橋梁工程課后習題作業(yè)

/第一章1.1何謂橋梁的“五大部件”？“五大部件”有何特點？其功能分別是什么？所謂“五大部件”是指橋梁承受汽車或其他運輸車輛荷載的橋跨上部結構和下部結構，它們必需通過承受荷載的計算和分析，是橋梁結構平安性的保證。五大部件分別指：橋跨結構（或稱橋孔結構、上部結構）、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎。各部分的特點及其功能：橋跨結構（或稱橋孔結構、上部結構）：他是路途遇到障礙（如江河、山谷或者其他路途等）中斷時，跨越障礙的結構物。支座結構：其支撐上部結構并傳遞荷載于橋梁墩臺上，它應保證上部結構預料的在荷載、溫度變更或者其他因素作用下的位移功能。橋墩：在河中或岸上支撐兩側橋跨上部結構的建筑物。橋臺：設在橋的兩端，一端和路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端則支撐橋跨上部結構的端部。為愛惜橋臺和路堤填土，橋臺兩側常做一些防護工程。墩臺基礎：它是保證橋梁墩臺平安并將荷載傳至地基的結構。基礎工程在整個橋梁工程施工中是比較困難的部分，而且經常須要在水中施工，因而遇到的問題也很困難。1.2何謂橋梁的“五小部件”？“五小部件”有何特點？其功能分別是什么？所謂的“五小部件”是指干脆和橋梁服務功能有關的部件，過去總稱為橋面構造。五小部件分別指：橋面鋪裝（或稱行車道鋪裝）、排水防水系統(tǒng)、欄桿（或防撞欄桿）、伸縮縫、燈光照明。各部分的特點及其功能橋面鋪裝（或稱行車道鋪裝）：鋪裝的平整、耐磨性、不翹曲、不滲水是保證行車舒適的關鍵。特殊是在鋼箱梁上鋪設瀝青路面時，其技術要求很嚴。排水防水系統(tǒng)：應能快速解除橋面積水，并使?jié)B水的可能性降至最低限度。此外，城市橋梁排水系統(tǒng)應保證橋下無滴水和結構上無漏水現(xiàn)象。欄桿（或防撞欄桿）：它既是保證平安的結構措施，又是有利于觀賞的最佳裝飾件。伸縮縫：橋跨上部結構之間或橋跨上部結構和橋臺端墻之間所設的縫隙，以保證結構在各種因素作用下的變位。為使行車順適、不顛簸，橋面上要設置伸縮縫構造。尤其是大橋或城市橋的伸縮縫，不但要結構堅實、外觀光滑，而且須要經常掃除掉入伸縮縫中的泥土、雜物，以保證其功能。燈光照明：現(xiàn)代城市中，大型橋梁通常是一個城市的標記性建筑，大多裝置了燈光照明系統(tǒng)，從而成了城市夜景的重要組成部分。1.3何謂凈跨經、總跨徑、計算跨徑、橋梁全長；橋梁高度、橋下凈空高度、建筑高度、凈矢高、計算矢高、矢跨比、標準跨徑、涵洞？凈跨經：對于梁式橋式設計洪水位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之間的凈距，對于拱式橋是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點之間的水平距離?？偪鐝剑核嵌嗫讟蛄褐懈骺變艨鐝降目偤?，也稱橋梁孔徑。計算跨徑：對具有支座的橋梁，是指橋跨結構相鄰兩個支座中心之間的距離，用Ｌo表示；對于拱式橋，是相鄰兩個拱腳截面形心點之間的水平距離。橋梁全長：簡稱橋長，是橋梁兩端兩個橋臺的側墻或八字墻后端點之間的距離以Ｌ表示。橋梁高度：簡稱橋高，是指橋面和低水位之間的高差，或為橋面和橋下線路路面之間的距離。橋下凈空高度：它是設計洪水位或計算通航水位至橋跨結構最下緣之間的距離，以Ｈ表示。建筑高度：它是橋上行車路面（或軌頂）標高至橋跨結構最下緣之間的距離。凈矢高：它是從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點之連線的垂直距離。計算矢高：它是從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離。矢跨比：它是拱橋中拱圈（或拱肋）的計算矢高和計算跨徑之比，也稱拱矢度。標準跨徑：對于梁式橋，他是指兩相鄰橋墩中線之間的距離，或中線至橋臺臺背前緣之間的距離；對于拱橋，則是指凈跨徑。涵洞:它是用來宣泄路堤下水流的構造物。（公路工程技術標準）中規(guī)定凡是多孔跨徑的全長不到8m和單孔跨徑不到5m的泄水結構物均稱為涵洞。1.4橋梁按其主要承重結構體系分為哪幾類？試比較其特點。橋梁按主要承重結構體系分類，傳統(tǒng)上可以分為梁式橋、拱橋、懸索橋（吊橋）、剛架橋、組合體系橋五類。斜拉（張）橋歸入組合體系橋，現(xiàn)在我們通常將其和懸索橋合稱纜索承重體系（又稱纜支體系或索支體系）。橋梁按其主要承重結構體系分為梁式橋、拱橋、懸索橋、剛架橋、斜張（拉）橋和組合體系橋。梁式橋：梁式橋式一種在豎向荷載作用下無水平反力的結構。由于外力（恒載和活載）的作用方向和承重結構的軸線接近垂直，故和相同跨徑的其他結構體系相比，梁內產生彎矩最大。拱式橋：其主要承重結構是拱圈或拱肋。這種結構在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺將承受水平推力。同時，水平推力也將顯著抵消荷載所引起的再拱橋或拱肋內的彎矩作用。因此，和同跨徑的梁相比，拱的彎矩和變形要小很多，但其下部結構和地基必需經受住很大的水平推力。剛架橋：其主要承重結構是梁或板和立柱或豎墻整體結合在一起的剛架結構，梁和柱的聯(lián)結處具有很大的剛性。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。其受力狀態(tài)介于梁橋和拱橋之間。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，但柱及柱腳的受力比梁橋的橋墩困難。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構；現(xiàn)代的吊橋上，廣泛接受抗拉性能優(yōu)異的鋼纜，因此結構自重較輕，能以較小的建筑高度跨越其他任何橋型都無法比擬的特大跨度。但對于其他體系而言，吊橋的自重輕，結構的剛度差，在車輛動荷載和風荷載作用下，橋有較大的變形和振動。斜張（拉）橋：其實它也是一種組合體系橋，是由主梁和斜纜相結合的組合體系。懸掛在塔柱上的被張緊的斜纜將主梁吊住，使主梁像多點彈性支撐的連續(xù)一樣工作，這樣既發(fā)揮了高強材料的作用，又顯著減小了主梁截面，使結構減輕而獲得很大的跨越實力。但，斜纜的拉力在主梁上的軸向重量很大，這一問題在大跨徑斜拉橋中變得特殊突出。組合體系橋：是由幾個不同體型的結構組合而成的橋梁成為組合體系橋。梁和拱的組合體系：其中梁和拱都是主要承重結構，兩者相互協(xié)作共同受力。由于釣竿將梁向上（和荷載作用的繞度方向相反）吊住，這樣就顯著減小了梁中的彎矩；同時梁和拱聯(lián)結在一起，拱的水平推力就傳給梁來承受，這樣梁除了受彎以外還受拉。這種組合體系橋跨實力比一般的簡支梁大，對橋墩沒有推力作用。（鄧興友）1.7橋梁設計應遵循的基本原則是什么?其含義如何?當前我國橋梁設計的基本原則是“平安.適用.經濟.美觀”1平安:保證工程質量，保證結構的平安牢靠2適用:橋梁應具有足夠的承栽力，能保證行車的暢通和舒適3經濟:總造價比較低是經濟的4美觀:漂亮的橋型，和環(huán)境的和諧，適當?shù)难b飾1.8選橋位時，路和橋的關系如何考慮？一般的說，大、中橋的橋位原則上應聽從路途的方向，橋、路綜合考慮。一方面從整個路途或路途網(wǎng)來說觀點來看，既要降低橋的建設和修理費用，也要削減因車輛繞行而增加的運輸費用。小橋涵的位置應聽從路途走向。當當遇到不利的地形或地質和水文條件時，應實行適當?shù)募夹g措施處理，不應因此而變更線路。1.9橋梁縱斷面設計包括哪些內容？橋梁縱斷面設計包括確定橋梁總跨徑、橋梁分孔、橋面標準、橋下凈空、橋上及橋頭縱坡布置等。1.10、進行橋式方案比較時，要考慮哪些主要的技術經濟指標？主要指標包括：主要材料(一般鋼筋、預應力鋼筋、砼)用量、勞動力數(shù)量、總投資、施工工期、養(yǎng)護費用、運營條件、施工工藝和技術要求（有無困難工程）、特殊機具和材料，是否美觀等。1.11、現(xiàn)行公路橋梁規(guī)范將橋梁設計荷載分為哪幾類？現(xiàn)行公路橋梁規(guī)范將橋梁設計荷載分永久荷載、可變荷載和偶然荷載1.12、何謂永久荷載、可變荷載、偶然荷載？永久荷載：又稱恒載。是指結構在運用期內其值不隨時間變更或其變更和平均值相比可忽視不計的荷載?？勺兒奢d：指結構在設計運用期內其值隨時間變更，且其變更和平均值相比不行忽視的荷載。按其對橋涵結構的影響程度，分為基本可變荷載舌載（活載）和其他可變荷載。偶然荷載：指結構在設計運用內不愿定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大、持續(xù)時間很短的荷載。其次章2.3.橋面鋪裝有何作用？對橋面鋪裝的性能有何要求？橋面鋪裝的作用：防止車輪或履帶干脆磨耗行車道板，愛惜主梁免受雨水侵蝕，分散車輛輪重的集中荷載。性能要求：抗車轍，行車舒適、抗滑、不透水和橋面板一起作用時剛度好等。2.4設置橋面縱坡有何好處？橋面橫坡有那些設置方式？設置橋面縱橫坡的好處是可以快速排離雨水、防止或削減雨水滲透，從而避開行車道受雨水腐蝕，延長橋梁運用壽命。

橫坡一般接受1.5%~3%，通常有以下3種設置方式：

1、墩臺頂部設置橫坡

2、設置三角墊層

3、行車道板做成傾斜面2.5在橋面結構中，對設置防水層有哪些要求？橋面結構中通常有設防水層，其都設置在行車道鋪裝層之下，將透過鋪裝層滲下的雨水匯合到排水設施（泄水管）后排出。防水層在橋面伸縮縫處應連續(xù)鋪設，不行切斷；橋面縱向應鋪過橋臺背，橫向兩側則應伸過緣石地面從人行道和緣石砌縫里向上折起0.10m。1）灑布薄層瀝青或改性瀝青，其上撒布一層砂，經碾壓行程瀝青涂膠下封層。2）涂刷聚氨酯膠泥、環(huán)氧樹脂、陽離子乳化劑瀝青、氯丁膠乳等高分子聚合物涂料。3）鋪裝瀝青或改性瀝青防水卷材，以及浸漬瀝青的無紡土工布等。2.6、一個完整的排水系統(tǒng)包括哪幾部分？泄水管的設置有何規(guī)定包括橋面縱坡、橫坡和確定數(shù)量的泄水管構成。泄水管的設置和否以及設計密度取決于橋長和橋面縱坡。當橋面縱坡大于2%而橋長小于50m時，雨水一般能很快的從橋頭引道排出，不至于積滯，可以不設。此時可以在設置流水槽，以免雨水沖刷引道路基。當橋面縱坡大于2%而橋長大于50m時，橋面就須要設置泄水管以防止雨水積滯，一般每12~15m一個。當橋面縱坡小于2%時，泄水管則須要密一些，一般每隔6~8m設置一個。泄水管的過水面積通常為每平方米橋面上不小于2~3cm^2，泄水管可沿行車道兩側左右對稱排列，也可交織排列。泄水管離緣石的距離為0.20~0.50m。2.7、橋面伸縮縫的作用是什么?它應滿足哪些要求？作用：為保證橋跨結構在氣溫變更、活載作用、砼收縮和徐變等影響下能自由變形，須要使橋面在兩梁端之間以及梁端和橋臺背墻之間設置橫向伸縮縫。應滿足的要求：1.能保證上部結構的自由伸縮；2能承受各種車輛荷載的作用；3具有良好的平整度；4具有良好的防水性能；5具有良好的防塵性能；6便于養(yǎng)護、修理、更換；7經久耐用.第三章3.1試述混凝土梁式橋的常見分類方法。按承重結構運用的主要材料劃分，它分為鋼筋混凝土梁橋和預應力混凝土梁橋按施工方法劃分，混凝土梁橋分為預制裝配式和整體現(xiàn)澆式倆大類按承重結構的橫截面劃分，混凝土梁橋分為板梁橋，肋板式梁橋和箱梁橋。按承重結構的靜力體系劃分，可將梁式橋分為簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋三大類。3.2.試述鋼筋混凝土梁式橋和預應力混凝土梁式橋各自特點。鋼筋混凝土梁橋的優(yōu)點：1.材料能就地取材，因而成本低；2.鋼筋包袱在混凝土中，耐久性好，運用壽命長，運營期間養(yǎng)護成本低；3.材料具有可塑性，可按要求做成隨意形態(tài)的結構，適用性好；4.整體剛度大，變形小，能使行車平順，噪聲?。?.設計理論較成熟。鋼筋混凝土梁橋的缺點和不足：1.自重大，限制了其跨越實力，對于簡支梁橋，它的經濟最大跨徑約為20米；對于懸臂梁橋和連續(xù)梁橋，適宜的最大跨徑約為60米。2.由于裂縫寬度限制，難以運用高強度材料來減輕質量增加跨度。3.對于就地澆筑的橋，一方面工期長，耗用支架和模板多；另一方面施工受冬、雨季影響嚴峻。預應力混凝土梁橋不但具有鋼筋混凝土梁橋的全部優(yōu)點，并有進一步地發(fā)展：1.充分利用高強材料，有效減輕自重，增加跨越實力；2.和同跨度鋼筋混凝土梁橋相比，平均節(jié)約鋼材30%-40%，使成本有所降低；3.強大預壓力對裂縫能有效限制，尤其是全預應力混凝土梁橋，截面不允許出現(xiàn)裂縫，使耐久性提高；4.預應力技術的接受，為預應力類橋梁開拓了一系列新的施工方法，它正成為現(xiàn)代預制裝配式結構最有效的結合和拼裝手段。預應力混凝土結構弱點:須要一整套特地張拉設備，須要好的鋪具，須要較嚴格困難的施工工藝，預應力鋼筋材料的牢靠性問題3.11試述預裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋的常見構造和常用尺寸。常見構造：裝配式鋼筋混凝土簡支梁以T型梁最多見，它主要由主梁梁肋，翼緣板，橫隔板和連接構造四個部分澆筑而成。構造尺寸：主梁梁肋尺寸：兩高和跨徑之比的經濟范圍為1/11—1/16，跨徑大時應選取偏小的比值。對于跨徑為10、13、16、和20的主梁分別接受梁高（m）為0.9、1.0、1.1和1.3.梁肋寬度的確定。常用梁肋寬度為15—18cm橫隔梁尺寸：橫隔梁高度的確定。一般狀況下，內橫隔梁梁高取主梁高的3/4左右。橫隔梁寬度的確定。對于具體橫隔板來說，寬度常用12-16cm橫隔梁長度的確定：計算長度常取兩個邊主梁中到中的間距。主梁翼緣板尺寸：翼板寬度的確定。翼板寬度要比主梁間距小2cm，翼板厚度的確定。根部板厚翼板不少于主梁高度的1/12，端部厚度則常取6cm或8cm，當不考慮鋪裝層承力，翼板應做厚一些，板端常取8cm反之，則常取6cm3.13試述預應力混凝土簡支梁橋和鋼筋混凝土梁橋在構造上相比，有哪些不同？預應力混凝土簡支梁橋：1）構造布置：在吊裝重量允許的狀況下，宜選用主梁間距為1.6~2.3m，大跨徑宜選較大值。一般內橫隔梁宜在3~5道。端橫隔梁必需設置。2）構造尺寸：縱向主梁長度在20~40m，不宜超過60m。預應力混凝土簡支梁橋的橫截面實質是變截面。高跨比在1/15~1/25，跨徑若大取較小值。3）配筋構造：分縱向主鋼筋、斜拉鋼筋、架立筋、分布鋼筋和箍筋,橫隔梁的構造橫隔板主要有主鋼筋、架立鋼筋、箍筋和分布筋，主梁的聯(lián)結構造，主梁通過位于橫隔梁處的接頭而聯(lián)結成主體，常見的接頭有鋼板焊接聯(lián)結，螺栓接頭聯(lián)結，扣環(huán)接頭聯(lián)結，T梁翼板的企口鉸接聯(lián)結。鋼筋混凝土梁橋：1）構造布置：主梁間距在進行個別設計時選定為1.5~2.2m，要設置T形梁的端橫梁，在跨徑內增設1~3道中橫隔梁（也稱內橫隔梁）。若跨徑小于13m，可以不設；若跨徑超過20m，數(shù)量應有所增加。2）構造尺寸：縱向主梁長度常選取7~20m,不宜超過20m。高跨比在1/11~1/16之間，且跨徑大時取偏小的比值。對于跨徑（m）為10、13、16和20的主梁分別接受梁高（m）為0.9、1.0、1.1和1.3。3）配筋構造：接受縱向預應力主筋，梁端鋼筋和錨固分先張法和后張法，馬蹄形截面內設置加強箍筋一般接受閉合式或螺旋式箍筋，間距不大于15cm3.14試述截面效率指標及其意義。截面效益指標是指某一梁截面在運營過程中表現(xiàn)出的承受荷載實力的水平。截面效益指標的意義：1、在預加力階段，梁體在偏心預加力和上彎梁的自重彎矩共同作用下，當截面內的合力恰好位于截面的下核點時，能使截面上緣不出現(xiàn)拉應力。明顯，截面的下核心距越大，預加力的偏心距也可以越大，預加力所獲得的抗拒彎矩也可以越大。2、在運營階段，梁體在后期恒載及活載（同時預應力有部分損失）的共同作用下，截面合力點將上移。當截面內的合力恰好位于截面的上核點時能使截面下緣不出現(xiàn)拉應力。明顯截面的上核心距越大，這種合力點上移的復讀幅度也可以越大，也就是允許有更大的后期恒載及活載彎矩。3、從以上兩點分析可知，截面核心距（上、下核心距之和）越大，截面在工作極限范圍內（對于全預應力混凝土簡支梁，指上、下緣均不出現(xiàn)拉應力）的承載實力也越大；當須要的預加力彎矩不變時，因預加力的偏心距較大，預加力便可以較小，即預應力筋較節(jié)約。同理對于部分預應力混凝土梁而言，其限心距的意義和此相像。3.15簡述馬蹄形截面作用和構造上的須要。一般在T梁梁肋下緣設置馬蹄形，以滿足預應力鋼筋的布置要求。按理論分析，馬蹄形截面越寬越矮則越經濟，但考慮到預應力鋼筋彎起空間和施工便利的須要，實踐中接受以下尺寸:1.馬蹄形截面面積約為全截面的10%~20%以上，不宜太大2.馬蹄形寬度約為肋寬的2~4倍3.馬蹄形的全寬高度加1/2斜坡區(qū)高度約為主梁高度的0.15~0.20倍，斜坡不宜陡于45度4.預應力筋布置空間應盡量滿足;先張法中，預留管道愛惜層不宜小于6cm3.16試述預應力混凝土梁內的縱向預應力筋的布置形式和適用條件。

答：主筋接受直線形布置。這一形式適用于先張法小跨徑橋梁

主筋接受直線形布置，它在梁內某橫隔梁位置斷開，并平緩彎出而錨固在橫隔梁上

主筋從跨中到支點慢慢向上彎起，并全部錨固在梁端。這一形式在目前預應力混凝土簡支梁橋中應用很廣

主筋從跨中到支點慢慢向上彎起，部分主筋向上彎起角度較大，有的錨固在梁端有的則錨固在梁頂。這一形式在目前預應力混凝土簡支梁橋中應用很廣。針對魚腹式變高度梁而設置的配筋形式。針對串連梁而設置的配筋形式。其中梁頂?shù)念A應力筋是為抗拒安裝過程中的負彎矩3.17、試述為了滿足預應力筋的錨固受力，對預應力混凝土梁端經常實行哪些措施？（1）先張法錨固。梁端構造措施：梁端截面加寬，加寬的縱向梁長不少于主筋直徑的20倍。錨固區(qū)內應設加強工筋和分布筋的鋼筋網(wǎng)，并配置特地圍包梁端縱向主筋的封閉式工筋或螺旋鋼筋。對于直徑較大的預應力鋼絲，可以將鋼絲端部扎成波浪形或用橫向鋼筋鎖住鋼絲，以提高錨固效率。（2）后張法錨固。梁端構造措施：梁端截面同樣要加寬，縱向約為1倍梁高的范圍。內部同樣要設置加強鋼筋網(wǎng)。錨具處的梁截面應設置不小于16mm的鋼墊板和圍包主筋的螺旋鋼筋，或者設置預制混凝土墊板和錨具下的雙層鋼筋網(wǎng)，壓漿完畢后，要用混凝土封端，內設鋼筋網(wǎng)加強整體性，從而使錨具和墊板被封在混凝土梁體內。第四章4.1按結構受力簡化圖式不同，行車道板是如何分類的可分為單邊支承、兩邊支承、三邊支承和四邊支承。4.2.正確理解板的有效工作寬度，請繪圖說明。答：為了簡化設計計算，我們通常只選取有代表性的單位寬度的板條進行設計計算，而其他位置的配筋設計和該板條相同。為了選取有代表性的單位寬度的板條，我們引入了“板的有，效工作寬度”。如下例圖所示則我們選取荷載中心處具有最大單寬彎矩值Mxmax的單寬板條作為代表性的板條。假想有a個這樣的單寬板條共同構成一