第五章桥梁工程

第五章

桥梁工程5.1

桥梁工程概述5.2桥梁的组成和分类5.3桥梁的结构体系和受力特点5.4桥梁工程发展动态

本章提要重点—掌握桥梁的组成和分类了解桥梁的结构体系和受力特点了解桥梁工程的发展动态

桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科，是用砖石、木、混凝土、钢筋混凝土和各种金属材料等建造的结构工程。在功能上是交通工程的咽喉。§5.1.1

桥梁工程概述

桥梁是供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间相互跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。简而言之，桥梁工程就是跨越障碍的通道。

随着科学技术的发展和社会的进步，桥梁的跨越能力越来越强，功能与构造形式也越来越多样化。

桥梁的原始雏形是堤梁（在浅滩溪涧中筑起一个个石堤，堤间流水，人从石堤上跨越。）、独木桥、石拱桥。堤梁独木桥该桥（太平桥）位于绍兴。是一座一孔净跨10米的石拱桥与九孔净跨3-4米的高、低石梁桥相结合的多跨桥梁。石拱桥§5.2.1

桥梁的组成

桥梁的主要构成部分第二节桥梁的组成和分类主要组成部分上部结构：桥支承部分以上跨越桥孔的结构。下部结构：桥台、桥墩及基础的总称，用以支承上部结构并将上部荷载传递给地基。支座：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。附属设施：桥面系、伸缩缝、锥形护坡、检查设备等。桥跨结构（上部结构）包括：桥面板、桥面梁以及支承它们的结构构件如大梁、拱、悬索等。作用：承受桥面上各种车辆、行人的荷载。作用：是支承桥跨结构的承重构件。桥墩、桥台（下部结构）桥台设在桥身两侧。作用：支承桥跨结构，还要与路堤衔接并防止路堤滑塌。

墩台基础是桥墩、桥台的埋入土中的扩大部分。作用：使桥上全部荷载传至地基。墩台基础是桥梁工程施工较困难的部分，常要在水中作业。高水位：洪峰季节河流的最高水位低水位：枯水季节河流的最低水位设计洪水位：按规定的设计洪水频率算得的高水位§5.2.2

桥梁常用技术术语跨度：桥跨结构相邻两支座中心的间距桥梁全长：桥两端岸边桥台侧墙或八字墙后端点间距离桥下净空高度：设计洪水位至桥跨结构最下缘间的距离根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）规定：涵洞：—

L＜8m，K＜5m小桥：—8m≤L≤30m，5m≤K＜20m中桥：—30m＜L＜100m，20m≤K＜40m大桥：—100m≤L≤1000m，40m≤K≤150m特殊大桥：—L>1000m，K>150m1、桥梁涵洞按长度的分类§5.2.3

桥梁的分类2、按用途分铁路桥公路桥铁路公路两用桥城市道路桥（含立交桥）农村道路桥人行桥管线桥渡槽桥铁路桥公路桥公铁两用桥人行桥城市道路桥农村道路桥渡槽桥

军都山渡槽桥位于北京市延庆县，在两山之间跨越二道河、大秦铁路和两条主要公路，是我国第一座跨度超过百米的大型斜拉输水建筑物。该渡槽桥全长276m，主跨长126m，槽身距地面27m，，塔墩高52.4m。槽宽3.2m，高1.8m。

管线桥3、按桥身结构材料分木桥圬工桥（含砖、石和混凝土砌块桥）钢筋混凝土桥预应力混凝土桥钢桥木桥易燃、易腐蚀圬工桥:以砖，石，混凝土等圬工材料作为主要材料建造的拱桥。其取材方便且价格低廉，较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，且一般不用模板，故可节省木材。另外其具有良好的耐久性，维修养护工作量小，抗冲击能力强，振动小。但也具有自重大，强度低，截面尺寸大，砌筑工作繁重，费工费时的缺点。

赵州桥隋朝李春设计，古代石拱桥的杰出代表，被选为12个土木工程里程碑，跨度37.02m，全长50.82m，桥面宽9m。钢筋混凝土桥预应力混凝土桥云南六库怒江大桥悉尼港大桥：远眺大桥形似衣架，从而得名“大衣架”。悉尼歌剧院位于桥的北端一侧。桥全长1885m，主跨为跨度达503m的钢桁架拱。钢桥4、按结构体系分梁式桥（含简支梁、连续梁、悬臂梁）拱桥悬索桥梁式桥拱桥(赵州桥)5、按桥跨结构与桥面的相对位置划分上承式：桥面布置在桥跨结构上面下承式：桥面布置在桥跨结构下面中承式：桥面布置在桥跨结构中间上承式悬带桥上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥6、按桥梁平面布置划分正交桥（直桥）：其纵轴线方向与水流方向基本正交弯桥：在水平面上呈曲线状的桥斜交桥：其纵轴线方向与水流方向不成直角相交匝道桥：呈螺旋状下降的空间曲线桥7、按跨越对象划分跨河桥：跨越河流的桥梁跨线桥：直接跨越其他线路的桥跨谷桥：跨越山谷或河谷的桥梁立交桥：跨越城市道路的桥跨海桥：跨越海峡、海湾或为连接近海岛屿而在海上建造的桥旱桥：建在无水地面上的桥地道桥：采用下降方式从被跨越的线路下方穿过的桥地道桥8、按桥梁的可移动性划分固定桥：在建成后不可移动开启桥：指一部分桥跨结构可以提升或转动的桥活动桥：在建成后可移动开启桥提升式§5.3.1

桥梁的基本体系第三节桥梁的结构体系和受力特点

按结构体系和受力特点，桥梁可以划分为梁、拱、索三大基本体系和组合体系。其中，梁桥以受弯为主，拱桥以受压为主，悬索桥以受拉为主。1.梁桥

梁式桥是一种在竖向移动荷载作用下无水平反力的结构体系，与建筑工程中的梁相似。它结构简单，但跨越能力有限。

目前应用最广的钢筋混凝土简支梁跨度为5至25米，预应力混凝土简支梁跨度为10至50米。

梁式桥根据其支承条件可分为简支梁桥、连续梁桥和多跨静定梁桥等。

我国目前最大跨度的预应力混凝土简支梁桥是1989年建成的黄河公路大桥，位于河南开封。全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁。世界最大跨度的预应力混凝土简支梁桥为奥地利的阿尔姆(Alm)桥，主跨度为76米。

我国目前最大跨度的预应力混凝土连续梁桥为六库怒江桥，位于云南省傈傈族自治州州府六库，跨越怒江，该桥采用3跨变截面箱型梁，其中箱型梁为单箱型截面，箱宽5米，两侧各悬出伸臂2.5米，跨中梁高2.8米

2.拱桥

拱桥的主要承重结构是拱圈，它在桥面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台承受水平推力（显著抵消在拱圈中引起的弯矩），使拱圈承受的主要是压力，故通常可采用抗压能力强的圬工材料（如石、砖、混凝土）建造。3.悬索桥悬索桥主要由缆索、塔、锚碇、加劲梁等组成，其中悬挂两边塔架上的缆索为主要的承重结构。

悬索桥是在桥的两端设置索锚，借助于架设在桥塔的拉索，通过分布设置的吊杆将桥上的荷载传至悬索上。一般认为在所有桥式中，悬索桥的可能跨度最大。目前主跨超过1000m的桥梁均为悬索桥。

沪定铁索桥，跨越大渡河，位于川、藏要道，是铁索桥中现存制作最精良的一座。桥净跨100米，桥宽2.8米，上铺木板，底索９根，每根索长约128米，两侧各有两根栏杆索。两岸石砌桥台，用台身自重来平衡铁索的拉力。悬索桥§5.3.2

桥梁的组合体系1、斜拉桥

由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱传给基础。它是一种桥面体系（加劲主梁）受压，支承体系（斜拉索）受拉的结构。

斜拉桥一般为双塔，有时也可采用单塔；绝大多数桥塔是竖向的，极少数为斜立。斜拉索可平行布置，也可以为扇形布置。斜拉桥2.刚架桥

刚架桥是梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。

刚架桥类型

桁架式T型刚架桥刚架桥斜腿刚架桥§5.3.3

桥梁工程发展动态1.与建筑工程相比桥梁工程的特点作用效应除考虑拉、压、弯、剪、扭以外，还要考虑铁路列车在行进中产生的冲击力、离心力、横向摇摆力、制动力（牵引力）桥梁基础埋置较深，基础施工遇到的技术问题复杂，工程量大、工期长、造价高。2.深井基础

沉井是一种四周有壁、下边无底、上边无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物，通常用钢筋混凝土制成。

沉井的断面常采用圆形、椭圆形和矩形