土木工程概论ppt课件--6桥梁工程.ppt

桥梁 为公路 铁路 管道 渠道等线路提供跨越河流 山谷 其他线路等障碍的架空构筑物 桥梁工程 是土木工程的一个分支 研究桥渡设计 桥式方案设计 桥梁结构设计 桥梁施工 桥梁检测试验 桥梁养护等内容的一门科学 1 各种道路工程的关键节点 控制工程 难度大 造价高 工期长2 国防交通要道 大型桥梁是重要的军事目标3 城市立体交通的主要构成立体交叉 高架道路 桥梁工程的地位 铁路主要干线上的重要桥梁 特定的大型公路桥梁 非战时状态由武警守护部队实施武装防守 一些具有毁灭性灾害的设施 比如葛洲坝 三峡 核能设施等等 全天候有军队保护 空心板梁的施工过程 原地面 设置桥台 设置桥墩 浇注盖梁 边梁架设 铺设中部梁板 空心板梁 桥面铺装 两岸施工 中部合龙 成桥 附属设施安装 主要内容 一 桥梁组成二 桥梁的结构体系三 桥梁工程包括的内容 上部结构 下部结构 桥面构造 附属设施 上部结构 桥跨结构 支座 桥梁上部结构的主体 是桥梁主要承重结构 包括 桥面板 桥面梁以及支撑它们的结构构件如大梁 拱 悬索等 连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件 作用 将桥梁上部结构的反力和变形 位移和转角 可靠的传递给桥梁下部结构 从而使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合 桥跨结构 桥面板 桥面梁以及支撑它们的结构构件 如大梁 拱 悬索 悬索 拱 大梁 支座 钢支座 按支座变形可能性分类 单向活动支座 多向活动支座 按支座所用材料分类 1 钢支座 平板支座 弧形支座 摇轴支座 辊轴支座 2 聚四氟乙烯支座 滑动支座 3 橡胶支座 板式橡胶支座 盆式橡胶支座 伺服板式橡胶支座 4 混凝土支座 混凝土铰支座5 铅支座 按支座的结构形式分类 1 弧形支座 2 摇轴支座 3 辊轴支座 4 板式橡胶支座 5 四氟版式橡胶支座 6 盆式橡胶支座 7 球形支座等 各种橡胶支座 四氟滑板式橡胶支座 桥梁球冠圆板式橡胶支座 铅芯橡胶支座 桥梁盆式橡胶支座 下部结构 桥墩 桥台 两孔和两孔以上的桥梁中间支撑结构称为桥墩 桩 沉井 沉箱等 墩台基础 位于桥梁两端 支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的构筑物 实体墩 柱式墩 排架桩墩 桥墩 由分离的两根或多根立柱所组成 由一个实体结构组成 成排桩的桩顶以盖梁联结构成的桥墩 桥台 1 是桥梁梁端的支柱 传递梁以上的荷载 2 承受路基填土的水平推力 挡土 桥台的作用 桥台的组成及类型 T形桥台 基础三层扩大基础台身纵墙横墙托盘台顶顶帽台顶纵墙道碴槽 桥台组成 U形桥台 桥面构造 附属设施 桥面 行车道 人行道 铺装 排水防水系统 栏杆 伸缩缝 灯光照明 保证行车舒适与人员安全 迅速排除桥面上积水 防撞 保证安全 利于观赏 满足桥面变形 方便夜间行车 增加城市美感 铁路桥明桥面 钢轨和轨枕支承于纵 横梁系统 道碴桥面 道碴槽板 道碴 轨枕 钢轨 桥面铺装 无碴无枕桥面 钢轨直接联结于桥面板或主梁上 公路桥桥面 排水防水系统 纵横坡 泻水管道 保持1 5 3 0 的横坡 栏杆 安全护栏 铁路上维修 避车栏 伸缩缝 主要内容 一 桥梁组成二 桥梁的结构体系三 桥梁工程包括的内容 梁式桥 拱式桥 钢架桥 悬索桥 组合体系桥 梁式桥 用梁 实腹式 T型 工字型和箱型 空腹式 桁架梁 作主要承重结构 梁式桥为桥梁的基本体系之一 制造和架设方便 使用广泛 在桥梁建筑中占有很大比例 特点 在铅垂向荷载作用下 支点只产生竖向反力 简支梁桥 连续梁桥 悬臂梁桥 按照主梁的静力图式 支撑方式 按照材料分 木梁 石梁 钢梁 钢筋混凝土梁 简支梁 连续梁桥 悬臂梁桥 悬臂施工法 拱式桥 拱作为桥身主要承重结构的桥 特点 有推力的结构 它的主要内力是轴向压力 可充分利用材料的抗压性能 上承式 中承式 下承式 按照拱的支撑位置分类 上承式拱桥 中承式拱桥 下承式拱桥 刚架桥 上部结构和下部结构连成整体的框架结构 特点 是超静定体系 在垂直荷载作用下 框架底部除了产生竖向反力外 还产生力矩和水平反力 净空较大 城市在公 铁平交改立交中经常采用 顶进法施工 地道桥 顶进法施工 悬索桥 缆索 或钢链 悬挂于索塔并锚固于两岸锚定 从缆索垂下许多吊杆 把桥面吊住 在桥面和吊杆之间常设置加劲梁 同缆索形成组合体系 优点 充分利用材料的强度 用料省 自重轻 在各种体系桥梁中的跨越能力最大 跨径可以达到1000米以上 悬索 索塔 锚碇 吊杆 桥面系 悬索桥承载体系 缺点 刚度小 在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动 日本明石海峡桥1998年建成 跨径1991米 是目前世界上跨径最大的桥梁 组合体系桥 主要承重构件采用两种独立结构体系组合而成 如 拱和梁组合 梁和桁架组合 悬索和梁组合等 常用的结构形式 拱 梁组合体系 梁 桁架组合体系 索 梁组合体系 斜拉桥 拱 梁组合体系 利用梁的受弯和拱的受压性能 提高跨越能力 对地基要求不高 系杆拱 Y型刚构 梁 桁架组合体系 索 梁组合体系 斜拉桥 是大跨度桥梁的主要桥型之一 由索塔 主梁 斜拉索组成 南京长江第三大桥 武汉天兴洲长江大桥 钢与混凝土混合梁 材料组合 主跨跨径为330m 创世界纪录 考虑到混凝土与钢结构的特点 主跨中间部分采用钢箱梁 其余部分采用常规混凝土 有效减轻量体自重 卸载跨中弯矩 实现跨径要求 获得良好的经济性能 混合梁的等效跨径269m 重庆新石板坡钢与混凝土混合梁 荆岳长江大桥 混凝土主梁 钢主梁 荆岳长江大桥为双塔混合梁斜拉桥 是首座连接湖北 湖南两省的长江大桥 桥南 北索塔高度分别为224 5米和265 5米 其主桥采用100m 298m 816m 80m 2 75m 144m双塔不对称斜拉桥 主要内容 一 桥梁组成二 桥梁的结构体系三 桥梁工程包括的内容 净跨径 是设计洪水位上相邻两个桥墩 或桥台 之间的净距 一般小于计算跨径 总跨径 是多孔桥梁中各孔净跨径的总和 反映桥下泄洪能力 计算跨径 对于有支座的桥梁是指相邻两个支座中心之间的距离 桥梁全长 总长度 沿桥梁中心线 两岸桥台侧墙尾端之间的水平距离 几个基本概念 桥渡设计 桥式方案设计 美学 桥梁结构设计 力学 桥梁施工 桥梁检测试验 桥梁养护 桥梁工程内容 以桥梁为主体包括桥头引线 导流堤等跨越河流 深谷 低洼地带的全部建筑物称桥渡 桥渡设计 桥位选择 计算桥梁孔径 确定通航净空 桥面高程 计算基础埋深 设计桥头引线和导流建筑物 使桥梁安全跨越河流 桥头引线 或称桥头引道 是指由桥头附近连接于桥台的那一段线路 导流建筑物 设于桥梁附近 用以宣导洪水 保护河床 河岸的设施 包括导流堤 挑水坝 顺坝与护岸等 桥位选择 1 和线路设计的关系 一般情况 桥位服从线路的走向 大桥 桥梁控制 2 河流水文及地形条件 3 地质条件 桥位应选择在河岸 河滩 主槽位置较为稳定的地段 使桥在建成后少受水害 桥涵水文 课程 在满足最大冲刷深度的前提下 选择较浅持力层作墩台基础 使墩台基础工程数量较省 且使桥抗御洪水冲刷的潜力较大 应尽量避免在各种不良地质 如断层 滑坡 泥石流 软土 溶洞等 处设桥 在地震区 桥位应选在地基土不易液化处 计算桥梁孔径 设计流量确定 按照中国通例 重要线路上的桥梁一般按百年一遇的洪水流量计算 桥下水流断面内的平均流速 泄洪所需的水流断面积 此面积沿着设计洪水位的长度就是桥梁孔径 沿桥轴线的天然河道水流断面面积中 扣除被桥头引线 桥墩台所占的部分后所余留的面积 确定通航净空 桥面高程 1 选定一较高的水位做为通航水位 2 使桥梁在航道上的桥跨跨度不小于航运部门对净空宽度的规定例如 航运较繁忙的河流不小于120 150米 中等情况不小于50 60米等 3 从通航水位到桥梁上部结构底缘的净高度应不小于航运部门对净空高度的规定例如 通行大船的不小于18 26米 通行中等船只的不小于10 12米等 计算基础埋深 冲刷 天然冲刷 天然河床演变所引起的主槽深度变化 桥梁墩台的明挖基础和沉井 沉箱 基础的基底必须埋置在最大冲刷深度之下约2 5米 一般冲刷 建桥后所提供的水流断面小于天然情况水流断面所引起的冲刷 局部冲刷 桥墩阻水所引起的墩周围的冲刷 设计桥头引线和导流建筑物 为何设计桥头引线 引线的地基较差 因就地取材而采用物理性能较差的土 必要时 可在桥式方案设计中用引桥和引线相比 从技术经济上择优选用 由于引线存在导致河流断面突然减小 洪水冲向路堤根部再折向流入桥孔 使水流发生漩流 造成冲刷且不利于排洪 为何设计导流建筑物 导流构筑物 挑水坝 也称丁坝 顺坝或护岸 挑水坝 也称丁坝 顺坝 顺着水流或平行河岸的堤坝 设置在河岸表层的保护物 可用块石 混凝土板 木桩或柴排 以及覆植草皮等构成 护岸 桥式方案设计 美学 根据建设单位在桥梁设计任务书中所提的要求 在桥渡设计的基础上 针对当时当地造桥条件 为指定的桥位提出各种可能采用的桥式方案 择优推荐于建设单位的全部工作 小跨度桥 混凝土梁桥 石拱桥等 中等跨度桥梁 预应力混凝土桥 混凝土拱桥 钢实腹梁桥 钢桁架梁桥等 大跨度桥 考虑斜拉桥 钢拱桥 悬索桥等 桥梁结构设计 力学 安全性适用性耐久性 结构的功能要求 极限状态 根据桥梁不同用途选择荷载