橋梁分類與體系-1

橋梁分類與體系石家莊鐵道大學(xué)橋梁工程系Dr.王慧東教授橋梁的組成、分類、發(fā)展情況（1）橋梁的組成橋梁的定義：供鐵路、道路、管線、行人等跨越河流、海灣湖泊、山谷或其它交通線路等障礙時(shí)使用的建筑結(jié)構(gòu)稱為橋。橋梁由四個(gè)基本部分組成：上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬設(shè)施。上部結(jié)構(gòu)：又稱橋跨結(jié)構(gòu)或橋孔結(jié)構(gòu)，是路線遇到障礙而中斷時(shí)，跨越障礙并直接承受車輛和其它荷載的結(jié)構(gòu)物，包括承載結(jié)構(gòu)和橋面系。下部結(jié)構(gòu)：通常包括橋墩、橋臺(tái)和支座，亦稱主體工程。橋墩和橋臺(tái)是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛荷載等傳至基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物，基礎(chǔ)是承受橋墩（臺(tái)）全部荷載并傳至地基的底部結(jié)構(gòu)部分。支座：為了保證橋跨結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒑奢d傳遞到墩臺(tái)，某些橋梁需在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺(tái)支撐處設(shè)置傳力裝置，即支座。附屬結(jié)構(gòu)：在橋梁主體結(jié)構(gòu)之外，根據(jù)需要修建的其它結(jié)構(gòu)物，包括錐形護(hù)坡、護(hù)岸、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物、防撞設(shè)施等附屬工程。相關(guān)常用專業(yè)術(shù)語(yǔ)水位低水位：水位變動(dòng)的河流，在枯水季節(jié)的最低水位。高水位：在洪峰季節(jié)中的最高水位。設(shè)計(jì)洪水位：橋梁設(shè)計(jì)中按規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算所得的水位。設(shè)計(jì)通航水位：在通航河流，滿足正常通航凈空要求的最高水位。孔徑/跨徑凈孔徑：對(duì)于梁式橋是指設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩（臺(tái)）之間的凈距；對(duì)于拱式橋是每孔拱跨兩個(gè)拱腳截面最低點(diǎn)之間的水平距離?？偪讖剑↙）：各孔凈孔徑的總和，它反映橋下宣泄洪水的能力。計(jì)算跨徑：對(duì)于設(shè)有支座的梁橋，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離；對(duì)于拱式橋，是指橋跨兩相鄰拱腳截面重心之間的水平距離。橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算是以計(jì)算跨徑為基準(zhǔn)的。標(biāo)準(zhǔn)跨徑：對(duì)于梁式橋，公路是指兩相鄰橋墩中線之間的距離，或橋墩中線與橋臺(tái)背前緣之間的距離；鐵路梁式橋是指梁兩端支座中線之間的距離；對(duì)于拱橋、箱涵、圓管涵則是指凈跨徑。橋高橋梁高度：簡(jiǎn)稱橋高，是指橋面與低水位之間的高差，或是橋面與橋下線路路面之間的距離。橋下凈空：是指設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。建筑高度：是指橋上行車路面（或軌頂）標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。容許建筑高度：是指公路或鐵路定線中所確定的橋面或軌頂標(biāo)高與通航凈空頂部標(biāo)高之差。（2）橋梁的分類按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分類上承式：視野好、建筑高度大中承式：建筑高度小、視野差下承式：兼有兩者的特點(diǎn)按跨越障礙物的性質(zhì)分類跨海橋、跨河橋、跨線橋（立體交叉）、高架橋和棧橋。按承重結(jié)構(gòu)所用的材料分類木橋、鋼橋、圬工橋（包括磚、石、混凝土橋）、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋和鋼-混凝土組合橋等。上承式橋中承式橋中承式橋下承式橋按橋梁規(guī)模分類我國(guó)的規(guī)范《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）：特大橋：多孔跨徑總長(zhǎng)>1000m，單孔跨徑≥150m大橋：1000m≥多孔跨徑總長(zhǎng)≥

100m，150m≥單孔跨徑≥40m中橋：100m>多孔跨徑總長(zhǎng)>30m，40m>單孔跨徑≥20m小橋：30m≥多孔跨徑總長(zhǎng)≥8m，20m>單孔跨徑≥5m涵洞：?jiǎn)慰卓鐝?lt;5m多孔跨徑總長(zhǎng)——梁式橋、板式橋系指多孔標(biāo)準(zhǔn)跨度的總長(zhǎng)；拱式橋?yàn)閮砂稑蚺_(tái)內(nèi)起拱線間的距離；其他形式橋梁為橋面系行車道長(zhǎng)度。按橋梁規(guī)模分類《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB10002.1—2005）：特大橋：橋長(zhǎng)500m以上大橋：橋長(zhǎng)100m以上至500m中橋：橋長(zhǎng)20m以上至100m小橋：橋長(zhǎng)20m及以下橋長(zhǎng)——梁橋系指橋臺(tái)擋砟前墻之間的長(zhǎng)度；拱橋系指拱上側(cè)墻與橋臺(tái)側(cè)墻間兩伸縮縫外端之間的長(zhǎng)度；剛架橋系指剛架順跨度方向外側(cè)間的長(zhǎng)度。按橋梁規(guī)模分類國(guó)際上流行的標(biāo)準(zhǔn)：大橋：

單孔跨徑≥150m特大橋與橋型有關(guān)懸索橋：跨徑>1000m斜拉橋：跨徑>500m剛拱橋：跨徑>500m混凝土拱橋：跨徑>300m按用途分類公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、運(yùn)水橋及其它專用橋梁（如通過(guò)管路、電纜等）。按結(jié)構(gòu)體系分類梁式橋：簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋拱式橋：鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱和無(wú)鉸拱、鋼管混凝土拱、勁性剛架拱剛架橋：門式剛架、斜腿剛構(gòu)懸索橋組合體系橋：系桿拱、梁拱組合體系、斜拉橋、部分斜拉橋荷載作用下結(jié)構(gòu)的反力抵抗外力結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)適合結(jié)構(gòu)受力性質(zhì)的建筑材料結(jié)構(gòu)體系分類的描述梁式橋成昆線沿線三堆子金沙江橋，192m，1969

南京長(zhǎng)江大橋，3x160m,1968南京長(zhǎng)江大橋拱式橋趙洲橋，37.02m，隋朝（公元605年）萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋張家口通泰大橋張家口通泰大橋剛架橋橋跨結(jié)構(gòu)(主梁)和墩臺(tái)(支柱)剛性相連的橋梁稱剛架橋。由于梁與墩臺(tái)之間采用剛結(jié)，在豎向荷載作用下，主梁端部將產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而減小了主梁跨中的正彎矩，跨中截面尺寸可相應(yīng)減??；支柱在豎向荷載作用下，除承受壓力外還承受彎矩，柱腳處一般存在水平推力。斜腿剛構(gòu)安康漢江斜腿剛構(gòu)虎門大橋副航道橋，150+270+150m，1997年黃石長(zhǎng)江大橋，245m，1995

懸索橋西堠門大橋汕頭海灣大橋，452m,1995年Golden

GateBridge，

1280.16m，1937年

明石海峽大橋，

1991m，1998年

組合橋--斜拉橋主要由梁、塔、和斜拉索組成的組合體系橋梁

斜拉橋

它的基本受力特點(diǎn)是：受拉的斜索將主梁多點(diǎn)吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過(guò)塔柱基礎(chǔ)傳至地基。塔柱基本上以受壓為主?？缍容^大的主梁就像一條多點(diǎn)彈性支承(吊起)的連續(xù)梁一樣工作，從而使主梁內(nèi)的彎矩大大減小。由于同時(shí)受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受壓構(gòu)件。

斜拉橋?qū)俑叽纬o定結(jié)構(gòu)。主梁所受彎矩大小與斜拉索的初張力密切相關(guān)。存在著一定的最優(yōu)索力分布，使主梁在各種狀態(tài)下的彎矩(或應(yīng)力)最小。

在豎向荷載作用下，主梁以受壓為主，塔以受壓為主，斜索承受拉力。梁體被斜索多點(diǎn)吊起，結(jié)構(gòu)行為和多點(diǎn)彈性支承連續(xù)梁類似，因此，梁體荷載彎矩減小，梁體高度降低，減輕了結(jié)構(gòu)自重節(jié)省了材料。塔和索的材料性能也能得到較充分的發(fā)揮。蘇通長(zhǎng)江大橋主跨1088米鋼箱梁斜拉橋南京二橋蕪湖長(zhǎng)江大橋江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋組合橋—梁拱組合北盤江大橋

系桿拱有三種形式：柔性系桿和剛性拱（圖4a）、剛性系桿（或撐剛性梁）和柔性拱（圖b）、剛性系桿（梁）和剛性拱（圖c）。拱肋吊桿系桿組合橋—系桿拱橋成為外部靜定體系系桿/梁平衡了拱的水平推力組合橋—系桿拱橋

系桿拱橋一般由拱肋、吊桿或立柱、系桿、行車道梁（板）及橋面系等組成。九江長(zhǎng)江大橋，180+216+180m，1993年天津彩虹橋適用的跨度適用的材料適用的環(huán)境（地基條件）結(jié)構(gòu)非線性行為的影響---拱橋與懸索橋、系桿拱橋與梁式橋、部分斜拉橋與連續(xù)梁／Ｔ構(gòu)等橋梁體系的評(píng)價(jià)（3）中國(guó)橋梁發(fā)展的現(xiàn)狀當(dāng)代中國(guó)橋梁發(fā)展歷程80年代：學(xué)習(xí)和追趕時(shí)期

90年代：提高和跟蹤時(shí)期

21世紀(jì)：創(chuàng)新和趕超時(shí)期

面臨的機(jī)遇經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)奠定的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和高效交通要求廣袤的國(guó)土、眾多的河流及的海峽提供的豐富多彩的橋址浩大的設(shè)計(jì)、施工、研究及管理隊(duì)伍

先進(jìn)的裝備

豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

跨海大橋工程的挑戰(zhàn)超大跨結(jié)構(gòu)：

日本明石海峽大橋以1991m的跨度和50m深水基礎(chǔ)的記錄載入世界橋梁史冊(cè)。利用現(xiàn)有的高強(qiáng)度鋼材和技術(shù)，已有可能在21世紀(jì)建造主跨達(dá)4000m的大橋。如果新型炭纖維材料能解決錨固和經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，就有希望在21世紀(jì)突破5000m大關(guān)。深水基礎(chǔ)材料耐久性四、中國(guó)橋梁存在的主要問(wèn)題與對(duì)策設(shè)計(jì)創(chuàng)新問(wèn)題：自主建設(shè)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的矛盾；工程質(zhì)量問(wèn)題：安全性普遍偏低，耐久性嚴(yán)重不足；橋梁美學(xué)問(wèn)題：工程實(shí)用性和建筑藝術(shù)性的矛盾。存在的問(wèn)題中國(guó)的橋梁建設(shè)正處于一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。經(jīng)過(guò)近三十年的改革開放，由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金已經(jīng)基本擺脫了對(duì)國(guó)外的依賴，這就為自主設(shè)計(jì)和施工提供了更多實(shí)踐機(jī)會(huì)。

對(duì)策要注意另一種傾向，在自主建設(shè)的同時(shí)，要重視和國(guó)外同行的合作與交流。必須承認(rèn)和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，現(xiàn)在做的多半是他們以前經(jīng)歷過(guò)的。

對(duì)策過(guò)快的建設(shè)速度，過(guò)大的規(guī)模也隱含著不利的因素，加上我國(guó)在體制上的種種弊端，必須引起我們的警惕。要努力克服在技術(shù)創(chuàng)新、工程質(zhì)量和美學(xué)價(jià)值三個(gè)方面的不足，在和國(guó)外同行的交流中獲得啟迪，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。通過(guò)不斷創(chuàng)新，取得技術(shù)上的突破，使中國(guó)橋梁迅速趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的最先進(jìn)水平，成為世界橋梁強(qiáng)國(guó)的一員。

對(duì)策懸索橋世界排名序號(hào)橋名主跨(米)主要結(jié)構(gòu)形式所在國(guó)家建成年限1明石海峽大橋1991簡(jiǎn)支鋼桁日本19982大帶橋1624連續(xù)鋼箱丹麥19983潤(rùn)陽(yáng)長(zhǎng)江大橋1490鋼箱中國(guó)20054亨柏橋1410鋼箱英國(guó)19815江陰長(zhǎng)江大橋1385簡(jiǎn)支鋼箱中國(guó)19996香港青馬大橋1377連續(xù)鋼箱中國(guó)19977費(fèi)雷澤諾橋1298.5簡(jiǎn)支鋼桁美國(guó)19648金門大橋1280簡(jiǎn)支鋼桁美國(guó)19379海依靠斯特橋1210鋼箱瑞典199810梅克金海峽橋1158簡(jiǎn)支鋼橋美國(guó)1957（4）世界橋梁建設(shè)的成就西堠門大橋1650米2007年建成明石海峽大橋大帶橋，1624m，1998年潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)江江陰公路大橋排序橋名主跨(m)橋址年份型式1多多羅橋890日本本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)線1998H2諾曼底橋856法國(guó)1994H3南京二橋628長(zhǎng)江,中國(guó)(2000)H4武漢三橋618長(zhǎng)江,中國(guó)(2000)H5青州閩江大橋605福州,中國(guó)(2000)C6上海楊浦大橋602上海,中國(guó)1993C7中央名港大橋590日本1996S上海徐浦大橋590上海,中國(guó)1997H8斯卡圣德脫橋530挪威1991P.C.9汕頭巖石大橋518汕頭,中國(guó)1999H10鶴見(jiàn)航路橋510日本1991S斜拉橋世界排名蘇通長(zhǎng)江大橋1088米2008年建成俄羅斯島大橋60+72+3*84+1104+3*84+72+60=1872m(1885.53m)，2004年。多多羅橋諾曼底橋拱橋世界排名序號(hào)橋名主跨(米)結(jié)構(gòu)形式所在國(guó)家建成年限1上海盧浦大橋550中承式拱梁組合體系中國(guó)20032巫山長(zhǎng)江大橋460鋼管混凝土拱橋中國(guó)20053萬(wàn)州長(zhǎng)江公路大橋420上承式鋼骨RC箱拱中國(guó)19974KRK大橋390RC空腹無(wú)鉸拱克羅地亞19795廣州丫髻沙珠江大橋360中承式鋼管砼系桿拱中國(guó)19976貴州江界河大橋330RC桁式組合拱中國(guó)19957廣西邕寧邕江大橋312中承式鋼管RC雙肋拱中國(guó)19988Gladesville橋304.8RC空腹無(wú)鉸拱澳大利亞19619Amizade橋290RC空腹無(wú)鉸拱巴西196110Bloukrans橋272RC空腹無(wú)鉸拱南非1983上海盧浦大橋（夜景）上海盧浦大橋巫山長(zhǎng)江大橋（施工中）巫山長(zhǎng)江大橋萬(wàn)州長(zhǎng)江公路大橋克爾克1號(hào)橋江界河大橋梁橋世界排名序號(hào)橋名主跨(米)結(jié)構(gòu)形式所在國(guó)家建成年限1Stolma橋302PC連續(xù)剛構(gòu)挪威19982Raftsunder橋298PC連續(xù)剛構(gòu)挪威19983Asuncion橋270多跨帶鉸PCT構(gòu)巴拉圭19794虎門大橋副航道橋270PC連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)19975Gateway橋260PC連續(xù)剛構(gòu)澳大利亞19856Varodd-2橋260PC連續(xù)梁挪威19947瀘州長(zhǎng)江二橋252PC連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)20018Schottwien橋250PC連續(xù)剛構(gòu)奧地利19899Doutor橋250PC連續(xù)剛構(gòu)葡萄牙199110Skye橋250PC連續(xù)剛構(gòu)英國(guó)199511重慶黃花園嘉陵江大橋250PC連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)1999Stolma橋Raftsunder橋2橋梁基礎(chǔ)的分類

-----施工方法分一、明挖基礎(chǔ)二、沉井基礎(chǔ)/氣壓沉箱三、樁基礎(chǔ)四、微樁基礎(chǔ)介紹一、明挖基礎(chǔ)1、擴(kuò)大基礎(chǔ)2、條形基礎(chǔ)3、筏片基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)1、擴(kuò)大基礎(chǔ)柱基

2、條形基礎(chǔ)3、筏片基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)二、沉井基礎(chǔ)/氣壓沉箱1、沉井的類型(一)按平面形狀可分為圓形、矩形、圓端形三種基本類型(二)按立面形狀可分為豎直形、臺(tái)階形和斜坡形三種(三)按使用的建筑材料分為混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井和剛沉井(四)按下沉方法分為一般沉井和浮運(yùn)沉井

平面形狀立面形狀2、沉井的構(gòu)造

三、樁基礎(chǔ)

1、類型(一)

樁按材料

木樁、混凝土樁、鋼筋混凝樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁、鋼樁和組合樁柱(二)

樁按施工方法擠入法、鉆孔法(三)

按樁在土中的支承力性質(zhì)

摩擦樁、柱樁、中間型樁2、常用的鋼筋混凝土樁的構(gòu)造擴(kuò)孔樁橋梁設(shè)計(jì)荷載一、公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載二、鐵路橋梁的設(shè)計(jì)荷載一、公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載一、橋梁的結(jié)構(gòu)形式與跨度二、橋梁的荷載等級(jí)三、橋址環(huán)境－水深、地質(zhì)情況等評(píng)價(jià)橋梁技術(shù)水平的主要指標(biāo)

一、基于試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的方法二、容許應(yīng)力法三、破壞階段法四、極限狀態(tài)法-----分項(xiàng)安全系數(shù)極限狀態(tài)法；兩種極限狀態(tài)五、概率（極限狀態(tài)）設(shè)計(jì)法----基于概率論和結(jié)構(gòu)可靠性理論橋梁規(guī)范、工作細(xì)則和常用手冊(cè)橋梁的設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營(yíng)必須以現(xiàn)行的規(guī)范為依據(jù)橋梁設(shè)計(jì)-----設(shè)計(jì)規(guī)范橋梁施工-----施工規(guī)范橋梁運(yùn)營(yíng)-----養(yǎng)護(hù)規(guī)范細(xì)則和手冊(cè)提供了參考一、強(qiáng)制性二、科學(xué)性----理論上、實(shí)驗(yàn)上、經(jīng)驗(yàn)上三、局限性----隨著工程實(shí)踐不斷的修訂鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB1002.1－2005）鐵路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.2－2005）鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.3－2005）鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.4－2005）鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.5－2005）鐵路橋涵施工規(guī)范（TB10203－2002）收集整理了ISO、IEC、UIC等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)和德、英、法、日、美、前蘇聯(lián)6個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中約4000多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)國(guó)際標(biāo)