桥梁工程基础教学内容

桥梁工程教学内容

总论第一节桥梁组成与基本类型第二节桥梁发展概况第三节桥梁设计概述第四节混凝土梁桥面构造第一节

桥梁的组成与基本类型一、桥梁的作用及其组成1桥梁定义:是供铁路、公路、渠道、管线等跨越河、山谷或其他障碍具有承载能力的架空建筑物。跨谷桥：高架桥：跨线桥(立交桥)旱桥或栈桥2桥梁的主要组成部分：桥跨、桥墩、桥台及桥头锥体等也可简单分为：上部结构、下部结构3桥渡:桥梁、桥头引线、以及导流堤、丁坝、护岸等导治防护工程的总称。4、常用术语：

低水位：指枯水季节的最低水位。高水位：指出现洪峰时的最高水位。设计水位：设计水位是指设计桥梁的洪水水位。净跨径：设计洪水位相邻两桥墩(或桥台)之间的净距。

桥梁孔径：多孔桥梁中各孔净跨径之和。计算跨径：对有支座的桥梁指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，公路桥的跨径为两相邻墩中心之间的距离。桥长：公路、铁路规范不统一。对于梁桥，铁路桥长系指桥台挡碴前墙之间的长度，公路桥长系指两桥台侧墙或八字墙尾端间的距离。建筑高度：桥上行车路面（或轨底）至桥跨结构最下缘之间的距离。桥高：低水位或山谷底到桥梁缘的距离。二、桥梁的基本类型

1按受力情况分：

梁桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、组合体系桥。

（1）梁桥梁桥在竖向荷载作用下，只产生竖向反力简支梁连续梁（连续刚构）

简支梁图式连续梁图式

（2）拱桥

拱桥在竖向荷载作用下有竖向反力和拱脚推力，

无铰拱还有支承弯距

刚架拱（苏州金鸡桥）横隔板湿接头收缩裂缝刚架桥的显显著特点是是桥跨和墩墩台刚性连连接成整体体，在竖向向荷载作用用下和拱一一样，有竖竖向反力和和水平反力力，无铰刚刚架还有支支承弯距（3）刚架桥（4）悬索桥悬索桥以缆缆索跨过索索塔顶锚固固在河岸上上作桥的承承重结构，，在缆索上上悬挂吊杆杆，吊着桥桥面系供行行车行人，，缆索受拉拉；（5）组合体系系桥组合体系桥桥是由不同同体系组合合而成的桥桥梁。梁拱组合梁梁索组合合(斜拉桥)此外还有活动桥和浮浮桥2按材料划分分：木桥、石桥桥、钢桥、、混凝土桥桥、钢筋混凝土土桥、预应应力混凝土土桥、玻璃璃钢桥等3按用途划分分：铁路桥、公公路桥、城城市桥、公公园桥、水闸桥、管管道桥等4按桥长分类类：特大桥桥桥全长长大于500米大桥桥桥全全长大于于100米中桥桥桥全全长大于于20米小桥桥桥全全长小于于20米第二节桥桥梁发展概概况一、我国桥桥梁发展概概况1、中国古代代三大名桥桥：河北赵县赵赵州桥（拱拱）605年隋李李春空空腹圆弧弧石拱净跨37.02m，矢高7.23m，宽9m福建泉州万万安桥（洛洛阳桥）1053-59年800多米，47孔，石梁、、牡蛎胶固固基础广东潮州湘湘子桥（广广济桥）始建1169年517.95Mm，19孔，石梁、、木梁石拱拱多种形式式，18条浮船组成成的97.3m的开合式浮浮桥为世界界之最。2、钢桥我国钢桥发发展的四个个里程碑1957年武汉长江江公铁两用用桥1969年南京长长江公铁两两用桥1993年九江长江江公铁两用用桥2000年芜湖长江江公铁两用用桥目前武武汉天天兴洲大桥桥武汉长江大大桥正桥全长1156m，三联3×128m铆接连续钢钢桁梁。进口碳钢，，铆接，手手工操作，，引进了前前苏联的机机器样板钻钻孔，使钢钢梁制造做做到了工厂厂化、标准准化。1969年胜利建成成了举世瞩瞩目的南京京长江大桥桥，这是我国自自行设计、、制造、施施工,使用国产高高强钢材的的现代大型型桥梁，正桥除北岸岸第一孔为为128m简支钢桁梁梁外，其余余为9孔3联，每联为3xl60m的连续钢桁桁粱。上层是公路路桥面，下下层为双线线铁路，包包括引桥在在内，铁路部分全全长6772m，公路部分分为4589m桥址处水深深流急，河河床地质极极为复杂，，桥墩基础础的施工非非常困难。。南京长江大大桥的建成成显示出我我国的建桥桥事业已达达到了世界界先进水平平，也是我国桥桥梁史又一一个重要标标志。南京大桥于于1958年底开始筹筹备施工,1960年1月正桥主体体工程正式式开工。正桥钢梁全全长1806m，主跨216m的连续刚性性桁梁柔性性拱。该桥创新点点为：钢材材为我国自自己研制15MnVN60级桥梁用钢钢，可焊性性好、韧性性好、屈服服点高，施施工悬拼、、吊杆制振振等都有创创造。九江长江大大桥芜湖长江公公铁两用大大桥主跨为312m的钢桁梁斜斜拉桥，钢钢材为14锰钒铌，为为性研制的的高性能钢钢。3、混凝土桥桥预应力混凝凝土梁桥在在本世纪50年代中国即即已开始研研制，1956年初首先在在陇海线新新沂河铁路路桥上建成成了跨度23.9m的简支梁。。跨度20m的京周公路路桥也于同同期建成。。这种桥型型的最大跨跨度为浙江江省瑞安飞飞云江桥（（跨度为62m，1988年）；1989年建成的开开封黄河大大桥总长4475.09m，其中有77孔50m简支梁采用用连续长度度达450m，并按部分分预应力混混凝土结构构设计。预应力混凝凝土T型刚构桥以其最适宜宜采用平衡衡悬臂拼装装或浇筑法法施工。悬悬臂拼装T型刚构桥以以河南五陵陵卫河桥（（1964年）为首创创；悬臂浇浇筑T型刚构桥则则以广西柳柳州柳江大大桥（1967年）为先导导。重庆长长江大桥（（1980年）这种体体系目前的的最大者，，主跨达174m.发展了跨度度更大、运运营条件更更好的多联联预应力混混凝土连续续梁桥和连续-刚构桥。刚构中的佼佼佼者：广东省广州州洛溪大桥桥（1988年）跨度达达到180m;湖北省黄石石长江大桥桥，跨度已已增至245m。虎门大桥桥副航道270m.连续梁的典典型代表：：铁路预应力力混凝土连连续梁桥中中的杭州钱钱塘江二桥桥（1991年），跨度度联长（主主跨80m，联长18孔），且在在罕有的施施工涌潮高高度1.96m和潮压强度度32kPa下建成。V型墩或Y型墩预应力力混凝土连连续梁桥或或悬臂梁桥桥，可以优化化造型，削削减支点弯弯矩，降低低桥梁建筑筑高度。台台湾忠孝桥桥（1981年）、桂林林雉山漓江江桥（1987年）都是其其中的佼佼佼者。杭州钱塘江江二桥位于于浙江省杭杭州市，为为公路、铁铁路并行分分离的公路路铁路两用用桥。铁路桥双线线，桥宽11.4m，全长2861.4m；公路桥按高高速公路标标准设计，，桥宽20m，4车道，全长长1792.8m。公路、铁路路正桥均为为18孔一联预应应力混凝土土箱型连续续梁，分跨跨为45+65+14x80+65+45(m)，连续长度度达1340m，为目前国国内之冠。。4、拱桥丹河新桥石石拱桥—主跨146m（世界之最最）卢浦大桥是上海市黄黄浦江鲁班班路越江工工程的一座座特大跨径径城市桥梁梁，是目前前世界上第第一大跨拱拱桥，该桥桥已成为上上海市的标标志性建筑筑之一。主主桥为三跨跨连续钢箱箱梁拱桥，，主桥跨径径为100m+550m+100m=750m，采用全钢钢结构的拱拱、梁组合合体系中承承式系杆拱拱桥。5、国内著名名的斜拉桥桥、悬索桥桥斜拉桥：南浦大桥、、杨浦大桥桥、南京长长江二桥、、红水河斜斜拉桥等；；悬索桥：：虎门大桥桥、青马马大桥、、西陵长长江大桥桥、江阴阴长江大大桥6、桥梁基基础工程程管柱基础础沉井—混凝土沉沉井、钢钢沉井、、沉井加加管柱钻孔桩挖挖孔孔桩双壁钢围围堰钻孔孔桩7、桥梁设设计与科科研1940年11月7日上午11：0刚开通几几个月的的塔科玛玛大桥（（悬索桥桥）由于于风致振振动而倒塌！！！！1中跨扭转转2扭转的严严重程度度：右侧人行行道比左左侧高8.5m3该开始破破坏时，，有一块混混凝土桥桥面掉入入水中4第一轮破破坏后的的样子5中跨破坏坏后，边边跨的松松弛、下下垂现象象6桥刚倒塌塌后的照照片二、国国外桥梁梁概况（一）18世纪以前前的桥梁梁。世界界各国人人民都用用天然材材料，如如石材、、木材、、砖等造造桥。（二）19世纪的桥桥梁。自自从1760年的英国国工业革革命造就就了现代代科学技技术，炼炼出钢材材，就造造就了19世纪铁路路和钢桥桥的时代代。1、1850年，英国国第一座座主跨141m的钢箱梁梁桥梁Britannia桥问世。。2、1857年，德国国工程师师Gerber建造了第第一座L=131m的钢桁架架梁桥。。3、1883年，美国国第一座座L=486m的公路钢钢悬索桥桥建成。。代表了了当时索索桥的最最高成就就。4、1890年，苏格格兰位于于福恩湾湾的第一一座L=520m的铁路钢钢悬臂桁桁架桥建建成问世世。代表表了当时时钢桥的的最高成成就。它它标志着着桥梁的的跨度从从1801年的183m（英泰晤晤士河铁铁拱桥）），到本本世纪末末的钢桥桥已突破破500m的跨度。。#特别强调调：这一一时期，，桥梁事事故的发发生，使使桥梁稳稳定理论论得一建建立并取取得重要要成果。。例如：1875年俄罗斯斯克达夫夫敞开式式桥的上上弦侧向向失稳；；1907年加拿大大Quebec钢桁架桥桥在悬臂臂拼装施施工时因因压杆失失稳导致致桥梁倒倒塌等。。（三）20世纪的国国外桥梁梁1、1905年建成了了第一座座RC桥梁；2、1920年后，美美欧开始始大量兴兴建高速速公路和和城市交交通基础础设施，，修建了了许多中中小跨径径的RC公路和城城市桥梁梁。3、1931年美国建建成的华华盛顿大大桥，为为悬索桥桥，L=1006m，首次突突破千m；1937年美国建建成的金金门大桥桥，L=1280m。※这一时期期的RC结构设计计理论、、钢桁梁梁空间分分析理论论、悬索索桥的挠挠度理论论，桥梁梁的稳定定和振动动理论都都相继建建立，使使桥梁设设计有了了理论指指导。4、悬索桥桥风毁事事故。1940年美国塔塔科玛海海桥，L=853m，被19m/s的风速吹吹毁。由由此开创创了大跨跨索桥风风振理论论的研究究和风洞洞试验；；5、1931年美国Bayonne钢拱桥建建成，L=503.6m；1932年，澳大大利亚悉悉尼钢拱拱桥建成成，L=503m，代表着着拱桥的的最高成成就。6、1950年后，德国开始始建造PC梁桥，首创挂篮篮悬浇新新工艺，，建成了了L=114.2m的Worms桥梁；7、1956年，德国人Dinhinger建造了第第一座现现代斜拉拉桥，在瑞典典建成了了L=182.6m的Stromsund桥梁；8、1956年，德国人Leonhardt设计了竖竖琴形斜斜拉桥，L=260m，首创了了倒退分分析法的的施工控控制技术术。9、1960年瑞典Tjom桥，为L=288m的钢管拱拱桥。10、1962年，意大大利人设设计的委委内瑞拉拉马拉开开波桥，，L=235m的第一座座混凝土土斜拉桥桥；11、1966年，英国国Severn桥，首创创流线型型钢箱梁梁和混凝凝土第一一座英式式现代悬悬索桥，，L=988m；12、1973年，日本本第一座座现代悬悬索桥，，L=712m的关关门门大桥；；13、1995年，L=856m的混合桥桥面斜拉拉桥，法法国诺曼曼底大桥桥；14、1998年，著名名的悬索索桥L=1991m，日本明明石海峡峡大桥，，为全世世界最大大跨悬索索桥。美国金门门大桥－－主跨1280m(最著名的的悬索桥桥)三、桥梁梁工程发发展方向向混凝土材材料向高高强轻质质发展，，预应力筋筋向高强强度、耐耐腐蚀、、强粘结结和便于于拼接方向向发展。。设计理论论为以数数理统计计和可靠靠度理论论为基础础的极限状状态设计计方法。。1万州长江公路大桥420上承式钢骨RC箱拱中国19972KRK大桥390RC空腹无铰拱克罗地亚19793广州丫髻沙珠江大桥360中承式钢管砼系杆拱中国19974贵州江界河大桥330RC桁式组合供中国19955广西邕宁邕大桥312中承式钢管RC双肋拱中国19986Gladesville桥304.8RC空腹无铰拱澳大利亚19617Amizade桥290RC空腹无铰拱巴西19618Bloukrans桥272RC空腹无铰拱南非19839Arrbide桥270RC空腹无铰拱葡萄牙196310广西三岸邕江桥270中承式钢管RC双肋拱中国1998世界大跨跨度拱桥桥排名1多多罗大桥890主钢边砼混合梁，双塔双索面日本19992诺曼底大桥856主钢边砼混合梁，双塔双索面法国19953南京长江第二大桥628钢箱，双塔双索面中国2001.34武汉白沙洲长江大桥618主钢边砼混合梁，双塔双索面中国20005福州市青州闽江大桥605钢砼结合梁，双塔双索面中国20006上海杨浦大桥602钢砼结合梁，双塔双索面中国19937上海徐浦大桥590钢砼结合梁，双塔双索面中国19978名港中央大桥590钢箱日本19989森卡路森特桥530砼箱挪威199110518主钢边砼混合梁，双塔双索面中国1999汕头大桥世界大跨跨径斜拉拉桥排名名顺序世界大跨跨径悬索索桥排名序号桥名主跨(米）结构形式所在国家建成年限1明石海峡大桥1990简支钢桁日本199822大带桥1624连续钢箱丹麦19983亨柏桥1410钢箱英国19814江阴长江公路大桥香1385简支钢箱中国19995港青马大桥1377连续钢箱中国19976费雷泽诺桥1298.5简支钢桁美国19647金门桥1280简支钢桁美国19378海依靠斯特桥1210钢箱瑞典19989梅克金海峡桥1158简支钢桥美国195710南备赞濑户桥1100连续钢桥日本1988悬索桥1998，AkashiKaikyoJapan，6570[12830]日本明明石海峡峡大桥主主跨1991米1998，StorebaeltDenmark，5328丹麦大大贝尔尔特大桥桥主主跨1624米1981，HumberEngland，4626[7281]英国亨亨比比尔大桥桥主主跨1410米1999，JiangyinYangtzeChina，4544中国江江阴长长江大桥桥主主跨1385米1997，TsingMaChina，4518中国香香港青青马大桥桥主主跨1377米1964，Verrazano-NarrowsNewYork,NY,USA，4260[6690]1937，GoldenGateSanFrancisco,CA,USA，4200[6450]1997，HogaKustenSweden，39701957，MackinacStraitsSts.ofMackinac,MI,USA，3800[26372]1988，MinamiBisan-SetoJapan，36091988，BosphorusIITurkey，35761973，BosphorusITurkey，35241931，GeorgeWashingtonHudsonR.,NY-NJ,USA，35001999，KurushimaIIIJapan，33791999，KurushimaIIJapan，33461966，TagusRiverPortugal，33231964，ForthRoadScotland，3300第三节桥桥梁设计概述述一、桥梁设计计原则1适用性2舒适与安全性性3经济性4先进性5美观二、桥梁设计计内容1选择桥位：进行多个桥位位的对比分析析，并结合线线路；2确定桥梁长度度和桥面标高高；3选择桥式：进行多个桥型型方案的比选选；4对桥跨、墩台台、基础等进进行结构设计计：拟定细部尺寸寸，进行计算，结结合施工方案案，并进行各各项检验。使所设计的桥桥梁满足强度度、刚度、稳稳定性、耐久性等要求求。三、桥梁的设设计规划1、规划设计阶阶段（含预可可行性研究、、工程可行性性研究）城市及公路桥桥梁根据交通通流量及其增增长率、所需需要的车道数数、车道宽、、人行道等，，再综合考虑虑社会效益、、投资的经济济效益等进行行可行性研究究。———做投资估算；；对干线铁路、、公路而言，，是线路决定定桥梁，还是是桥梁决定线线路？一般原则：中中小桥服从线线路走向，可可修弯、坡、、斜桥；而大大桥和特大桥桥，先选桥位位，跨河桥与与河流正交，，线路服从桥桥梁。2、初步设计—做工程概算；3、施工图设计计—做工程预算。桥梁规划设计计的主要工作作（一）野外勘勘测及调查研研究工作1调研桥梁的任任务2选择桥位3桥位的详细勘勘测和调查4调查与建桥相相关的情况如如当地的的材料、水质、公路运运输等（二）桥梁梁横断面设计计铁路：单线、双线、、线间距；大大跨桥满足横横向刚度要求，B/L〉1/20公路：车道数、车道道宽度、分隔隔设施、防撞撞栏杆等（三）平面布布置对大桥、特大大桥的大跨度度梁一般在直直线上；当受地形限制制布置在曲线线上时，曲线线的各项指标标应符合设计规规范的要求。。四、桥梁净空空桥梁净空包括括桥桥面净空和和桥下净空。。桥面净空是保证车辆、、行人安全通通过桥梁所需需要的桥梁净空界限限，在净空界界限范围内不不得有桥跨结结构的构件或其他建筑物物侵入。铁路：“标准轨距铁铁路限界国国标GB146-59”；双线铁路线间间距（线路中中心间距离））≥4m，高速铁路≥5m曲线上受外轨轨超高等的影影响桥上净空空限界应加宽宽。2、公路：按《公路桥规JTJ021-85》，高速、汽车车专用、一、、二级公路净净高为5米；三、四级级公路净高为为4.5米。桥下净空包括立交桥下下净空和跨河河桥下净空。。指为通航、流流冰、流木等等所需的净跨跨和净高。1跨河桥下净空空：通航、排筏、、流水、漂流流物等所需需的净跨和净净高。(1)对于梁式桥：：梁底应高出出设计水位（（包括壅水和和浪高）50cm；高出最高流冰冰水位75cm；支座底面应应高出设计水水位25cm，高出最高流冰冰水位50cm。(2)对于拱式桥：：从拱顶底面面到设计水位位应有大于100cm的净空高度。。第四节混凝土土梁桥面构造造混凝土梁桥面面包括：道床床（或桥面铺铺装）、防排水系统、、人行道、栏栏杆、伸缩逢逢、防撞栏等等。一、铁路桥面（一）道床枕枕木及及周围的道碴碴层道床作用:减弱对桥的冲冲击；缓和列列车的振动；；防止枕木移位位；将车轮荷荷载分布到梁梁顶；调整轨轨面标高挡碴墙：不参与主梁的的受力；隔3-4m设断缝（包括其纵向向钢筋）。道道碴槽宽不小小于3.9m，枕木高于挡碴碴墙顶面道碴槽宽单线铁路桥道道碴槽宽不得得小于3.9m，枕木应高出出挡碴墙顶面面。枕木底下下厚度一般不不得小于25cm，以适应机械械化养护操作作。（二）防排水水系统包括：横横向排水坡、、防水层及泄泄水管横向排水坡：：1.5%三角形垫层或或桥桥面板做成倾倾斜面防水层：弹韧性强、、与圬工粘结结牢固热沥青防水层层和冷作防水水层，多采用用后者。保护层：防水层之上上铺设保护层层，为3cm水泥砂浆。秦沈箱梁桥面面防水防水层为TQF-I型，基层涂一一层≮1.5mm厚的聚氨脂防防水涂料，其其上铺设氯化化聚乙烯防水水卷材。保护护层是在防水水卷材上原位位现浇400号玻纤或钢纤纤混凝土，防防水层保护层层总厚度为40mm。（三）梁缝处处理横向伸缩缝、、纵向构造缝缝设铁盖板、或或钢筋混凝土土盖板（四）人行道道与栏杆人行道：养护护人员工作及翻修道床时时堆放道碴枕木钢轨等。。预制支架与预预埋U形螺栓连接，预制步步板铺设在支支架上。二、公路桥面面（一）铺装层层铺装层作用:防止行车道板板磨耗；保护护主梁免受雨雨水侵蚀；减弱对桥的冲冲击；；将车车轮荷载分布布到梁顶。应应具有一定强度，耐磨磨。铺装层型式:水泥混凝土和和沥青混凝土土或二者联合合用水泥混凝土：：耐磨,养生期长，维维修麻烦，可可加钢纤维提提高抗拉强度和耐磨性性沥青混凝土:重量轻、维修修方便铺设几几小时后可通通车，高温稳稳定性差、易老化化铺装层厚