建的第一座鐵路、公路兩用橋梁。全橋總長(zhǎng)公路兩用橋梁。全橋總長(zhǎng)1670米，其中正橋米，其中正橋1156米，米，北岸引橋北岸引橋303米，南岸引橋米，南岸引橋211米。從基底至公路橋米。從基底至公路橋面高面高80米，下層為雙線

6、鐵路橋，寬米，下層為雙線鐵路橋，寬14.5米，兩列火米，兩列火車可同時(shí)對(duì)開。橋身為三聯(lián)連續(xù)橋梁，每聯(lián)車可同時(shí)對(duì)開。橋身為三聯(lián)連續(xù)橋梁，每聯(lián)3孔，孔，共共8墩墩9孔。每孔跨度為孔。每孔跨度為128米。米。 1969年建成年建成,是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造、施工并是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造、施工并使用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁，屬于使用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁，屬于連續(xù)鋼桁梁雙層橋。全長(zhǎng)包括引橋在內(nèi)，鐵連續(xù)鋼桁梁雙層橋。全長(zhǎng)包括引橋在內(nèi)，鐵路部分為路部分為6772m，公路部分為，公路部分為4589m。該橋鐵路部分全長(zhǎng)該橋鐵路部分全長(zhǎng)7675.4m，公路部分公路部分4215.9m，最大跨度，最大跨度為為2

7、16m。屬于。屬于。216m（2 2）拱式橋）拱式橋概念：拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，它在橋概念：拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，它在橋面豎向移動(dòng)荷載作用下橋墩或橋臺(tái)要承受水面豎向移動(dòng)荷載作用下橋墩或橋臺(tái)要承受水平推力，同時(shí)，這種推力將顯著抵消在拱圈平推力，同時(shí)，這種推力將顯著抵消在拱圈中引起的彎矩，使拱圈承受的主要是壓力，中引起的彎矩，使拱圈承受的主要是壓力，故通常可采用抗壓能力強(qiáng)的圬工材料故通?？刹捎每箟耗芰?qiáng)的圬工材料( (如石、如石、磚、混凝土磚、混凝土) )建造。建造。趙州橋座落在河北省南部的洨河上，洨趙州橋座落在河北省南部的洨河上，洨河流經(jīng)趙縣。由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建河流經(jīng)趙縣。由著名匠師

8、李春設(shè)計(jì)和建造，距今已有造，距今已有1400年的歷史，是當(dāng)今世年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。石拱橋。湖南長(zhǎng)沙湘江雙曲拱橋。湖南長(zhǎng)沙湘江雙曲拱橋。主拱圈橫截面是由一個(gè)或主拱圈橫截面是由一個(gè)或數(shù)個(gè)小拱組成的。主拱圈數(shù)個(gè)小拱組成的。主拱圈在縱向及橫向均呈曲線形。在縱向及橫向均呈曲線形。拱橋的主要優(yōu)點(diǎn)拱橋的主要優(yōu)點(diǎn)材料就地取材，材料就地取材，與鋼橋和鋼筋混凝與鋼橋和鋼筋混凝土梁式橋相比，可土梁式橋相比，可節(jié)省大量的鋼材和節(jié)省大量的鋼材和水泥。水泥。能耐久，養(yǎng)護(hù)、能耐久，養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用少。維修費(fèi)用少。外形美觀外形美觀拱橋的承重方式拱橋的承重

9、方式：橋面布置在主要承重構(gòu)件之上。：橋面布置在主要承重構(gòu)件之上。 ：橋面在橋跨結(jié)構(gòu)的高度中間：橋面在橋跨結(jié)構(gòu)的高度中間武漢晴川大橋位于漢江與長(zhǎng)江的交匯處，連武漢晴川大橋位于漢江與長(zhǎng)江的交匯處，連接漢口的中山大道和漢陽鐵門關(guān)，主橋?yàn)橄陆訚h口的中山大道和漢陽鐵門關(guān)，主橋?yàn)橄鲁惺戒摴軣o鉸拱橋，工程全長(zhǎng)承式鋼管無鉸拱橋，工程全長(zhǎng)2147.5米米,凈跨凈跨280米。米。 ：橋面布置在承重結(jié)構(gòu)之下。：橋面布置在承重結(jié)構(gòu)之下。橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩整結(jié)，即剛性連接。(rigid connection)橋墩與橋橋墩與橋跨剛性連跨剛性連接接概念：是梁和柱（或豎墻）整體結(jié)合的橋梁結(jié)構(gòu)。1、在豎向移動(dòng)荷載作用下，梁部主要受

10、彎，柱腳處有水平推力。受力特點(diǎn)：2、受力狀態(tài)介于梁式橋和拱橋之間。Hv 類型T形剛架橋，便于施形剛架橋，便于施加預(yù)應(yīng)力，加掛梁后，加預(yù)應(yīng)力，加掛梁后，跨度很大?？缍群艽?。連續(xù)剛架橋連續(xù)剛架橋.有較好有較好的抗震性能。的抗震性能。斜腿剛架橋。造型斜腿剛架橋。造型輕巧美觀。輕巧美觀。掛梁掛梁建于建于1997年。橋面有年。橋面有6車道，總寬車道，總寬33m，主跨，主跨270m由由上下行兩座單橋組成。主航道橋?yàn)榭鐝缴舷滦袃勺鶈螛蚪M成。主航道橋?yàn)榭鐝?88m 的鋼箱的鋼箱梁懸索橋。位于廣東東莞和番禺市之間跨越珠江的梁懸索橋。位于廣東東莞和番禺市之間跨越珠江的公路大橋，全橋長(zhǎng)公路大橋，全橋長(zhǎng)3618m。該

11、橋建于該橋建于1997年。主跨年。主跨270m，屬于連續(xù)剛架橋。主跨跨徑世界第一。，屬于連續(xù)剛架橋。主跨跨徑世界第一。該橋是一座建于風(fēng)景區(qū)的預(yù)應(yīng)力混凝土該橋是一座建于風(fēng)景區(qū)的預(yù)應(yīng)力混凝土V形墩剛架橋。主跨和分孔為形墩剛架橋。主跨和分孔為67.5m95m67.5m,主孔懸臂長(zhǎng)主孔懸臂長(zhǎng)27.5m，掛梁長(zhǎng)，掛梁長(zhǎng)40m，斜腿傾角，斜腿傾角45o，長(zhǎng)，長(zhǎng)12m。整座橋型線條流暢，。整座橋型線條流暢，輕巧別致，橋景相融。輕巧別致，橋景相融。（4 4）斜拉橋）斜拉橋斜拉橋主要由塔、主梁和斜拉鋼索組成。斜拉橋斜拉橋主要由塔、主梁和斜拉鋼索組成。斜拉橋一般為雙塔，有時(shí)也可采用單塔；絕大多數(shù)橋塔是一般為雙塔，

12、有時(shí)也可采用單塔；絕大多數(shù)橋塔是豎向的，極少數(shù)為斜立。斜拉橋的跨度一般介于懸豎向的，極少數(shù)為斜立。斜拉橋的跨度一般介于懸索橋和桁架橋之間，通常為鋼梁或鋼筋混凝土梁。索橋和桁架橋之間，通常為鋼梁或鋼筋混凝土梁。 輻射形豎琴形扇形來賓紅水河，位于廣西紅水河，是我國(guó)修建的第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋。來賓紅水河，位于廣西紅水河，是我國(guó)修建的第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋。全長(zhǎng)全長(zhǎng)398，主跨，主跨489648(），索型采用雙塔豎琴型。），索型采用雙塔豎琴型。三臺(tái)涪江橋位于四川省三臺(tái)縣跨越涪江。全橋共孔，全長(zhǎng)。該三臺(tái)涪江橋位于四川省三臺(tái)縣跨越涪江。全橋共孔，全長(zhǎng)。該橋主橋?yàn)殡p塔混凝土斜拉橋，其孔跨為橋主

13、橋?yàn)殡p塔混凝土斜拉橋，其孔跨為(）。，橋面總寬）。，橋面總寬(車行道及兩側(cè)人行道各）。斜拉索為扇形雙索面體車行道及兩側(cè)人行道各）。斜拉索為扇形雙索面體系。系。構(gòu)造要求構(gòu)造要求一般為三孔，中孔為主孔，邊孔跨度通常為中孔的0.250.5倍（多在0.4倍左右）。若為兩孔，其跨度比值為0.51.0，常在0.8 0.9之間。索面根據(jù)橋?qū)捄兔烙^要求可為雙索或單索面。重慶石門橋位于重慶市沙坪壩，跨越嘉陵江，全長(zhǎng)重慶石門橋位于重慶市沙坪壩，跨越嘉陵江，全長(zhǎng)716。主橋?yàn)?。主橋?yàn)?00230(）單索面獨(dú)塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋面全寬單索面獨(dú)塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋面全寬25.5，設(shè)車道。墩高約，設(shè)車道。墩高約5

14、0，塔柱自橋面以上高塔柱自橋面以上高113，塔總高約，塔總高約163。拉索采用平行索布置。拉索采用平行索布置。濟(jì)南黃河公路橋位于山東省濟(jì)南市北郊，濟(jì)南黃河公路橋位于山東省濟(jì)南市北郊，大橋全長(zhǎng)大橋全長(zhǎng)2033.44，其中主橋長(zhǎng)，其中主橋長(zhǎng)488，為孔為孔40942209420(）連續(xù)的）連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔斜拉橋。該橋總寬預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔斜拉橋。該橋總寬19.5，其中車行道，其中車行道15，兩側(cè)人行道各，兩側(cè)人行道各。橋塔為型門式立體結(jié)構(gòu)，塔高。橋塔為型門式立體結(jié)構(gòu)，塔高68.4，索面采用扇形布置，索距，索面采用扇形布置，索距，每塔共每塔共11對(duì)索。大橋于對(duì)索。大橋于1982年建成。年建成。輻

15、射型拉索輻射型拉索云陽湯溪河橋位于四川省云陽縣，是我國(guó)第一座試驗(yàn)性斜拉橋，建于云陽湯溪河橋位于四川省云陽縣，是我國(guó)第一座試驗(yàn)性斜拉橋，建于1975年。雙年。雙塔斜拉橋的孔跨布置為塔斜拉橋的孔跨布置為34.9175.8434.91(），全長(zhǎng)），全長(zhǎng)153.12。每塔有三對(duì)斜。每塔有三對(duì)斜拉索，由鋼芯纜索組成，呈輻射形布置。拉索，由鋼芯纜索組成，呈輻射形布置。上海南浦大橋，全長(zhǎng)上海南浦大橋，全長(zhǎng)8346m， 1991年建成。主橋跨徑年建成。主橋跨徑171+423+171m，為雙塔雙索，為雙塔雙索面鋼與混凝土疊和斜拉橋，扇形拉索，主塔高面鋼與混凝土疊和斜拉橋，扇形拉索，主塔高150m，H形折線形塔身

16、。形折線形塔身。上海楊浦大橋，上海楊浦大橋， 1993年建成?？鐝侥杲ǔ伞？鐝?02m，雙塔雙索面，主塔高，雙塔雙索面，主塔高144m，鉆石形塔身，為當(dāng)，鉆石形塔身，為當(dāng)時(shí)世界最大跨徑的斜拉橋。時(shí)世界最大跨徑的斜拉橋。當(dāng)年在建設(shè)的楊當(dāng)年在建設(shè)的楊浦大橋浦大橋重慶長(zhǎng)江二橋位于重慶重慶長(zhǎng)江二橋位于重慶市西郊九龍坡地區(qū)，大市西郊九龍坡地區(qū)，大橋南岸為李家沱工業(yè)區(qū)，橋南岸為李家沱工業(yè)區(qū)，主孔全長(zhǎng)主孔全長(zhǎng)1288米。該橋米。該橋?yàn)殡p塔雙索預(yù)應(yīng)力混凝為雙塔雙索預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主塔高土斜拉橋，主塔高141米，米，1995年底建成。年底建成。武漢白沙洲大橋位于武漢長(zhǎng)武漢白沙洲大橋位于武漢長(zhǎng)江大橋上游江大橋

17、上游8.6公里處，全長(zhǎng)公里處，全長(zhǎng)3586米，正橋長(zhǎng)米，正橋長(zhǎng)2458米，主米，主跨跨618米，是雙塔雙索面斜米，是雙塔雙索面斜拉橋。大橋北岸引橋與漢陽拉橋。大橋北岸引橋與漢陽鸚鵡大道形成三層立交，南鸚鵡大道形成三層立交，南岸跨武昌武金臨江大道，橋岸跨武昌武金臨江大道，橋面凈寬面凈寬26.5米，車道，設(shè)米，車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為公里，設(shè)計(jì)日計(jì)時(shí)速為公里，設(shè)計(jì)日通車能力萬輛次。通車能力萬輛次。2000.9.8建成通車。建成通車。（4 4）懸索橋）懸索橋 懸索橋是在橋的懸索橋是在橋的兩端設(shè)置索錨，借兩端設(shè)置索錨，借助于架設(shè)在橋塔的助于架設(shè)在橋塔的拉索，通過分布設(shè)拉索，通過分布設(shè)置的吊桿將橋上的置的吊桿將橋上的荷載傳至懸索上。荷載傳至懸索上。一般認(rèn)為在所有橋一般認(rèn)為在所有橋式中，懸索橋的可式中，懸索橋的可能跨度最大。目前能跨度最大。目前主跨超過主跨超過1000m1000m的橋的橋梁主要為懸索橋。梁主要為懸索橋。 概念是一種古老橋型。早期制索材料為藤條、竹子、皮革、鐵鏈等。至今我國(guó)四川灌縣安瀾竹索橋仍保持著原始的風(fēng)貌。建于公元1705年的四川大渡河的瀘定鐵索橋，主跨達(dá)103m，很可能是當(dāng)時(shí)世界跨度最大的懸索橋。鋼纜采用高強(qiáng)鋼絲成股鋼纜采用高強(qiáng)鋼絲成股編制，充分發(fā)揮材料優(yōu)編制，充分發(fā)揮材料優(yōu)越的抗拉性能。越的抗拉性能。基本組成荷載傳遞主纜、塔架、加勁梁、錨碇橋面主梁吊桿主塔地基在力的傳遞過程中，