橋梁工程概論論文

#橋梁工程概論論文摘要：本篇從橋梁工程入手，系統(tǒng)概括橋梁工程的意義，他在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況橋梁的基礎(chǔ)構(gòu)造，特點(diǎn)及流程，他與其他學(xué)科的聯(lián)系和他的發(fā)展前景，說明了橋梁事業(yè)的巨大潛力因此身為土木學(xué)子的我們更應(yīng)該從現(xiàn)在開始學(xué)好專業(yè)知識(shí)，為以后躋身土木事業(yè)而奮斗。，關(guān)鍵字：橋梁結(jié)構(gòu)分類橋梁特點(diǎn)超大跨海大橋施工隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)，社會(huì)，文化水平的提高，橋梁建筑的需求越來越高。經(jīng)過幾十年的努力，我國(guó)的橋梁工程無論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，都取得令世界矚目的成就。目前，隨著國(guó)家公路，國(guó)道主干線規(guī)劃的編制完成，幾十公里的跨海灣，海峽特大橋正等著我們?nèi)ネ瓿?，我?guó)廣大橋梁工程技術(shù)人員正在不斷地面臨著建設(shè)新穎和復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，肩負(fù)著光榮而艱巨的任務(wù)接下來，我從兩個(gè)方面論述對(duì)橋梁的認(rèn)識(shí)（一）對(duì)橋梁知識(shí)的了解一、橋梁的基本組成部分、橋跨結(jié)構(gòu)橋跨結(jié)構(gòu)又稱橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)，是在線路中跨越障礙物的結(jié)構(gòu)物，也是主要的承重結(jié)構(gòu)。、橋墩、橋臺(tái)橋墩、橋臺(tái)又稱下部結(jié)構(gòu)，是支承上部結(jié)構(gòu)并將荷載傳遞給地基的建筑物。橋臺(tái)是設(shè)置在兩側(cè)，而橋墩設(shè)置在橋臺(tái)的中間。、墩、臺(tái)基礎(chǔ)墩、臺(tái)基礎(chǔ)是保證橋墩、橋臺(tái)的安全，埋置在土層之中，使橋上全部荷載傳遞給地基的結(jié)構(gòu)物。二、橋梁的分類按用途分橋梁按用途可分為：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、運(yùn)水橋（或渡槽）、其他專用橋等。按跨徑分橋梁按跨徑可分為：特大、大、中、小橋。當(dāng)8m<L<30m或5m<X<20m時(shí)，稱為小橋；當(dāng)30m<L<100m或20m<X<40m時(shí)，稱為中橋；當(dāng)L>100m或九》40m時(shí)，稱為大橋；當(dāng)L>500m或九》100m時(shí)，稱為特大橋。按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料分橋梁按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料可分為：木橋、鋼橋、圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋等。按結(jié)構(gòu)體系分橋梁按結(jié)構(gòu)體系可分為：梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋、斜拉橋以及各種組合式橋等。按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分橋梁按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置可分為：上承式、中承式和下承式等。按跨越障礙物的性質(zhì)分橋梁按跨越障礙物的性質(zhì)可分為：跨河橋、跨線橋、跨越深谷橋、高架橋、棧橋等。其他種類橋梁的其他種類除固定式橋外，還有開啟橋、浮橋、漫水橋等。三，橋梁的結(jié)構(gòu)梁式體系梁式橋:以受彎為主的主梁作為主要承重構(gòu)件的橋梁。梁式體系是一種在豎向荷載作用下無水平推力的結(jié)構(gòu)。由于梁橋恒載和活載的作用方向與承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因而梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，通常需要用抗彎性能強(qiáng)的材料（如鋼、木、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等）來建造。主梁可以是實(shí)腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。實(shí)腹梁外形簡(jiǎn)單，制作、安裝、維修都較方便，因此廣泛用于中、小跨徑橋梁。但實(shí)腹梁在材料利用上不夠經(jīng)濟(jì)。桁架梁中組成桁架的各桿件基本只承受軸向力，可以較好地利用桿件材料強(qiáng)度，但桁架梁的構(gòu)造復(fù)雜、制造費(fèi)工，多用于較大跨徑橋梁。桁架梁一般用鋼材制作，也可用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土制作，但用的較少。過去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，現(xiàn)很少使用。實(shí)腹梁主要用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土制作，也可以用鋼材做成鋼鈑梁或鋼箱梁。梁式橋的特點(diǎn)：（1）橋梁的跨越能力高，（2）節(jié)省鋼材，（3）建筑高度減少，外形美觀，適應(yīng)性好。拱式體系拱橋：拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下兩拱腳處不僅產(chǎn)生豎向反力，還產(chǎn)生水平反力，由于水平推力的作用使得共界面的彎矩和剪力大大減小。拱式橋是推力結(jié)構(gòu)，其墩臺(tái)、基礎(chǔ)必須承受強(qiáng)大的拱腳推力。因此拱式橋?qū)Φ鼗蠛芨撸m建于地基和地質(zhì)條件良好得到橋址。拱式橋不僅承載能力大而且造型美觀。拱橋的特點(diǎn)：（1）跨越能力較大，（2）材料適應(yīng)性強(qiáng)，（3）橋型美觀，（4）節(jié)約鋼材，（5）耐久性好，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用省，（6）自重較大，結(jié)構(gòu)比梁橋復(fù)雜，（7）建筑高度大，（8）下部結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)重，對(duì)地基要求較高，（9）修復(fù)困難。鋼筋混凝土剛架橋橋跨結(jié)構(gòu)（主梁）和墩臺(tái)（立柱）整體相連的橋梁。由于主梁與立柱之間是剛性連接，在豎向荷載的作用下，在主梁端部產(chǎn)生負(fù)彎矩，這樣就可以減少跨中的正彎矩，跨中截面尺寸也就隨之減少。而立柱除要承受壓力外，還要承受彎矩，在柱腳處還要承受水平推力。梁和橋墩體連接，剛性連接的橋梁。剛架橋可以是單跨或多跨。單跨剛架橋的支柱可以做成直柱式或斜柱式。剛架橋的主要承重是梁式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。剛架橋的特點(diǎn)是施工比較困難。剛架橋的特點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，（2）穩(wěn)定性好,（3）施工比較困難。4懸索橋（吊橋）圖1懸索橋A、概述由受拉的懸索作為承重結(jié)構(gòu)的橋梁，稱為懸索橋（吊橋）。懸索橋可分為懸索橋和牽索橋兩種。牽索橋是由纜索組成的幾何不變的牽索桁架作為承重結(jié)構(gòu)。懸索橋是由懸索、橋塔、吊桿、加勁梁或橋面系、錨碇五部分所組成。B、主要體系（1）柔性懸索橋柔形吊橋是沒有加勁梁的。（2）剛性懸索橋）單鏈懸索橋單鏈懸索橋是指在一個(gè)吊桿平面內(nèi)只設(shè)一根懸索。這種形式在半跨有活載作用下會(huì)產(chǎn)生S形變形。）雙鏈懸索橋雙鏈懸索橋是指在一個(gè)吊桿平面內(nèi)設(shè)有兩根懸索。下鏈的形式是根據(jù)橋面半跨有活載時(shí)，用來適應(yīng)該荷載的力多邊形來定出的。C、結(jié)構(gòu)布置（1）懸索的橫向布置（2）吊桿的布置吊桿的布置形式一般有豎向布置和斜向布置兩種。（3）錨固的形式錨固的形式主要有：外錨式和自錨式兩種。外錨式是把錨固梁或錨固支架放在吊橋結(jié)構(gòu)外的山體或者龐大的橋臺(tái)中。自錨式是把錨索在加勁梁的端部聯(lián)結(jié)，錨索的水平分力傳遞給加勁梁，而垂直分力則通過連桿支座傳遞給橋臺(tái)。D'懸索橋的特點(diǎn):（1）相對(duì)于其它橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋可以使用比較少的物質(zhì)來跨越比較長(zhǎng)的距離，（2）懸索橋可以造得比較高，容許船在下面通過，在造橋時(shí)沒有必要在橋中心建立暫時(shí)的橋墩，因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造，（3）懸索橋比較靈活，因此它適合大風(fēng)和地震區(qū)的需要，（4）懸索橋的堅(jiān)固性不強(qiáng)5斜拉橋圖2斜拉橋斜拉橋又稱斜張橋，是一種橋面體系受壓，支承體系受拉的組合橋梁。其橋面體系是由加勁梁構(gòu)成，而支承體系是由鋼索組成。）斜拉橋主梁上的荷載是通過錨固點(diǎn)直接傳遞給斜拉索的，而懸索橋則是通過吊桿傳遞給柔性承重索的，因此兩者的結(jié)構(gòu)剛度有較大的區(qū)別。）懸索橋的承重索是錨固在橋臺(tái)或后臺(tái)專設(shè)的錨碇上，其主梁是不承受軸力的；在斜拉橋中，主梁是要承受巨大的軸向力，形成偏心受壓構(gòu)件。）斜拉橋是可以進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，也可以改變橋梁的剛度。在健康檢查中，如發(fā)現(xiàn)斜拉索失效，則可以更換；而懸索橋則無法辦到。一方面：對(duì)于懸臂梁橋中預(yù)應(yīng)力鋼束的豎向分力僅起到改善梁的抗剪作用，而對(duì)于斜拉橋斜拉索拉力的豎向分力能給梁提供豎向彈性支撐的作用；二方面：斜拉索提供的豎向分力可以抵消梁節(jié)段產(chǎn)生的向下的重力，并在未加外荷載前可以不產(chǎn)生彎矩，而在營(yíng)運(yùn)荷載作用下，減少兩個(gè)斜拉索之間的局部彎矩至最小的值。斜拉橋的幾個(gè)特殊問題預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋長(zhǎng)懸臂不對(duì)稱、不平衡施工問題；斜拉橋的索力測(cè)試和長(zhǎng)索應(yīng)力松弛問題；斜拉橋中斜拉索的耐久性與防腐問題；斜拉索的風(fēng)雨振動(dòng)現(xiàn)象和振動(dòng)控制；鋼箱加勁梁斜拉橋的橋面瀝青混凝土鋪裝問題。斜拉橋的特點(diǎn):（1）跨越能力大，（2）建筑高度小，（3）斜索拉力的水平分力為主梁提供預(yù)壓力，可提高主梁的抗裂性能，（4）設(shè)計(jì)構(gòu)思多樣性，（5）懸臂法施工方便安全，（6）與懸索橋相比，斜拉橋的豎向剛度與抗扭剛度均較大，抗風(fēng)振穩(wěn)定性好，且無需大型錨碇，故在其使用跨徑范圍內(nèi)，懸索橋總造價(jià)將比斜拉橋超過20%~30%，（7）橋型美觀，（8）設(shè)計(jì)計(jì)算困難。（二）對(duì)外來橋梁發(fā)展的展望據(jù)有關(guān)橋梁專家介紹，21世紀(jì)的橋梁主材將采用高強(qiáng)度、高韌性鋼材和仰振合金材料。日本明石海峽大橋的加勁梁采用780兆帕焊接時(shí)低預(yù)熱型新型高強(qiáng)度鋼板，使其橋梁主跨設(shè)計(jì)刷新了20世紀(jì)的最大跨記錄，達(dá)到1990米。21世紀(jì)鋼桁連續(xù)梁將大量采用高強(qiáng)度低預(yù)熱型焊接用鋼板，大線能量焊接用鋼板、高韌性鋼板、抗層狀撕裂型鋼板、異形鋼板、耐候鋼及鍍鋅鋼板、抑振厚板、玻璃鋼、抑振合金材料，不僅可有效地增大鋼桁梁橋的橋跨，而且能有效地降低梁體自重，實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)目標(biāo)。高強(qiáng)度混凝土是橋梁建設(shè)必不可少的主材料之一，21世紀(jì)的混凝土材料將加入來亞納米、水溶性聚合物、有機(jī)纖維以不斷提高強(qiáng)度與耐久性。橋梁建設(shè)將廣泛運(yùn)用環(huán)保型混凝土，橋梁的韌性、耐久性及強(qiáng)度將得以有效地提高。20世紀(jì)90年代以來，橋梁界設(shè)計(jì)與建造橋梁時(shí)將實(shí)用功能與藝術(shù)構(gòu)思融為一體，充分考慮周邊環(huán)境保護(hù)，使一座座橋梁成為城市中新的旅游風(fēng)景線。21世紀(jì)的橋梁建設(shè)最令人振奮的是大節(jié)段、大塊件橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，大噸位吊船現(xiàn)場(chǎng)快速安裝。一座數(shù)千米上萬米長(zhǎng)的特大橋，墩臺(tái)、橋塔梁體安裝僅需半年左右時(shí)間即可大功告成，既不破壞植被，又不污染施工水域，施工快捷質(zhì)量好，并可節(jié)省大量的勞動(dòng)力。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的橋梁施工已配有施工指導(dǎo)智能化系統(tǒng)，即利用高速計(jì)算機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)通過自動(dòng)化傳感器對(duì)橋梁各部位坐標(biāo)內(nèi)力、應(yīng)力、變形、溫度、氣象資料進(jìn)行綜合分析，自動(dòng)判斷，確立下一步施工方案及確保安全的應(yīng)急措施。以保障大橋建造質(zhì)量安全使用壽命萬無一失。21世紀(jì)建成的新型大橋?qū)⒏诵曰?，智能化，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)將可以感知風(fēng)力、氣溫狀況，同時(shí)可隨時(shí)得到并反映出大橋的承載情況、交通狀況。同時(shí)橋體內(nèi)的傳