三桥梁的类型与结构

1、桥梁的基本体系 目前，人们所见到的桥梁种类繁多 。它们都在长期的生产活动中， 通过反复实践和不断的总结而逐 步创造发展起来的。 我们知道，结构工程上的受力构件 ，总离不开拉、压、剪、弯、扭 等基本受力方式。 由基本构件所组成的各种结构物，在 力学上也可归结为：梁式、拱式、悬 吊式三种基本体系以及它们之间的各 种组合。 现代的桥梁结构也一样，不过其内容 更丰富，形式更多样，材料更坚固， 技术更进步。 桥梁各种体系的特点，决定其受力特 点、建桥材料、适用跨度、施工条件 等。 桥梁的基本体系 梁式、拱式、悬吊式 见下面详述见下面详述 思考题思考题3 3 桥梁的类型桥梁的类型 1.拱桥与梁桥 拱桥 梁

2、桥 拱桥 拱式桥 拱式桥的主要乘重结构是拱圈或拱 肋.这种结构在竖向荷载作用下, 桥墩或桥台都将承受水平推力和 竖向反力.同时这种水平推力将 显著抵消荷载所引起的在拱圈( 或拱肋)内的弯矩作用.因此,与 同跨径的梁相比,拱的弯矩和变 形要小得多. 鉴于拱桥的承重结构以受压为主, 通常就可以用抗压能力强的坞工 材料(如砖、石、混凝土）和钢 筋混凝土等来建造。 拱桥的跨越能力很大，外形也比 较美观，在条件许可的情况下， 修建坞工拱桥往往经济合理的。 拱式桥对下部构造和基础要求较 高,要求下构（桥墩、桥台）和 基础能够提供足够大的水平推 力，而且具有足够的稳定性和 耐久性。 拱式桥的施工难度一般情况

3、下会 比梁式桥困难些。 梁桥 梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无 水平推力的结构。 由于外力（恒载与活载）的作用方 向与承重结构的轴线接近垂直， 故与同样跨经的其他结构体系相 比，梁内产生的弯矩最大。通常 需用抗弯能力强的材料（钢、木 、钢筋混凝土）来建造。 目前公路桥梁中广泛应用“预制装配 式的钢筋混凝土简支梁”。 简支梁桥结构简单，施工方便，对地 基承载力要求不高，跨径25m内多用 。 多跨梁式桥也使用“连续梁”。 为了节省材料，充分利用钢材抗拉强 度的优势，通常做成“钢筋混凝土 预应力梁”。 对于很大跨径的特大桥梁，可建造 钢桥或预应力箱梁桥。 2.刚架桥与吊桥 刚架桥 吊桥 刚构桥

4、 刚架桥 刚架桥的主要承重结构是梁或板和 立柱或竖墙整体结合在一起的刚性 构架的结构体系，也称为刚构体系 。梁和柱的连接处具有很大的刚性 ，连接可靠。在竖向荷载作用下， 梁部主要受弯，而在柱脚处也具有 水平反力，其受力状态介于梁桥与 拱桥之间。 对于同样的跨径，在相同的荷载作 用下，刚架桥的跨中正弯矩比一 般梁桥的小。根据这一特点，刚 够桥跨中的建筑高度就可以做得 较小。在城市道路网中，遇到线 路立体交叉或需要跨越通航河段 时，采用这种桥型能尽量降低线 路标高以改善纵坡并能减少路堤 土方量。 从通航要求看，刚架桥也有有利的一面 。当桥面标高已确定时，能增加桥下 净空。 缺点：施工困难！ 普通钢

5、筋混凝土 时裂缝多。 使用：采用预应 力钢筋混凝土。 T T形刚构是目前修建较大跨径钢筋 混凝土桥曾采用的桥型。它是结 合了刚架桥和多孔静定悬臂梁桥 的特点发展起来的新颖结构。 对于普通钢筋混凝土T形刚构桥采 用预制装配方法施工时，往往将 跨径较大的梁分成三段安装，从 而显著减少了安装重量。 刚架桥的主要缺点是： 悬臂根部的负弯矩很大，用普通钢 筋混凝土修建时不仅钢材用量大， 而且控制混凝土裂缝的开展成为关 键，因此，跨径就不能做得太大， 通常只有4050m。 预应力混凝土的发展，使得T形刚 构桥得到了很大的推广。特别是 由于采用了悬臂安装或浇筑的分 段施工方法，不但加速了修建大 跨度桥梁的施

6、工速度，而且也克 服了要在江河或深谷中搭设支架 的困难。 桂林木龙湖桂林木龙湖 吊桥吊桥 江阴市长江江阴市长江 吊桥吊桥 传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上 的强大缆索作为主要承重结构。如 图： 吊桥 吊桥在竖向荷载作用下，通过吊杆 使缆索承受很大的拉力，通常就需 要在两岸桥台的后方修筑非常巨大 的锚碇结构。吊桥也是具有水平反 力（拉力）的结构。 现代吊桥广泛采用高强度钢丝编制 的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉 性能，因此结构自重较小，就能以 较小的建筑高度跨越其他任何桥型 无以伦比的特大跨度。 吊桥的另一个特点是：成卷的钢缆 容易运输，结构的组成构件较轻， 便于无支架悬吊拼装。 我国在西南山岭地区

7、和在遭受山洪 泥石流冲击等威胁的山区河流上， 当修建其他桥梁有困难时，往往采 用吊桥。在战时，也常常用轻便的 制式器材架设临时性吊桥，以抢通 较宽的交通障碍。 相对于其他体系的桥梁而言，吊桥 的自重小，结构刚度差，在车辆动 载和风载作用下有较大的变形和振 动。可以说：整个吊桥的发展历史 是和变形与振动斗争的历史，亦即 是争取刚度的历史。目前吊桥一般 只在公路上修建。 拱梁组合桥拱梁组合桥 拱梁组合桥拱梁组合桥 拱梁吊组合桥拱梁吊组合桥 根据结构的受力特点，由几个不同 体系的结构组合而成的桥梁称为组 合体系桥。如图是一种梁拱组合体 系。 上图中梁和拱都是主要承重结构， 两者相互配合共同受力。由于

8、吊杆 将梁向上（与荷载作用的挠度方向 相反）吊住，这样就显著减少了梁 中的弯矩；同时由于拱与梁连接在 一起，拱的水平推力就传给梁来承 受，这样梁除了受弯受剪以外尚受 拉。 拱梁组合体系能跨越较一般简支梁 更大的跨度。而对桥墩没有推力作 用，因此对地基要求就像一般简支 梁桥一样。下图是拱梁组合的另一 种形式，把拱置于梁的下方，通过 立柱对梁起辅助支承作用。 斜拉桥也是一种主梁与斜梁相结合 的组合体系，如下图。 悬挂在塔柱上的被张紧的的斜缆将 主梁吊住，使主梁像多点弹性支承 的连续梁一样工作。 这样既发挥了高强度材料的作用，又这样既发挥了高强度材料的作用，又 显著减少了主梁的截面积，使结构显著减少

9、了主梁的截面积，使结构 自重减少而能跨越很大的跨径。自重减少而能跨越很大的跨径。 组合体系的种类很多，但究其实质不组合体系的种类很多，但究其实质不 外乎利用梁、拱、吊三者的不同组外乎利用梁、拱、吊三者的不同组 合，上吊下撑以形成新的结构。合，上吊下撑以形成新的结构。 组合体系桥梁一般都可以用钢筋混凝组合体系桥梁一般都可以用钢筋混凝 土来建造，对于大跨径的桥梁以采土来建造，对于大跨径的桥梁以采 用预应力混凝土或钢材修建为宜。用预应力混凝土或钢材修建为宜。 一、按用途分：一、按用途分： 公路桥公路桥 铁路桥铁路桥 公路铁路两用桥公路铁路两用桥 农桥农桥 人行桥人行桥 运水桥（渡槽）及其他专用桥运水

10、桥（渡槽）及其他专用桥 二、按桥长和跨径分：二、按桥长和跨径分： 特大桥特大桥 大桥大桥 中侨中侨 小桥小桥 桥梁分类桥梁分类多孔跨径总长多孔跨径总长 L(m)L(m) 单孔跨径单孔跨径L Lk k(m)(m) 特大桥特大桥L1000L1000L Lk k150150 大桥大桥100L1000100L100040L40Lk k150150 中桥中桥30L10030L10020L20Lk k4040 小桥小桥8L308L305 5LLk k201000L1000L Lk k150150 大桥大桥100L1000100L100040L40Lk k150150 中桥中桥30L10030L10020L

11、20Lk k4040 小桥小桥8L308L3055L Lk k2020 思考题思考题2 2 思考题思考题3 3 思考题思考题4 4 地 基 基 础 墩 台 上 部 构 造 下 部 构 造 桥台桥台 桥墩桥墩 护栏护栏 梁梁 耳墙耳墙 基础基础 地基地基 墩帽或盖梁墩帽或盖梁 河床河床 思考题思考题4 4 引道引道锥坡锥坡梁梁桥台桥台拱拱立柱立柱 支座支座 基础基础 桥墩桥墩 地基地基 支座支座 1.1.桥长（桥梁全长）桥长（桥梁全长）简称桥长简称桥长 ，是桥梁两端两个桥台的侧墙或八，是桥梁两端两个桥台的侧墙或八 字墙后端点之间的距离，用字墙后端点之间的距离，用L L表示表示 。对于无桥台的桥梁

12、为桥面系行车。对于无桥台的桥梁为桥面系行车 道的全长。道的全长。 2.(see next one)2.(see next one) 思考题思考题5 5 2.2.净跨径净跨径对于梁式桥是设计洪对于梁式桥是设计洪 水位上相邻两个桥墩（或桥台）之水位上相邻两个桥墩（或桥台）之 间的净距，用间的净距，用L L0 0表示；对于拱式桥表示；对于拱式桥 是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之 间的水平距离。间的水平距离。 思考题思考题5 5 3.总跨径（桥梁孔径）是多孔 桥梁中各个孔净跨径的总和。 4.计算跨径对于具有支座的梁 桥，是指桥跨结构相邻两个支座中 心之间的距离。对于拱式桥，

13、是两 相邻拱脚截面形心点之间的水平距 离。 思考题思考题5 5 合理拱轴线合理拱轴线拱轴线形状按照荷载拱轴线形状按照荷载 作用下合力作用线路径设计，使拱结作用下合力作用线路径设计，使拱结 构在荷载作用下内力只有轴力而弯矩构在荷载作用下内力只有轴力而弯矩 和剪力均为零。这样的拱结构只受压和剪力均为零。这样的拱结构只受压 力作用，而建造拱圈的材料就可以使力作用，而建造拱圈的材料就可以使 用砖石砼等经济而抗压强度高的材料用砖石砼等经济而抗压强度高的材料 建造，更能充分发挥材料的优势，这建造，更能充分发挥材料的优势，这 更合理。故叫合理拱轴线。更合理。故叫合理拱轴线。 思考题思考题6 6 标准跨径标准

14、跨径我国我国公路工程技术标准公路工程技术标准 和和公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范规定规定 的跨径标准值。标准中规定，对标准的跨径标准值。标准中规定，对标准 设计或新建桥涵跨径在设计或新建桥涵跨径在50m50m以下时，一以下时，一 般均应尽量采用标准跨径（般均应尽量采用标准跨径（L L0 0）。对）。对 于梁式桥，它指两相邻桥墩中线之间于梁式桥，它指两相邻桥墩中线之间 的距离，或墩中线至桥台台背前缘之的距离，或墩中线至桥台台背前缘之 间的距离；对于拱桥，则指净跨径。间的距离；对于拱桥，则指净跨径。 从从0.75m0.75m起至起至50m50m共分共分2121种。即：种。即：0.75、1.0 、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10、13 、16、20、25、30、35、40、45、50 思考题思考题7 7 桥梁的基本体系 梁式、拱式、悬吊式 桥梁的基本体系 梁式、拱式、悬吊式 拱梁组合桥拱梁组合桥 拱梁组合体系能跨越较一般简支梁 更大的跨度。而对桥墩没有推力作 用，因此对地基要