桥梁分类与体系-1

1、桥梁分类与体系石家庄铁道大学桥梁工程系石家庄铁道大学桥梁工程系Dr. 王慧东王慧东 教授教授桥梁分类与体系桥梁的组成、分类、发展情况（1）桥梁的组成 桥梁的定义：供铁路、道路、管线、行人等跨越河流、海湾湖泊、山谷或其它交通线路等障碍时使用的建筑结构称为桥。 桥梁由四个基本部分组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施。桥梁分类与体系上部结构：又称桥跨结构或桥孔结构，是路线遇到障碍而中断时，跨越障碍并直接承受车辆和其它荷载的结构物，包括承载结构和桥面系。下部结构：通常包括桥墩、桥台和支座，亦称主体工程。桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载等传至基础的结构物，基础是承受桥墩（台）全部荷载并传至

2、地基的底部结构部分。支座：为了保证桥跨结构能够将荷载传递到墩台，某些桥梁需在桥跨结构与桥墩或桥台支撑处设置传力装置，即支座。附属结构：在桥梁主体结构之外，根据需要修建的其它结构物，包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。桥梁分类与体系相关常用专业术语 水位 低水位：水位变动的河流，在枯水季节的最低水位。 高水位：在洪峰季节中的最高水位。 设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的水位。 设计通航水位：在通航河流，满足正常通航净空要求的最高水位。 孔径/跨径 净孔径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（台）之间的净距；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离

3、。 总孔径（L）：各孔净孔径的总和，它反映桥下宣泄洪水的能力。 计算跨径：对于设有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是指桥跨两相邻拱脚截面重心之间的水平距离。桥梁结构的力学计算是以计算跨径为基准的。桥梁分类与体系 标准跨径：对于梁式桥，公路是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线与桥台背前缘之间的距离；铁路梁式桥是指梁两端支座中线之间的距离；对于拱桥、箱涵、圆管涵则是指净跨径。 桥高 桥梁高度：简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或是桥面与桥下线路路面之间的距离。 桥下净空：是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。 建筑高度：是指桥上行车路面（或

4、轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。 容许建筑高度：是指公路或铁路定线中所确定的桥面或轨顶标高与通航净空顶部标高之差。桥梁分类与体系（2）桥梁的分类 按上部结构的行车道位置分类 上承式：视野好、建筑高度大 中承式：建筑高度小、视野差 下承式：兼有两者的特点 按跨越障碍物的性质分类 跨海桥、跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。 按承重结构所用的材料分类 木桥、钢桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥和钢-混凝土组合桥等。桥梁分类与体系上承式桥上承式桥中承式桥中承式桥桥梁分类与体系中承式桥中承式桥下承式桥下承式桥桥梁分类与体系 按桥梁规模分类我国的规范公路桥涵设计

5、通用规范（JTG D602004）： 特大桥：多孔跨径总长 1000m，单孔跨径150m 大桥：1000m 多孔跨径总长 100m，150m 单孔跨径40m 中桥： 100m 多孔跨径总长 30m ，40m 单孔跨径20m 小桥： 30m多孔跨径总长8m ，20m 单孔跨径5m 涵洞：单孔跨径 1000m 斜拉桥：跨径 500m 刚拱桥： 跨径 500m 混凝土拱桥： 跨径 300m桥梁分类与体系 按用途分类 公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其它专用桥梁（如通过管路、电缆等）。 按结构体系分类 梁式桥：简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥 拱式桥：铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱、钢管混

6、凝土拱、劲性刚架拱 刚架桥：门式刚架、斜腿刚构 悬索桥 组合体系桥：系杆拱、梁拱组合体系、斜拉桥、部分斜拉桥桥梁分类与体系荷载作用下结构的反力抵抗外力结构的内力状态适合结构受力性质的建筑材料结构体系分类的描述桥梁分类与体系梁式桥桥梁分类与体系成昆线沿线桥梁分类与体系三堆子金沙江桥，192m，1969桥梁分类与体系南京长江大桥，3x160m,1968桥梁分类与体系南京长江大桥桥梁分类与体系拱式桥桥梁分类与体系赵洲桥，37.02m，隋朝（公元605年）桥梁分类与体系万县长江大桥桥梁分类与体系张家口通泰大桥桥梁分类与体系张家口通泰大桥桥梁分类与体系刚架桥桥梁分类与体系 桥跨结构(主梁)和墩台(支柱)

7、刚性相连的桥梁称刚架桥。 由于梁与墩台之间采用刚结，在竖向荷载作用下，主梁端部将产生负弯矩，从而减小了主梁跨中的正弯矩，跨中截面尺寸可相应减小；支柱在竖向荷载作用下，除承受压力外还承受弯矩，柱脚处一般存在水平推力。桥梁分类与体系斜腿刚构桥梁分类与体系安康汉江斜腿刚构桥梁分类与体系虎门大桥副航道桥，150+270+150m，1997年桥梁分类与体系黄石长江大桥 ，245m，1995 桥梁分类与体系桥梁分类与体系悬索桥桥梁分类与体系西堠门大桥桥梁分类与体系汕头海湾大桥，452m,1995年桥梁分类与体系Golden Gate Bridge ， 1280.16m，1937年 桥梁分类与体系明石海峡大

8、桥， 1991m，1998年 桥梁分类与体系组合桥-斜拉桥桥梁分类与体系桥梁分类与体系主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁 斜拉桥斜拉桥 它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。地基。塔柱基本上以受压为主。 跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起吊起)的连续梁一的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉

9、索样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。 桥梁分类与体系 斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。存在着一定的最优索力分布，使主索的初张力密切相关。存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩梁在各种状态下的弯矩(或应力或应力)最小。最小。 在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。斜索承受拉力。 梁体被斜索多点吊起，结构行为和

10、多点弹性支承连续梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。了结构自重节省了材料。 塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。桥梁分类与体系苏通长江大桥 主跨1088米钢箱梁斜拉桥 桥梁分类与体系南京二桥桥梁分类与体系芜湖长江大桥芜湖长江大桥桥梁分类与体系江苏润扬长江大桥江苏润扬长江大桥桥梁分类与体系组合桥梁拱组合桥梁分类与体系北盘江大桥北盘江大桥桥梁分类与体系 系杆拱有三种形式：系杆拱有三种形式：柔性系杆和刚性拱（图柔性系杆和刚性拱（图

11、4a4a）、刚性系杆（或撑刚）、刚性系杆（或撑刚性梁）和柔性拱（图性梁）和柔性拱（图b b）、）、刚性系杆（梁）和刚性拱刚性系杆（梁）和刚性拱（图（图c c）。）。拱肋拱肋吊杆吊杆系杆系杆组合桥系杆拱桥桥梁分类与体系 成为外部静定体系成为外部静定体系 系杆系杆/梁平衡了拱的水平推力梁平衡了拱的水平推力组合桥系杆拱桥 系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）及桥面系等组成。车道梁（板）及桥面系等组成。桥梁分类与体系九江长江大桥，180+216+180m，1993年桥梁分类与体系天津彩虹桥天津彩虹桥桥梁分类与体系 适用的跨度 适用的材料 适用的环

12、境（地基条件） 结构非线性行为的影响-拱桥与悬索桥、系杆拱桥与梁式桥、部分斜拉桥与连续梁构等桥梁体系的评价桥梁分类与体系（3）中国桥梁发展的现状当代中国桥梁发展历程80年代：学习和追赶时期 90年代：提高和跟踪时期 21世纪：创新和赶超时期 面临的机遇经济持续增长奠定的经济实力和高效交通要求广袤的国土、众多的河流及的海峡提供的丰富多彩的桥址浩大的设计、施工、研究及管理队伍 先进的装备 丰富的工程实践经验 桥梁分类与体系跨海大桥工程的挑战超大跨结构： 日本明石海峡大桥以1991m的跨度和50m深水基础的记录载入世界桥梁史册。利用现有的高强度钢材和技术，已有可能在21世纪建造主跨达4000m的大桥

13、。如果新型炭纤维材料能解决锚固和经济性的问题，就有希望在21世纪突破5000m大关。深水基础材料耐久性桥梁分类与体系四、中国桥梁存在的主要问题与对策设计创新问题：自主建设和吸收国外先进技术的矛盾；工程质量问题：安全性普遍偏低，耐久性严重不足；桥梁美学问题：工程实用性和建筑艺术性的矛盾。存在的问题桥梁分类与体系中国的桥梁建设正处于一个关键时期。经过近三十中国的桥梁建设正处于一个关键时期。经过近三十年的改革开放，由于中国经济实力的增强，基础设年的改革开放，由于中国经济实力的增强，基础设施建设的资金已经基本摆脱了对国外的依赖，这就施建设的资金已经基本摆脱了对国外的依赖，这就为自主设计和施工提供了更多

14、实践机会。为自主设计和施工提供了更多实践机会。 对 策桥梁分类与体系要注意另一种倾向，在自主建设的同时，要重要注意另一种倾向，在自主建设的同时，要重视和国外同行的合作与交流。必须承认和发达视和国外同行的合作与交流。必须承认和发达国家之间的差距，现在做的多半是他们以前经国家之间的差距，现在做的多半是他们以前经历过的。历过的。 对 策桥梁分类与体系过快的建设速度，过大的规模也隐含着不利的因素过快的建设速度，过大的规模也隐含着不利的因素，加上我国在体制上的种种弊端，必须引起我们的，加上我国在体制上的种种弊端，必须引起我们的警惕。要努力克服在技术创新、工程质量和美学价警惕。要努力克服在技术创新、工程质

15、量和美学价值三个方面的不足，在和国外同行的交流中获得启值三个方面的不足，在和国外同行的交流中获得启迪，抓住机遇，迎接挑战。通过不断创新，取得技迪，抓住机遇，迎接挑战。通过不断创新，取得技术上的突破，使中国桥梁迅速赶上发达国家的最先术上的突破，使中国桥梁迅速赶上发达国家的最先进水平，成为世界桥梁强国的一员。进水平，成为世界桥梁强国的一员。 对 策桥梁分类与体系悬索桥世界排名序号桥名主跨(米)主要结构形式所在国家建成年限1明石海峡大桥1991简支钢桁日本19982大带桥1624连续钢箱丹麦19983润阳长江大桥1490钢箱中国20054亨柏桥1410钢箱英国19815江阴长江大桥1385简支钢箱中

16、国19996香港青马大桥1377连续钢箱中国19977费雷泽诺桥1298.5简支钢桁美国19648金门大桥1280简支钢桁美国19379海依靠斯特桥1210钢箱瑞典199810梅克金海峡桥1158简支钢桥美国1957（4）世界桥梁建设的成就 西堠门大桥 1650米 2007年建成桥梁分类与体系明石海峡大桥桥梁分类与体系大带桥，1624m，1998年桥梁分类与体系润扬长江大桥桥梁分类与体系长江江阴公路大桥桥梁分类与体系排序桥名主 跨(m)桥址年份型式1多多罗桥890日本本州四国联络线1998H2诺曼底桥856法国1994H3南京二桥 628长江,中国(2000)H4武汉三桥618长江,中国(20

17、00)H5青州闽江大桥605福州,中国(2000)C6上海杨浦大桥 602上海,中国1993C7中央名港大桥590日本1996S上海徐浦大桥590上海,中国1997H8斯卡圣德脱桥530挪威1991P.C.9汕头岩石大桥518汕头,中国1999H10鹤见航路桥510日本1991S斜拉桥世界排名苏通长江大桥 1088米 2008年建成俄罗斯岛大桥 60+72+3*84+1104+3*84+72+60=1872m(1885.53m)，2004年。桥梁分类与体系多多罗桥桥梁分类与体系诺曼底桥桥梁分类与体系拱桥世界排名序号桥名主跨(米)结构形式所在国家建成年限1上海卢浦大桥550中承式拱梁组合体系中国

18、20032巫山长江大桥460钢管混凝土拱桥中国20053万州长江公路大桥420上承式钢骨RC箱拱中国19974KRK大桥390RC空腹无铰拱克罗地亚19795广州丫髻沙珠江大桥360中承式钢管砼系杆拱中国19976贵州江界河大桥330RC桁式组合拱中国19957广西邕宁邕江大桥312中承式钢管RC双肋拱中国19988Gladesville桥304.8RC空腹无铰拱澳大利亚19619Amizade桥290RC空腹无铰拱巴西196110Bloukrans桥272RC空腹无铰拱南非1983桥梁分类与体系上海卢浦大桥（夜景）桥梁分类与体系上海卢浦大桥桥梁分类与体系巫山长江大桥（施工中）桥梁分类与体系巫

19、山长江大桥桥梁分类与体系万州长江公路大桥桥梁分类与体系克尔克1号桥桥梁分类与体系江界河大桥桥梁分类与体系梁桥世界排名序号桥名主跨(米)结构形式所在国家建成年限1Stolma桥302PC连续刚构挪威19982Raftsunder桥298PC连续刚构挪威19983Asuncion桥270多跨带铰PCT构巴拉圭19794虎门大桥副航道桥270PC连续刚构中国19975Gateway桥260PC连续刚构澳大利亚19856Varodd-2桥260PC连续梁挪威19947泸州长江二桥252PC连续刚构中国20018Schottwien桥250PC连续刚构奥地利19899Doutor桥250PC连续刚构葡萄

20、牙199110Skye桥250PC连续刚构英国199511重庆黄花园嘉陵江大桥250PC连续刚构中国1999桥梁分类与体系Stolma 桥桥梁分类与体系Raftsunder桥桥梁分类与体系2 桥梁基础的分类 -施工方法分一、明挖基础二、沉井基础/气压沉箱三、桩基础四、微桩基础介绍 桥梁分类与体系一、明挖基础1、扩大基础2、条形基础3、筏片基础和箱形基础桥梁分类与体系1、扩大基础桥梁分类与体系柱基 桥梁分类与体系2、条形基础桥梁分类与体系3、筏片基础和箱形基础 桥梁分类与体系二、沉井基础/气压沉箱1、沉井的类型(一) 按平面形状可分为圆形、矩形、圆端形三种基本类型 (二) 按立面形状可分为竖直形

21、、台阶形和斜坡形三种 (三) 按使用的建筑材料分为混凝土沉井、钢筋混凝土沉井和刚沉井 (四) 按下沉方法分为一般沉井和浮运沉井 桥梁分类与体系平面形状桥梁分类与体系立面形状桥梁分类与体系2、沉井的构造桥梁分类与体系三、桩基础1、类型(一) 桩按材料 木桩、混凝土桩、钢筋混凝桩、 预应力钢筋混凝土桩、钢桩和组合桩柱 (二) 桩按施工方法 挤入法、钻孔法 (三) 按桩在土中的支承力性质 摩擦桩、柱桩、中间型桩 桥梁分类与体系2、常用的钢筋混凝土桩的构造桥梁分类与体系扩孔桩桥梁分类与体系桥梁设计荷载 一、公路桥梁的设计荷载二、铁路桥梁的设计荷载桥梁分类与体系一、公路桥梁的设计荷载 桥梁分类与体系一、

22、桥梁的结构形式与跨度二、桥梁的荷载等级三、桥址环境水深、地质情况等评价桥梁技术水平的主要指标桥梁分类与体系一、基于试验和经验的方法二、容许应力法三、破坏阶段法四、极限状态法-分项安全系数极限状态法；两种极限状态五、概率（极限状态）设计法-基于概率论和结构可靠性理论桥梁分类与体系桥梁规范、工作细则和常用手册桥梁的设计施工和运营必须以现行的规范为依据桥梁设计-设计规范桥梁施工-施工规范桥梁运营-养护规范细则和手册提供了参考桥梁分类与体系一、强制性二、科学性-理论上、实验上、经验上三、局限性-随着工程实践不断的修订桥梁分类与体系铁路桥涵设计基本规范（TB1002.12005）铁路桥涵钢结构设计规范（TB1002.22005）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB1002.32005）铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范（TB1002.42005）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1002.52005）铁路桥涵施工规范（TB 102032002）收集整理了ISO、IEC、UIC等国际标准化机构和德、英、法、日、美、前苏联6个国家标准中约4000多个标准进行研究，通过对国际标准和国外先进标准的积极采用，初步建立了与我国铁路技术体系相适应的铁路标准体系。我国铁路桥梁分类