杨晓明第一讲桥梁基本知识I课件

1、第一讲桥梁基本知识 （I）主要内容： 1 桥梁的概念2 桥梁的分类3 桥梁的组成4 桥梁的发展桥梁基本概念什么是桥梁： “山无径迹，泽无桥梁，不相往来。” 鹖h冠子备知 “一桥飞架南北，天堑变通途。”水调歌头游泳 桥梁基本概念桥梁（bridge）就是供车辆（汽车、列车）和行人等跨越障碍（河流、山谷、海湾或其他线路等）的工程建筑物。简而言之，桥梁就是跨越障碍的通道。“跨越”一词，突出表现出桥梁不同于其他土木建筑的结构特征。从线路（公路或铁路）的角度讲，桥梁就是线路在跨越上述障碍时的延伸或连接部分。桥梁基本概念工程雄伟且美观的大桥作为城市的标志与骄傲。因而桥梁建筑已不单纯是作为交通线上重要的工程实

2、体，而是常常作为一种空间艺术品存在于社会之中。歌曲北京的桥：“千姿百态、瑰丽多彩” 。桥梁的分类桥梁有各种不同的分类方式，每一种分类方式均反映出桥梁在某一方面的特征。 工程规模；桥梁用途； 桥跨结构所用的材料；平面形状； 结构体系桥跨结构与桥面的相对位置； 桥梁所跨越的对象；预计使用时间的长短桥梁的分类按工程规模划分，有特大桥、大桥、中桥、小桥等。桥梁的分类按桥梁用途划分，有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥等。铁路桥(railway bridge)专供铁路列车行驶，桥的宽度和跨度有限，其所承受的车辆活载相对较大。公路桥(highway bridge)的车辆活载相对较小，桥的宽度和跨度相对较大

3、。公铁两用桥(combined highway & railway bridge)指同时承受公路和铁路车辆荷载的桥。将公路、铁路桥合建，桥的墩台和基础可以共用，降低成本。人行桥(pedestrian bridge，footbridge，overpass)指专供行人（有时包括非机动车）使用的桥。它跨越城市繁忙街道处，或市区内河流，或封闭的高速公路，或铁路。桥梁的分类按使用材料划分，有钢桥，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，结合梁桥，圬工桥，木桥等。钢桥(steel bridge)具有较大的跨越能力，在跨度上处于领先地位。传统上铁路桥采用钢桥（钢桁梁桥等）较多。钢筋混凝土桥(reinforced co

4、ncrete bridge)和预应力混凝土桥(prestressed concrete bridge)的建造费用较少，养护维修方便，是目前应用最为广泛的桥梁。结合梁桥(composite bridge)主要指钢梁与钢筋混凝土桥面板组合形成的梁桥或加劲梁。圬工桥(masonry bridge)主要指石拱桥，其取材方便，构造简单，适用于跨度不大、取材方便的山区拱桥。桥梁的分类按桥跨结构与桥面的相对位置划分，有上承式、下承式和中承式桥。上承式桥：桥面布置在桥跨结构上面下承式桥：桥面布置在桥跨结构下面中承式桥：桥面布置在桥跨结构中间桥梁的分类按桥梁所跨越的对象划分，有跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、跨

5、海、地道桥、旱桥桥等。跨河桥(river-crossing bridge)，大部分桥梁是跨越河流的。修建不可使河流功能受到损害。跨谷桥(gorge-crossing bridge)指跨越谷地的桥梁。谷底至桥面较高，采用一跨结构（如拱或斜腿刚架）。跨线桥(grade separation bridge)指直接跨越其他线路（公路、铁路、城市道路等）的桥。当跨线桥还需要与其所跨越的线路互通时，就形成立交桥(flyover bridge)。跨线桥和立交桥多建于城区。跨海桥泛指跨越海峡(straits)、海湾(gulf, bay)或为连接近海岛屿而在海上建造的桥。桥梁的分类按桥梁的平面形状划分，有直桥、

6、斜桥、弯桥。直桥或正交桥(right bridge)绝大部分桥梁为直桥，其纵轴线方向同水流方向（或所跨越的线路方向）基本正交。斜桥(skew bridge)指水流方向（或所跨越的线路方向）同桥的纵轴线不呈直角相交的桥。弯桥或曲线桥(curved bridge)在水平面上呈曲线状的桥。桥梁的分类按预计使用时间的长短划分，有永久性桥梁和临时性桥梁。永久性桥梁(permanent bridge)指用钢材、混凝土、石材等耐久材料所修建的桥梁。桥梁的设计和施工应该遵照适用的规范办理，期在经济合理，期望的使用寿命在100年左右。临时性桥梁(temporary bridge)也称为便桥(detour bri

7、dge)，指为了使线路早日开通，对使用寿命不作长久打算的桥。桥梁的分类按结构体系（结构受力特征）划分，有梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系。梁桥(beam bridge, girder bridge)是古老的结构体系之一。梁作为承重结构，主要是以其抗弯能力来承受荷载的。在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的。梁桥(beam bridge, girder bridge)续 常用的简支梁(simply-supported beam)的跨越能力有限，跨度通常不超过40m； 悬臂梁和连续梁，它们都是利用增加中间支承以减少跨中正弯矩，更合理地利用材料和分配内力，加大跨越能力。拱桥(arch bridge) 主

8、要承重结构是具有曲线外形的拱圈(arch ring)。在竖向荷载作用下，拱圈主要承受轴向压力，但也受弯、受剪。拱趾处的支承反力除了竖向反力外，还有较大的水平推力。拱桥(arch bridge)续 根据拱的受力特点，多采用抗压能力较强且经济合算的砌体材料（石材等）和钢筋混凝土来修建拱桥 因拱是有推力的结构，对地基的要求较高，故一般宜建于地基良好之处。 在地质条件不适合于修建具有很大水平推力拱桥的情况下，也可采用无水平推力的系杆拱桥，其水平推力由系杆承受。悬索桥(suspension bridge)悬索桥主要由缆(又称索，cable)、塔(tower)、锚锭(anchorage)、加劲梁(stif

9、fening girder)组成。受到在竖向荷载作用下，其悬索受拉，锚锭处会承受较大的竖向（向上）和水平（向河心）力。悬索桥的跨越能力最大。不过，悬索桥刚度较小，结构较柔，抗风稳定性需高度重视。组合体系桥(combined system bridge) 承重结构采用两种基本体系，或一种基本体系与某些构件（梁、塔、柱、斜索等）组合在一起的桥。 在两种结构体系中，梁经常是其中一种；另外可以是柱、拱、缆或塔、斜索。主要刚架桥和斜拉桥。组合体系桥之刚架桥(portal bridge) 刚架桥是梁与立柱（或称为墩柱）的组合体系。刚架桥中的梁与立柱刚性连接，形成刚架。 立柱具有相当的抗弯刚度，故可有效分担

10、梁部跨中正弯矩，达到降低梁高、增大桥下净空的目的。组合体系桥之斜拉桥(cable-stayed bridge） 梁与塔、斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观。 在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力。梁体被斜索多点扣住，表现出弹性支承连续梁的特点；梁所承受的恒载弯矩减小，梁高可以降低，结构自重可以减轻，跨度可以增加。 斜拉桥的跨越能力仅次于悬索桥。原因：跨度很大时，悬臂施工法主梁悬臂过长，斜拉索传来的水平压力过大，塔也过高，外侧斜拉索过长。桥梁的分类其他分类 固定式桥梁与开启桥或活动桥、军用桥、浮桥或舟桥、渡槽或水道桥、管线桥、运河桥、栈桥 高架桥(viaduc

11、t)：城市修建主要目的是让线路高出于地面，从而保持线路畅通或增加其通行能力；山区修建高架桥，主要目的则是为了保护森林植被，减少对自然环境的破坏。桥梁的组成上部结构，下部结构和支座桥梁的组成上部结构(superstructure) 桥梁位于支座以上的部分，是线路中断时跨越障碍的主要承重结构。 包括桥跨结构和桥面构造两部分：前者指桥梁中直接承受桥上交通荷载的、架空的主体结构部分；后者则指为保证桥跨结构能正常使用而需要建造的桥上各种附属结构或设施。下部结构(substructure) 桥梁位于支座以下的部分，它包括桥墩(pier)、桥台(abutment)以及墩台的基础(foundation)，是支

12、承上部结构、向下传递荷载的结构物。 桥梁墩台的布置是与桥跨结构相对应的。桥台设在桥跨结构的两端，桥墩则分设在两桥台之间。 墩台基础是承受由上至下的全部荷载（包括交通荷载和结构重力）并将其传递给地基的结构物。埋深位于水下土层中，施工难度大且复杂，安全之关键。桥梁的组成支座(bearing) 位于桥跨结构与墩台之间，以连接桥跨结构与桥梁墩台，提供荷载传递途径。 用于支承上部结构的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，还要保证上部结构能按设计要求产生一定的变位。附属结构：挡土墙、护坡、导流堤、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明等桥梁的组成术语跨度，也称跨径，是指桥梁两相邻墩支座间的距离，表示桥梁的跨越

13、能力，对多跨桥，最大跨度称为主跨，是表征桥梁技术水平的重要指标。计算跨径，桥跨结构两个支点间的距离称为计算跨径。对于梁式桥是指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于拱式桥是指拱轴线两端点之间的距离。桥梁的组成术语(续）总跨径，各孔净跨径之和。桥梁的净跨径和总跨径是反映桥梁宣泄洪水的能力和通航标准的指标。桥长，桥梁全长。对于有桥台的桥梁，是指两岸桥台后端点之间的水平距离，对于无桥台的桥梁，则是指桥面行车道的长度。桥梁高度，指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。术语（续）桥下净空，指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及通航的要求。桥梁建筑

14、高度，桥梁建筑高度是指桥上行车路面(或轨顶)与桥跨结构下边缘之间的高差。容许建筑高度，线路定线中所确定的桥面标高与桥下净空界限顶部标高之差。桥梁设计的建筑高度不得大于容许建筑高度。按时间划分的古代桥梁、现代桥梁和当代桥梁 古代桥梁(ancient bridge)大致指19世纪中叶以前所修建的桥梁。 现代桥梁(modern bridge)指19世纪后期以来，由工程师使用工程力学、设计规范及桥梁工程知识所兴建的桥梁。 可以把在20世纪50年代左右发展起来的、主要为公路和城市道路服务的桥梁称之为当代桥梁(contemporary bridge)。桥梁的发展桥梁的发展我们的祖先在世界桥梁建筑史上曾写下

15、光辉灿烂的一页。随着国家经济建设和交通事业的发展，当代的桥梁工作者正在创造桥梁建筑的新篇章。赵州桥 Zhaozhou Bridge隋大业初年（605年），李春空腹式圆弧形石拱桥桥梁的发展1957年武汉长江公铁两用大桥的建成,首次在长江上实现了“一桥飞架南北，天堑变通途”桥梁的发展1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥。这是我国自行设计、制造、施工，并采用国产高强钢材的现代大型公铁两用桥。桥梁的发展芜湖长江公铁两用大桥(2000年8月)，是目前我国跨度最大、规模最大的公铁两用桥，标志我国已彻底结束长江上火车轮渡的历史。桥梁的发展2000年完成的山西晋城至河南焦作公路线上的丹河大桥，跨度达14

16、6m，创造了新的世界记录。桥梁的发展1997，四川万州长江公路大桥完工。该桥跨度达420m，居世界同类桥梁首位该桥的建成，使我国的拱桥建筑水平处于世界领先地位。桥梁的发展卢浦大桥上海，2003年，桥型：中承式全焊接箱拱桥主跨：550米，世界第一桥梁的发展杨浦大桥上海，1993年双塔双索面钢-混凝土叠合梁漂浮体系斜拉桥主跨：602m当时世界第一桥梁的发展中国苏通长江大桥，主跨：1088米，世界第一桥梁的发展虎门珠江大桥广东，东莞，1997年桥型：单跨钢箱梁悬索桥主跨：888m桥梁的发展润扬长江大桥江苏2005年桥型：单跨钢桁梁悬索桥主跨：1490m中国第二桥梁的发展西堠门大桥浙江 2009年桥型

17、：大跨钢箱梁悬索桥主跨：1650m中国第一横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，全长36公里，是世界上最长的跨海大桥。大桥总投资超过140亿人民币桥梁的发展九洲航道桥江海直达船航道桥青州航道桥深水区非通航孔桥浅水区非通航孔桥青州航道桥：双塔空间双索面钢箱梁斜拉桥 桥跨布置：110+126+458+126+110=930m江海直达船航道桥：三塔独柱中央索面钢箱梁斜拉桥 桥跨布置：129258258129774m九洲航道桥：风帆塔双塔独柱钢箱梁斜拉桥 桥跨布置：85+127.5+268+127.5+85=693m 深水区非通航孔桥：110m等跨单箱双室整幅钢箱梁浅水区非通航孔桥：85m等跨组合梁方案日本明石海峡大桥 主跨：1991米 排名第一桥梁的发展中国香港青马大桥 主跨：1377米 最长公路铁路桥桥梁的发展美国旧金山金门大桥，主跨1280米排名第八，1937年建成把桥梁设计引入了现代阶段桥梁的发展在城市重要交通交汇点建立的上下分层、多方向行驶、互