桥梁工程第一章

1、2011-07内蒙古工业大学土木学院1桥桥 梁梁 工工 程程 B B内蒙古工业大学土木工程学院 道路与交通工程系2011-07内蒙古工业大学土木学院2目目 录录第一章第一章 总论总论第二章第二章 混凝土梁桥桥面构造混凝土梁桥桥面构造第三章第三章 混凝土简支体系梁式桥的构造与设计混凝土简支体系梁式桥的构造与设计第四章第四章 混凝土简支梁桥的计算混凝土简支梁桥的计算第五章第五章 悬臂梁桥简介悬臂梁桥简介第六章第六章 混凝土连续体系梁桥混凝土连续体系梁桥2011-07内蒙古工业大学土木学院3第七章第七章 梁式桥支座梁式桥支座 第八章第八章 混凝土梁桥施工方法简介混凝土梁桥施工方法简介第九章第九章 混

2、凝土拱桥混凝土拱桥第十章第十章 斜拉桥斜拉桥第十一章第十一章 悬索桥悬索桥第十二章第十二章 组合体系桥组合体系桥第十三章第十三章 桥梁墩台桥梁墩台2011-07内蒙古工业大学土木学院4v桥梁工程桥梁工程是有关桥梁勘测勘测、设计设计、施工施工、养护养护、维修维修和检定检定及与桥梁相关的科学研究科学研究和工程技术工程技术的总称。v本课程主要介绍桥梁的构造构造和结构结构设计设计及相关概念概念和基本理论基本理论；介绍桥梁工程其他方面的基础知识和相关内容。2011-07内蒙古工业大学土木学院5第一章第一章 总总 论论1.1 概述 1.1.1 桥梁的组成与分类 1.1.2 国内外桥梁建设成就与展望1.2

3、桥梁总体规划与设计程序 1.2.1 桥梁的总体规划 1.2.2 桥梁设计程序简介 1.2.3 桥梁建筑造型与美学2011-07内蒙古工业大学土木学院61.3 桥梁结构的作用 1.3.1 永久作用 1.3.2 可变作用 1.3.3 偶然作用 1.3.4 作用效应组合1.4 城市桥梁设计荷载2011-07内蒙古工业大学土木学院71.1 1.1 概述概述一、桥梁的概念一、桥梁的概念1 1、定义、定义v桥梁桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷是供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他障碍物时所使用的具有承载能力的架空建筑物物或其他障碍物时所使用的具有承载能力的架空建筑物物。

4、2 2、桥梁在交通事业中的地位、桥梁在交通事业中的地位v桥梁是交通线的重要组成部分；桥梁是交通线的重要组成部分；v桥梁是公路工程中的关键工程；桥梁是公路工程中的关键工程；v桥梁在国防上市交通运输的咽喉；桥梁在国防上市交通运输的咽喉；v桥梁建筑常作为一种空间艺术结构存在于社会中。桥梁建筑常作为一种空间艺术结构存在于社会中。 2011-07内蒙古工业大学土木学院8二、桥梁的二、桥梁的组成部分组成部分桥梁主要由桥梁主要由上部结构上部结构（也称桥跨结构（也称桥跨结构superstructuresuperstructure）、）、支座支座bearingbearing和和下部结构下部结构（包括：（包括：桥

5、墩桥墩pierpier、桥台桥台abutmentabutment和和基础基础foundationfoundation）等组成。）等组成。2011-07内蒙古工业大学土木学院91 1、上部结构、上部结构(也称桥跨结构)桥梁结构中直接承受车辆和其它荷载，并跨越各种障碍物的结桥梁结构中直接承受车辆和其它荷载，并跨越各种障碍物的结构物。其形式包括梁式和拱式。构物。其形式包括梁式和拱式。2 2、桥墩、桥台、桥墩、桥台v支承桥跨结构；支承桥跨结构；v传递荷载至地基基础；传递荷载至地基基础；v桥台与路堤衔接，防止路堤填土滑塌，保证桥头路堤的稳定桥台与路堤衔接，防止路堤填土滑塌，保证桥头路堤的稳定性。性。3

6、3、基础、基础桥墩、桥台的底部奠基部分，将荷载传至地基的结构。桥墩、桥台的底部奠基部分，将荷载传至地基的结构。其形式包括浅基础、桩基础、沉井基础。其形式包括浅基础、桩基础、沉井基础。2011-07内蒙古工业大学土木学院104 4、支座、支座连接上部、下部结构的传力装置。连接上部、下部结构的传力装置。v支撑上部结构；支撑上部结构；v传递荷载到桥梁墩台上；传递荷载到桥梁墩台上；v保证桥跨结构能产生一定的变位。保证桥跨结构能产生一定的变位。5 5、附属设施、附属设施 accessoryaccessory包括桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明等。包括桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯

7、光照明等。其主要作用是提高桥梁的服务功能。其主要作用是提高桥梁的服务功能。2011-07内蒙古工业大学土木学院11三、几个水位参数三、几个水位参数1 1、低水位、低水位 low water levellow water level枯水季节的最低水位。枯水季节的最低水位。2 2、通航水位、通航水位 navigable water levelnavigable water level在各级航道中，能保证船舶正常航行时的水位。在各级航道中，能保证船舶正常航行时的水位。3 3、设计水位、设计水位 designed flood leveldesigned flood level设计桥梁所用的洪水位。设计

8、桥梁所用的洪水位。4 4、高水位、高水位 high water levelhigh water level出现洪峰时的最高水位。出现洪峰时的最高水位。2011-07内蒙古工业大学土木学院12四、桥梁四、桥梁有关术语有关术语1 1、计算跨径、计算跨径 computed spancomputed span对于梁式桥指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于梁式桥指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于拱式桥指拱轴线两端点之间的距离。对于拱式桥指拱轴线两端点之间的距离。2 2、标准跨径、标准跨径 standard spanstandard span指桥墩中线间距离或桥墩中线与桥台背前缘的间距，指桥墩中线间

9、距离或桥墩中线与桥台背前缘的间距，对于拱式桥是指其净跨径。对于拱式桥是指其净跨径。3 3、净跨径、净跨径 clear spanclear span对于梁式桥净跨径是指设计水位上相邻两个桥墩（或对于梁式桥净跨径是指设计水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面桥台）之间的净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。内边缘之间的距离。2011-07内蒙古工业大学土木学院134 4、总跨径、总跨径是多跨桥梁各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径。反映是多跨桥梁各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径。反映了桥下泄洪的能力。了桥下泄洪的能力。5 5、桥长、桥长 total length

10、 of bridgetotal length of bridge一般把桥梁两端桥台的侧墙或八字墙尾端点之间的距一般把桥梁两端桥台的侧墙或八字墙尾端点之间的距离称为桥梁全长，简称桥长。离称为桥梁全长，简称桥长。6 6、桥梁的跨径总长、桥梁的跨径总长桥梁两端桥台台背前缘间的距离桥梁两端桥台台背前缘间的距离。7 7、桥梁建筑高度、桥梁建筑高度 construction height of bridgeconstruction height of bridge桥面（或轨顶）与桥跨结构最下缘之间的高差。桥面（或轨顶）与桥跨结构最下缘之间的高差。2011-07内蒙古工业大学土木学院148 8、桥下净空高度

11、、桥下净空高度 clearance height of spanclearance height of span设计水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘之间的高设计水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘之间的高差。应能满足排洪和通航所规定的净空高度。差。应能满足排洪和通航所规定的净空高度。9 9、桥梁高度、桥梁高度 height of bridgeheight of bridge低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面至桥面的高差。至桥面的高差。桥高的不同对桥梁施工的要求也不同，其施工的方法桥高的不同对桥梁施工的要求也不同，其施工的方法和难度会有很

12、大差异。和难度会有很大差异。2011-07内蒙古工业大学土木学院15五、桥梁的分类五、桥梁的分类1 1、按用途划分、按用途划分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、运水桥、农桥以及管道桥等。2 2、按桥梁长度和单孔跨径不同划分：、按桥梁长度和单孔跨径不同划分：特大桥、大桥、中桥、小桥以及涵洞。3 3、按桥梁主跨结构所用材料划分：、按桥梁主跨结构所用材料划分：木桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥和钢桥。4 4、按跨越障碍的性质划、按跨越障碍的性质划分：跨河桥、跨海峡桥、立交桥、高架桥等等。 2011-07内蒙古工业大学土木学院165 5、按上部结构的行车道位置划分：、按上部结构的行车道位置

13、划分：上承式桥梁、中承式和下承式桥。上承式桥梁、中承式和下承式桥。6 6、按桥梁是否固定划分：、按桥梁是否固定划分：固定桥、活动桥（开启桥、开合固定桥、活动桥（开启桥、开合桥）、浮桥。桥）、浮桥。7 7、按桥梁受力情况划分按桥梁受力情况划分：梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥、组合桥。斜拉桥、组合桥。2011-07内蒙古工业大学土木学院17（1 1）梁式桥）梁式桥v特点特点：桥跨的承载结构由：桥跨的承载结构由梁组成。在竖向荷载作用下梁组成。在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力，梁的支承处仅产生竖向反力，而无水平反力而无水平反力( (推力推力) )。v梁式桥的

14、内力以弯矩和剪梁式桥的内力以弯矩和剪力为主，水平轴力和扭矩相力为主，水平轴力和扭矩相对很小。对很小。v荷载作用方向通常与梁的荷载作用方向通常与梁的轴线相垂直，梁主要通过抗轴线相垂直，梁主要通过抗弯来承受荷载，并通过支座弯来承受荷载，并通过支座将其传递至下部结构。将其传递至下部结构。v梁式桥可分为简支梁桥、梁式桥可分为简支梁桥、连续梁桥连续梁桥、悬臂梁桥。、悬臂梁桥。 2011-07内蒙古工业大学土木学院18v梁式桥梁式桥2011-07内蒙古工业大学土木学院19v虎门辅航道虎门辅航道2011-07内蒙古工业大学土木学院20（2 2）拱式桥）拱式桥v拱式桥是桥梁工程中广泛拱式桥是桥梁工程中广泛采用

15、的桥型之一。采用的桥型之一。 v特点：桥跨的承载结构以特点：桥跨的承载结构以拱圈或拱肋为主。在竖向荷拱圈或拱肋为主。在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平反生竖向反力，还产生水平反力（推力）。力（推力）。v拱式桥是钢筋混凝土桥和拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之圬工桥最合理的结构形式之一。一。v拱式桥的基本结构体系可拱式桥的基本结构体系可分为有铰拱和无铰拱。分为有铰拱和无铰拱。v拱式桥适建于地质和地基拱式桥适建于地质和地基条件良好的桥址。条件良好的桥址。2011-07内蒙古工业大学土木学院21v拱桥拱桥2011-07内蒙古工业大学土木学院22

16、v上海卢浦大桥上海卢浦大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院23（3 3）刚架桥刚架桥v刚架桥是由桥跨结构刚架桥是由桥跨结构( (主梁主梁) )与墩台与墩台( (支柱、板墙支柱、板墙) )整体相连而整体相连而形成的结构体系，其梁柱结点为刚结。形成的结构体系，其梁柱结点为刚结。v在荷载作用下，其结构中梁和柱在荷载作用下，其结构中梁和柱( (支柱、板墙支柱、板墙) )的截面均作用的截面均作用有弯矩、剪力和轴力。有弯矩、剪力和轴力。v刚架桥的外形尺寸较小，刚架桥的外形尺寸较小，桥下净空较大，视野开阔，桥下净空较大，视野开阔，适用于建筑高度受限、需要适用于建筑高度受限、需要较大桥下净空的情况。较大桥

17、下净空的情况。v刚架桥刚架桥设计必须考虑设计必须考虑附加附加内力内力。大跨度预应力。大跨度预应力刚架桥刚架桥近年来近年来发展迅速发展迅速。v刚架桥要求桥址有较好的刚架桥要求桥址有较好的地基条件或采用深基础。地基条件或采用深基础。2011-07内蒙古工业大学土木学院24v刚架桥刚架桥2011-07内蒙古工业大学土木学院25（4 4）悬索桥悬索桥v特点：主要承载结构由特点：主要承载结构由桥塔桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及及吊索吊索、加劲梁和、加劲梁和锚锭结构锚锭结构组成。主缆索是主要承重结构，但组成。主缆索是主要承重结构，但其仅承受拉力。其仅承受拉力。这种桥型能以较

18、小的建筑高度跨越其它任何桥这种桥型能以较小的建筑高度跨越其它任何桥型无法比拟的特大跨度。型无法比拟的特大跨度。v悬索桥在设计计悬索桥在设计计算时，除需考虑其算时，除需考虑其结构的静力特性外，结构的静力特性外，还必须考虑其结构还必须考虑其结构的动力特性，尤其的动力特性，尤其它的抗风稳定性。它的抗风稳定性。计算通常采用有限计算通常采用有限变形理论。变形理论。2011-07内蒙古工业大学土木学院26v缆索承重桥缆索承重桥2011-07内蒙古工业大学土木学院27v润扬长江大桥润扬长江大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院28（5 5）组合式桥）组合式桥v是由几个不同的基本类型结构所组成的桥。各种各样

19、的组合是由几个不同的基本类型结构所组成的桥。各种各样的组合式桥根据其所组合的基本类型结构不同，其受力特点也不同，式桥根据其所组合的基本类型结构不同，其受力特点也不同，往往是所组合的基本类型结构的受力特点的综合表现。往往是所组合的基本类型结构的受力特点的综合表现。v常见此类桥型有梁与拱组合式桥，如系杆拱、常见此类桥型有梁与拱组合式桥，如系杆拱、桁架拱桁架拱及多跨及多跨拱梁结构等；悬索结构与梁式结构的组合式桥，如斜拉桥等。拱梁结构等；悬索结构与梁式结构的组合式桥，如斜拉桥等。v系杆拱桥系杆拱桥 系杆拱是典型的系杆拱是典型的梁梁和和拱拱组合的组合的无推力结构体系无推力结构体系。这。这一桥型的实用跨径

20、为一桥型的实用跨径为3030100100m m，最大跨径已达最大跨径已达150150m m。2011-07内蒙古工业大学土木学院29v组合体系桥组合体系桥2011-07内蒙古工业大学土木学院30（6 6）斜拉桥）斜拉桥( (独塔斜拉桥独塔斜拉桥、双塔斜拉桥双塔斜拉桥、多塔斜拉桥、多塔斜拉桥) )v斜拉桥由主梁、拉索和斜拉桥由主梁、拉索和索塔索塔组成。组成。v在结构体系中，斜拉索中荷载所引起拉力的水平分量，使梁结在结构体系中，斜拉索中荷载所引起拉力的水平分量，使梁结构承受轴向压力，相当于对梁结构施加预应力；其竖向分量为主构承受轴向压力，相当于对梁结构施加预应力；其竖向分量为主梁提供弹性支承。梁提

21、供弹性支承。v与悬索桥相比，抗风稳定性明显改善，不需要巨大的锚锭结构。与悬索桥相比，抗风稳定性明显改善，不需要巨大的锚锭结构。与梁式桥相比，主梁结构的内力分布更均匀合理。与梁式桥相比，主梁结构的内力分布更均匀合理。v这一桥型的实用跨径为这一桥型的实用跨径为15015010001000m m，最大跨径已达最大跨径已达890890m m。目前目前已建成苏通长江大桥跨径为已建成苏通长江大桥跨径为1088m1088m。2011-07内蒙古工业大学土木学院31v南京长江二桥南京长江二桥2011-07内蒙古工业大学土木学院321.1.2 1.1.2 桥梁工程发展简史桥梁工程发展简史1.古代桥梁工程的成就2

22、.近代桥梁工程的成就 3.现代桥梁工程的发展 4.桥梁工程未来的发展方向 2011-07内蒙古工业大学土木学院331.1.古代桥梁工程的成就古代桥梁工程的成就v中国是有着悠久历史和灿烂中国是有着悠久历史和灿烂文化的文明古国，造桥的历史文化的文明古国，造桥的历史同样相当久远。古代的桥梁主同样相当久远。古代的桥梁主要以木材、石料和铁链以及用要以木材、石料和铁链以及用粘土烧制的砖作为建筑材料。粘土烧制的砖作为建筑材料。我国历史上记载最早的桥梁有：渭河上的浮桥渭河上的木柱木梁桥樊河铁链桥安澜桥保留至今的古代桥梁主要有石拱桥、石梁桥和铁链桥。v国外古代桥梁2011-07内蒙古工业大学土木学院34古代拱桥

23、古代拱桥赵州桥赵州桥又称安济桥，位于河北省赵县又称安济桥，位于河北省赵县境内，建于隋开皇年间（公元境内，建于隋开皇年间（公元595595605605年），由隋匠李春建年），由隋匠李春建造，距今已有近造，距今已有近14001400年历史，年历史，它是世界上现存最早，保存最它是世界上现存最早，保存最完整的石拱桥之一，特别是拱完整的石拱桥之一，特别是拱上加拱的上加拱的“敞肩拱敞肩拱”的运用，的运用，更为世界桥梁史上的首创。赵更为世界桥梁史上的首创。赵州桥全长州桥全长64.464.4米，拱顶宽米，拱顶宽9 9米，米，拱脚宽拱脚宽9.69.6米，跨径米，跨径37.0237.02米，米，拱矢拱矢7.237

24、.23米。不仅有高度的科米。不仅有高度的科学性，而且具有我国独特的民学性，而且具有我国独特的民族艺术风格，是我国古代建筑族艺术风格，是我国古代建筑的伟大作品。的伟大作品。2011-07内蒙古工业大学土木学院35古代拱桥古代拱桥苏州宝带桥苏州宝带桥又名小长桥，始建于唐元和十又名小长桥，始建于唐元和十一至十四年（一至十四年（816819816819年）。年）。全桥有全桥有5353孔，总长近孔，总长近317m317m，其，其中中, ,桥孔长桥孔长249.8m249.8m，桥顶宽，桥顶宽4.1m4.1m，桥端宽，桥端宽6.1m6.1m。宝带桥为。宝带桥为薄墩联拱桥，墩厚仅薄墩联拱桥，墩厚仅0.6m0.

25、6m，与，与最大一孔跨径最大一孔跨径6.95m6.95m相比，接相比，接近近1/121/12，使全桥显得轻盈秀丽，使全桥显得轻盈秀丽，还可增大泄水面积减少洪水对还可增大泄水面积减少洪水对桥身的冲击。宝带桥的泄水面桥身的冲击。宝带桥的泄水面积达积达85%85%，居古桥之首。，居古桥之首。2011-07内蒙古工业大学土木学院36古代拱桥古代拱桥卢沟桥卢沟桥卢沟桥在北京广安门外卢沟桥在北京广安门外3030公公里，跨永定河。桥始建于公里，跨永定河。桥始建于公元元11881188年，完工于公元年，完工于公元11921192年。桥全长年。桥全长212.2m212.2m，共，共1111孔，孔，净跨不等，自净

26、跨不等，自11.4m11.4m至至13.45m13.45m，桥宽桥宽9.3m9.3m，墩宽，墩宽6.5m6.5m至至7.9m7.9m米。拱圈接近半圆形。桥墩米。拱圈接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁柱迎水面有尖端镶有三角铁柱的分水尖，背水面为削角方的分水尖，背水面为削角方形。桥面上石拦杆共形。桥面上石拦杆共269269间，间，各望柱头上，雕刻有石狮各望柱头上，雕刻有石狮485485个。个。 2011-07内蒙古工业大学土木学院37古代拱桥古代拱桥玉带桥玉带桥 玉带桥位于北京颐和园昆明湖长堤上，建于清乾隆年间。玉带桥位于北京颐和园昆明湖长堤上，建于清乾隆年间。该桥单孔净跨该桥单孔净跨11.3

27、8m11.38m，矢高约，矢高约7.5m7.5m，全部用汉白玉石琢成，桥，全部用汉白玉石琢成，桥面是双反向曲线，组成波形线桥型，配有精制白石栏板。蛋尖面是双反向曲线，组成波形线桥型，配有精制白石栏板。蛋尖形桥拱，特别高耸，好似玉带。玉带桥的造型具有我国长江三形桥拱，特别高耸，好似玉带。玉带桥的造型具有我国长江三角洲地区石拱桥的风格，以纤秀挺拔，轻巧为其特色。并与周角洲地区石拱桥的风格，以纤秀挺拔，轻巧为其特色。并与周围环境相协调，使湖光山水增色。围环境相协调，使湖光山水增色。2011-07内蒙古工业大学土木学院38古代拱桥古代拱桥十七孔桥十七孔桥十七孔桥位于北京颐和园东堤上。清乾隆年间建造。是

28、一座式十七孔桥位于北京颐和园东堤上。清乾隆年间建造。是一座式样美观的连拱大石桥，桥面呈拱状隆起，形如初月，桥栏柱上样美观的连拱大石桥，桥面呈拱状隆起，形如初月，桥栏柱上雕镂小狮，形态各异。桥中各孔跨径以中孔最大，约雕镂小狮，形态各异。桥中各孔跨径以中孔最大，约8m8m，向边，向边孔逐渐变小，最小约孔逐渐变小，最小约4.14m4.14m。2011-07内蒙古工业大学土木学院39古代梁桥古代梁桥万安桥万安桥泉州万安桥，俗称泉州万安桥，俗称洛阳桥洛阳桥，建，建于洛阳江入海口。桥始建于宋于洛阳江入海口。桥始建于宋皇佑五年皇佑五年, ,完成于宋嘉裕四年。完成于宋嘉裕四年。桥总长约桥总长约834834米，

29、米，石墩、石梁石墩、石梁共有孔，每孔约共有孔，每孔约11111717米，米，桥宽桥宽3.73.7米。采用磐石遍铺桥米。采用磐石遍铺桥位江底作为桥基，在其上养殖位江底作为桥基，在其上养殖海生牡蛎，使江底磐石胶固成海生牡蛎，使江底磐石胶固成整体，然后在磐石桥基之上垒整体，然后在磐石桥基之上垒纵横石条成桥墩，再架设石梁。纵横石条成桥墩，再架设石梁。每孔花岗岩石梁有每孔花岗岩石梁有7 7根，每根根，每根梁高约梁高约0.5m0.5m，宽，宽0.6m0.6m，长约，长约12m12m。万安桥开现代筏形基础。万安桥开现代筏形基础之先河，创世界绝无仅有之造之先河，创世界绝无仅有之造桥方法。桥方法。 2011-0

30、7内蒙古工业大学土木学院40古代梁桥古代梁桥虎渡桥虎渡桥又名江东桥，位于福建省漳州市城东又名江东桥，位于福建省漳州市城东1616公里处，跨越九龙江的公里处，跨越九龙江的北溪下游。宋绍熙年间北溪下游。宋绍熙年间( (公元公元1190119011941194年年) )始建浮桥，明嘉靖始建浮桥，明嘉靖四十四年四十四年( (公元公元15651565年年) )建石梁桥，是我国十大古名桥之一。全建石梁桥，是我国十大古名桥之一。全长长335m335m，共，共2525孔，桥宽孔，桥宽5.6m5.6m，跨径长短不一，最大跨径为，跨径长短不一，最大跨径为23.7m23.7m，用根宽用根宽1.7m1.7m高高1.9

31、m1.9m重达重达207207吨的石梁并铺成桥面。吨的石梁并铺成桥面。据史料记载，据史料记载，如此重的巨大如此重的巨大石梁是利用潮石梁是利用潮水涨落浮运架水涨落浮运架设设, ,足见我国古足见我国古代工匠的聪明代工匠的聪明和智慧。和智慧。2011-07内蒙古工业大学土木学院41古代梁桥古代梁桥霁玉桥霁玉桥又名金堂桥。相传建于三国时期，石平桥，共又名金堂桥。相传建于三国时期，石平桥，共6 6孔，跨径孔，跨径3m3m。墩宽。墩宽1.5m1.5m，桥长，桥长28m28m，为抗山洪，桥墩迎水面分水尖，为抗山洪，桥墩迎水面分水尖锐突。虽桥已建数百年，桥面石板也多次更迭，然桥墩依锐突。虽桥已建数百年，桥面石

32、板也多次更迭，然桥墩依故。桥堍有香樟树三棵，已有八百余年的历史。故。桥堍有香樟树三棵，已有八百余年的历史。2011-07内蒙古工业大学土木学院42古代索吊桥古代索吊桥v我国西南地区山高林密，坡陡谷深，早就建有悬索吊桥，迄我国西南地区山高林密，坡陡谷深，早就建有悬索吊桥，迄今至少有三千年左右的历史。早期以竹、藤为悬索和吊索，称今至少有三千年左右的历史。早期以竹、藤为悬索和吊索，称为竹索桥或为竹索桥或藤索桥藤索桥。春秋战国时期拥有冶铁、锻铁技术之后，。春秋战国时期拥有冶铁、锻铁技术之后，逐渐以铁链作为悬索和吊索，称为铁链桥。这类桥是现代斜索逐渐以铁链作为悬索和吊索，称为铁链桥。这类桥是现代斜索桥和

33、斜拉桥的原始桥型。桥和斜拉桥的原始桥型。2011-07内蒙古工业大学土木学院43古代吊桥古代吊桥霁虹桥霁虹桥我国现存最早的铁链桥之一。我国现存最早的铁链桥之一。位于云南永平的位于云南永平的“澜沧古渡澜沧古渡”，横跨澜沧江。自汉朝就建有竹横跨澜沧江。自汉朝就建有竹索桥，索桥，1465146514871487年改建为铁年改建为铁链桥。全长链桥。全长113.4m113.4m，桥宽桥宽3.73.7m m，净跨径为净跨径为57.357.3m m，全桥共全桥共1414条铁条铁链，链，2 2条扶栏铁链，每侧各一条，条扶栏铁链，每侧各一条，1212条承重底铁链，锚固于两岸条承重底铁链，锚固于两岸的桥台上，底铁

34、链上铺设纵横的桥台上，底铁链上铺设纵横木板，此桥至今仍在使用。此木板，此桥至今仍在使用。此外，保留至今的尚有建于外，保留至今的尚有建于17061706年的四川泸定横跨大渡河的铁年的四川泸定横跨大渡河的铁链桥，净跨链桥，净跨100100m m，桥宽桥宽2.82.8m m，由由1313条固定于两岸的铁链组成。条固定于两岸的铁链组成。2011-07内蒙古工业大学土木学院44古代索桥古代索桥沪定铁索桥沪定铁索桥四川沪定铁索桥，跨越大渡河，四川沪定铁索桥，跨越大渡河，位于川、藏要道，是铁索桥中位于川、藏要道，是铁索桥中现存制作最精良的一座。该桥现存制作最精良的一座。该桥始建于清始建于清康熙四十四年康熙四

35、十四年( (公元公元17051705年），次年完成。桥净跨年），次年完成。桥净跨100m100m，桥宽，桥宽2.8m2.8m，上铺木板，上铺木板，底索底索9 9根，每根索长约根，每根索长约128m128m，两，两侧各有两根栏杆索，由四川善侧各有两根栏杆索，由四川善于制作铁索桥的全天州修建。于制作铁索桥的全天州修建。两岸石砌桥台，用台身自重来两岸石砌桥台，用台身自重来平衡铁索的拉力。平衡铁索的拉力。2011-07内蒙古工业大学土木学院45国外古代桥梁国外古代桥梁加尔德输水桥加尔德输水桥国外保留至今的古代桥梁国外保留至今的古代桥梁大多为石拱桥。最为著名大多为石拱桥。最为著名的一座是位于法国南部尼的

36、一座是位于法国南部尼姆姆(Nimes)(Nimes)附近，建于公元附近，建于公元前前63631313年古罗马时代的年古罗马时代的加尔德输水桥。全桥由三加尔德输水桥。全桥由三层圆弧拱组成，底层和二层圆弧拱组成，底层和二层各有层各有6 6孔和孔和1111孔大拱，顶孔大拱，顶层为层为3636孔小拱，拱上支承孔小拱，拱上支承带有盖板的输水槽。带有盖板的输水槽。2011-07内蒙古工业大学土木学院46国外古代桥梁国外古代桥梁天使桥天使桥意大利罗马台伯意大利罗马台伯河河(Tiber)(Tiber)上的上的天使桥建于公元天使桥建于公元136136年，也是古年，也是古罗马时代留下的、罗马时代留下的、至今仍在使

37、用的至今仍在使用的多孔圆弧拱桥。多孔圆弧拱桥。古罗马时代的石古罗马时代的石拱桥至今尚有许拱桥至今尚有许多遗存，其建筑多遗存，其建筑技术和结构造型技术和结构造型对拱桥的历史发对拱桥的历史发展有着极为深远展有着极为深远的影响。的影响。2011-07内蒙古工业大学土木学院472 2、近代桥梁工程的成就、近代桥梁工程的成就 v十九世纪初发明了水泥，随后又发明了钢材和钢筋混凝土，十九世纪初发明了水泥，随后又发明了钢材和钢筋混凝土，使桥梁及桥梁工程的发展出现质的飞跃。使桥梁及桥梁工程的发展出现质的飞跃。v新的运输工具火车和汽车的出现对这一发展产生了重大影响。新的运输工具火车和汽车的出现对这一发展产生了重大

38、影响。 v近代有代表性的桥梁有：近代有代表性的桥梁有：18551855年起法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥年起法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥 18701870年德国建造了第一批采用硅酸盐水泥的混凝土拱桥年德国建造了第一批采用硅酸盐水泥的混凝土拱桥 18741874年美国建成了主跨径为年美国建成了主跨径为158m158m的（的（St.LouisSt.Louis）钢桁架拱桥）钢桁架拱桥 18831883年建成了主跨为年建成了主跨为487m487m的的布鲁克林悬索桥布鲁克林悬索桥 18901890年英国建成主跨度为年英国建成主跨度为512m512m的的福斯湾悬臂钢桁架梁桥福斯湾悬臂

39、钢桁架梁桥 2011-07内蒙古工业大学土木学院48近代有代表性的桥梁近代有代表性的桥梁v加拿大加拿大19171917年建成主跨为年建成主跨为549m549m，世界上跨径最大的钢悬臂桁，世界上跨径最大的钢悬臂桁架梁桥架梁桥( (第二魁北克桥第二魁北克桥) )v澳大利亚澳大利亚19321932年建成主跨为年建成主跨为503m503m的钢桁架拱桥的钢桁架拱桥( (悉尼海港大桥悉尼海港大桥) )v美国美国19171917年建成主跨为年建成主跨为219m219m，当时世界上跨径最大的简支钢，当时世界上跨径最大的简支钢桁架梁桥桁架梁桥(Metropolis)(Metropolis)。v美国美国19311

40、931年建成主跨为年建成主跨为504m504m，当时为世界上跨径最大的，当时为世界上跨径最大的BayonneBayonne钢桁架拱桥钢桁架拱桥v美国美国19371937年建成主跨为年建成主跨为1280m1280m，当时为世界上跨径最大的悬索，当时为世界上跨径最大的悬索桥桥金门大桥金门大桥v法国在法国在19301930年建成三孔跨径为年建成三孔跨径为186m186m的的PlougastelPlougastel钢筋混凝土钢筋混凝土拱桥，并用拱桥，并用2828只液压千斤顶在拱顶处对拱圈内力进行调整。只液压千斤顶在拱顶处对拱圈内力进行调整。v瑞典在瑞典在19431943年建成主跨为年建成主跨为264m

41、264m，当时为世界上跨径最大的，当时为世界上跨径最大的钢钢筋混凝土拱桥筋混凝土拱桥(Sandoe)(Sandoe)2011-07内蒙古工业大学土木学院49v万县长江大桥万县长江大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院50v克尔克克尔克1 1号桥号桥2011-07内蒙古工业大学土木学院51v挪威斯托尔马桥挪威斯托尔马桥2011-07内蒙古工业大学土木学院52v挪威拉脱圣德桥挪威拉脱圣德桥2011-07内蒙古工业大学土木学院533.3.现代桥梁工程的发展现代桥梁工程的发展 v社会发展的需要、计算机的发明和应用、预应力混凝土技术社会发展的需要、计算机的发明和应用、预应力混凝土技术的成熟和广泛使用以

42、及新的大跨度桥梁施工方法的发明和施工的成熟和广泛使用以及新的大跨度桥梁施工方法的发明和施工机械的进步，使桥梁和桥梁工程进入了现代化高速发展时期。机械的进步，使桥梁和桥梁工程进入了现代化高速发展时期。v在桥梁设计理论方面，大多数国家普遍采用极限状态设计法在桥梁设计理论方面，大多数国家普遍采用极限状态设计法代替了以弹性理论为基础的允许应力法。由于大跨度桥梁结构代替了以弹性理论为基础的允许应力法。由于大跨度桥梁结构的出现，使结构振动、稳定、疲劳和结构的非线性理论在桥梁的出现，使结构振动、稳定、疲劳和结构的非线性理论在桥梁设计中得到广泛运用。设计中得到广泛运用。v在桥梁结构施工技术方面，德国最早利用预

43、应力技术把悬臂在桥梁结构施工技术方面，德国最早利用预应力技术把悬臂施工技术成功地用于预应力混凝土桥梁的施工，克服了大跨度施工技术成功地用于预应力混凝土桥梁的施工，克服了大跨度桥梁施工的难题。创立了现代大跨度桥梁悬臂施工技术。桥梁施工的难题。创立了现代大跨度桥梁悬臂施工技术。 v2020世纪世纪5050年代至今是桥梁和桥梁工程发展最为迅速的时期。年代至今是桥梁和桥梁工程发展最为迅速的时期。德国桥梁专家利用悬索桥和拉索桥的受力原理在德国桥梁专家利用悬索桥和拉索桥的受力原理在1952 1952 年设计完年设计完成了第一座主跨为成了第一座主跨为260260m m的现代钢斜拉桥的现代钢斜拉桥( (杜塞尔

44、多夫北桥杜塞尔多夫北桥) )。2011-07内蒙古工业大学土木学院54现代代表性的桥梁现代代表性的桥梁v挪威采用悬臂施工方法建造的连续刚架桥，位于艾于斯特沃挪威采用悬臂施工方法建造的连续刚架桥，位于艾于斯特沃尔的尔的StomasundetStomasundet桥，其最大跨径已达桥，其最大跨径已达301m301m，19981998年建成。年建成。19971997年我国建成类似的桥梁虎门大桥辅航道桥，跨度已达年我国建成类似的桥梁虎门大桥辅航道桥，跨度已达270m270m。v19701970年美国建成跨度为年美国建成跨度为518518米的钢桁架拱桥米的钢桁架拱桥新河峡谷大桥新河峡谷大桥；前；前南斯拉

45、夫在南斯拉夫在19801980年采用悬臂施工方法建成了跨度为年采用悬臂施工方法建成了跨度为390m390m的钢筋的钢筋混凝土箱型拱桥。混凝土箱型拱桥。19951995年我国用类似的施工方法建成了跨度为年我国用类似的施工方法建成了跨度为330m330m的桁式组合箱型拱桥的桁式组合箱型拱桥( (贵州江界河贵州江界河) )；在；在19981998年采用刚性骨年采用刚性骨架施工法建成了跨度为架施工法建成了跨度为420m420m的世界第一大的钢筋混凝土箱型拱的世界第一大的钢筋混凝土箱型拱桥桥( (重庆重庆万州长江大桥万州长江大桥) )。20032003年建成目前世界第一大跨年建成目前世界第一大跨5505

46、50米钢米钢管混凝土拱桥管混凝土拱桥上海卢浦大桥上海卢浦大桥。2011-07内蒙古工业大学土木学院55v最大跨度的预应力混凝土斜拉桥是主跨为最大跨度的预应力混凝土斜拉桥是主跨为530530m m的挪威斯卡尔的挪威斯卡尔桑德大桥。上海于桑德大桥。上海于19931993年建成的杨浦大桥主跨为年建成的杨浦大桥主跨为602602m m，是第一是第一座跨越座跨越600600m m的斜拉桥；的斜拉桥；日本日本19991999年施工完成的年施工完成的多多罗钢斜拉桥多多罗钢斜拉桥，其主跨达其主跨达890m890m。其次是法国的。其次是法国的诺曼底大桥诺曼底大桥，其主跨径为，其主跨径为856m856m的的钢箱梁

47、。钢箱梁。20012001年完成的年完成的南京长江二桥南京长江二桥主跨达到主跨达到628628m m。v日本日本19911991年建成主跨为年建成主跨为400m400m、跨径最大的钢桁架连续梁桥；、跨径最大的钢桁架连续梁桥；v巴西巴西19741974年建成主跨为年建成主跨为300m300m、跨径最大的钢箱梁桥；、跨径最大的钢箱梁桥；v美国美国19731973年建成主跨为年建成主跨为227m227m、跨径最大简支钢桁架梁桥；、跨径最大简支钢桁架梁桥；v英国英国19811981年建成主跨为年建成主跨为1410m1410m、亨伯尔悬索桥亨伯尔悬索桥；v日本日本19981998年建成主跨为年建成主跨为

48、1991m1991m、跨径最大、跨径最大明石海峡悬索桥明石海峡悬索桥；v丹麦丹麦19981998年建成主跨为年建成主跨为1624m1624m、大贝尔特东悬索桥大贝尔特东悬索桥；v我国我国19991999年建成主跨为年建成主跨为1385m1385m、江阴长江悬索桥江阴长江悬索桥。2011-07内蒙古工业大学土木学院56v日本多多罗大桥日本多多罗大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院57v法国诺曼底大桥法国诺曼底大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院58丹麦大贝尔特桥丹麦大贝尔特桥2011-07内蒙古工业大学土木学院59v日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥2011-07内蒙古工业大学土木学院60

49、4.4.桥梁工程未来的发展方向桥梁工程未来的发展方向 v在结构上研究适合应用于更大跨度的结构形式。在结构上研究适合应用于更大跨度的结构形式。 v研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下，研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下，结构的安全和稳定性。结构的安全和稳定性。v研究更符合实际状态的力学分析方法与新德设计理研究更符合实际状态的力学分析方法与新德设计理论。论。 v开发和应用具有高强、高弹模、轻质特点的新材料；开发和应用具有高强、高弹模、轻质特点的新材料；进行进行100200m深海大型基础工程的实践。深海大型基础工程的实践。v开发和应用桥梁自动监测和管理系统。开发和应用桥梁自动监测和管理

50、系统。v重视桥梁美学和环境保护。重视桥梁美学和环境保护。2011-07内蒙古工业大学土木学院61v石拱桥2011-07内蒙古工业大学土木学院62v木 桥2011-07内蒙古工业大学土木学院63v钢桥钢桥2011-07内蒙古工业大学土木学院64v开启桥开启桥2011-07内蒙古工业大学土木学院65整体施工桥梁整体施工桥梁2011-07内蒙古工业大学土木学院66节段施工桥梁节段施工桥梁2011-07内蒙古工业大学土木学院67上承式拱桥上承式拱桥 2011-07内蒙古工业大学土木学院68v中承式拱桥中承式拱桥2011-07内蒙古工业大学土木学院69v下承式拱桥下承式拱桥2011-07内蒙古工业大学土

51、木学院701.2 1.2 桥梁总体规划与设计程序桥梁总体规划与设计程序1.1.2.1 2.1 桥梁的桥梁的总体规划总体规划一、桥梁设计基本原则一、桥梁设计基本原则安全安全v强度、刚度、稳定和耐久性强度、刚度、稳定和耐久性适用适用v桥梁宽度应能满足车辆和人群的交通流量要求，并应满足今桥梁宽度应能满足车辆和人群的交通流量要求，并应满足今后规划年限内交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、通航或通后规划年限内交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、通航或通车等要求。桥梁两端方便车辆进出，以防止出现交通堵塞。此车等要求。桥梁两端方便车辆进出，以防止出现交通堵塞。此外，还要便于今后检查和维修。外，还要便于今后检查和

52、维修。 2011-07内蒙古工业大学土木学院71经济经济v在桥梁设计中，经济性一般是首要考虑的因素。桥梁设计应在桥梁设计中，经济性一般是首要考虑的因素。桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，综合考虑发展远遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，综合考虑发展远景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综合最省。景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综合最省。美观美观v一座桥梁，尤其是城市桥梁和游览地区的桥梁，应具有优美一座桥梁，尤其是城市桥梁和游览地区的桥梁，应具有优美的外形，结构布置精炼，空间比例和谐，与周围环境相协调。的外形，结构布置精炼，空间比例和谐，与周围环境相协调。合理的结构布

53、局和轮廓是美观的主要因素，此外，施工质量也合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，此外，施工质量也会影响桥梁美观性。会影响桥梁美观性。2011-07内蒙古工业大学土木学院72二、野外勘测与调查研究二、野外勘测与调查研究调查研究桥梁交通要求调查研究桥梁交通要求v调查研究桥上交通种类及其要求，如汽车荷载等级、实际交调查研究桥上交通种类及其要求，如汽车荷载等级、实际交通量和增长率，需要的车道数目或行车道宽度，以及人行道的通量和增长率，需要的车道数目或行车道宽度，以及人行道的要求等等。要求等等。选择桥位选择桥位v各级公路上的小桥及其与公路的衔接，一般应符合路线布设各级公路上的小桥及其与公路的衔接，一般应

54、符合路线布设的要求，桥中线与洪水流向应尽量正交。各级公路上的特大、的要求，桥中线与洪水流向应尽量正交。各级公路上的特大、大、中桥的桥位，原则上应服从路线上的总方向，路桥综合考大、中桥的桥位，原则上应服从路线上的总方向，路桥综合考虑。对于特大、大、中桥一般选择虑。对于特大、大、中桥一般选择2 25 5个可能的桥位，对每个个可能的桥位，对每个可能桥位进行相应的调查、勘测工作，包括搜集洪水、地形和可能桥位进行相应的调查、勘测工作，包括搜集洪水、地形和地质资料；实地调查历史洪水位；作必要的地形、地貌和地质地质资料；实地调查历史洪水位；作必要的地形、地貌和地质等测绘工作。经综合分析比较，选择出最合理的桥

55、位。等测绘工作。经综合分析比较，选择出最合理的桥位。2011-07内蒙古工业大学土木学院73桥位的详细勘测和调查桥位的详细勘测和调查v对确定的桥位要进一步搜集资料，为设计和施工提供可靠依对确定的桥位要进一步搜集资料，为设计和施工提供可靠依据。包括绘制桥位附近大比例地形图、桥位地质钻探并绘制地据。包括绘制桥位附近大比例地形图、桥位地质钻探并绘制地质剖面图、实地水文勘测调查等。为使地质资料更接近实际，质剖面图、实地水文勘测调查等。为使地质资料更接近实际，宜将钻孔布置在拟定的桥孔方案墩台附近。宜将钻孔布置在拟定的桥孔方案墩台附近。调查其他有关情况调查其他有关情况v调查了解地震资料、当地建筑材料来源及

56、供应情况、运输条调查了解地震资料、当地建筑材料来源及供应情况、运输条件、是否需要拆迁建筑物或占用农田、桥上是否需要铺设电缆件、是否需要拆迁建筑物或占用农田、桥上是否需要铺设电缆或各种管线等。或各种管线等。2011-07内蒙古工业大学土木学院74三、桥梁纵、横断面设计和平面布置三、桥梁纵、横断面设计和平面布置1 1、桥梁纵断面设计、桥梁纵断面设计vertical-sectional design of bridgevertical-sectional design of bridgev桥梁纵断面设计包括桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径的确定、桥梁分孔、确定桥桥梁总跨径的确定、桥梁分孔、确定桥面标高和

57、桥下净空、桥梁纵坡及基础埋置深度面标高和桥下净空、桥梁纵坡及基础埋置深度等。等。（1 1）桥梁总跨径的确定）桥梁总跨径的确定v桥梁总跨径一般根据水文计算确定。桥梁总跨径一般根据水文计算确定。v桥梁总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积，河床不产生过桥梁总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积，河床不产生过大的冲刷，并注意壅水可能淹没耕地和建筑物等危害。大的冲刷，并注意壅水可能淹没耕地和建筑物等危害。v注意河床地形，不宜过分压缩河道、改变水流的天然状态。注意河床地形，不宜过分压缩河道、改变水流的天然状态。2011-07内蒙古工业大学土木学院75（2 2）桥梁分孔）桥梁分孔v对于通航河流，首先根据通航净空要

58、求，确定通航孔跨径，对于通航河流，首先根据通航净空要求，确定通航孔跨径，并布置在稳定的主河槽位置，对于变迁性河流，还需加设通航并布置在稳定的主河槽位置，对于变迁性河流，还需加设通航孔；孔；v桥基位置尽量避开复杂的地质和地形区段；桥基位置尽量避开复杂的地质和地形区段；v考虑上部结构采用的结构体系类型，有些结构体系各桥孔的考虑上部结构采用的结构体系类型，有些结构体系各桥孔的跨径应有合宜的比例，以保证结构受力合理；跨径应有合宜的比例，以保证结构受力合理；v考虑基础施工因素，若基础施工困难，航运繁忙，则宜加大考虑基础施工因素，若基础施工困难，航运繁忙，则宜加大孔径；孔径；v从经济上考虑，一般来说，采用

59、大跨度时上部结构造价大，从经济上考虑，一般来说，采用大跨度时上部结构造价大，而下部结构造价则比小跨度时小。在满足通航前提下，通过经而下部结构造价则比小跨度时小。在满足通航前提下，通过经济技术比较，最后确定分孔布置。济技术比较，最后确定分孔布置。 2011-07内蒙古工业大学土木学院76（3 3）桥面标高的确定）桥面标高的确定v主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求、排洪要求和通航主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求、排洪要求和通航要求。要求。v对于中、小桥梁，桥面标高一般由路线纵断面设计确定；对于中、小桥梁，桥面标高一般由路线纵断面设计确定；v对于跨河桥，为保证结构不受毁坏，桥梁主体结构必须比计

60、对于跨河桥，为保证结构不受毁坏，桥梁主体结构必须比计算水位或最高流冰水位高出一定距离，满足算水位或最高流冰水位高出一定距离，满足公路桥涵设计通用公路桥涵设计通用规范规范(JTG D602004) (JTG D602004) (以下简称以下简称桥规桥规（JTG D60JTG D60）) )对非通对非通航河流桥下净空的要求（见表航河流桥下净空的要求（见表1.61.6）；）；v对于通航河流，通航孔还必须满足通航净空要求，通航净空对于通航河流，通航孔还必须满足通航净空要求，通航净空尺寸按尺寸按内河通航标准内河通航标准（GBJ139-90GBJ139-90）确定；）确定；v对于跨越铁路或公路的桥梁，应满