桥梁工程-教学内容课件

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。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

刚架拱（苏州金鸡桥）横隔板湿接头收缩裂缝

刚架桥的显著特点是桥跨和墩台刚性连接成整体，在竖向荷载作用下和拱一样，有竖向反力和水平反力，无铰刚架还有支承弯距（3）刚架桥（4）悬索桥

悬索桥以缆索跨过索塔顶锚固在河岸上作桥的承重结构，在缆索上悬挂吊杆，吊着桥面系供行车行人，缆索受拉；

（5）组合体系桥

组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。

梁拱组合梁索组合(斜拉桥)

此外还有活动桥和浮桥

2按材料划分：木桥、石桥、钢桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、玻璃钢桥等

3按用途划分：铁路桥、公路桥、城市桥、公园桥、水闸桥、管道桥等

4按桥长分类：特大桥桥全长大于500米大桥桥全长大于100米中桥桥全长大于20米小桥桥全长小于20米

第二节桥梁发展概况一、我国桥梁发展概况1、中国古代三大名桥：河北赵县赵州桥（拱）

605年隋李春空腹圆弧石拱

净跨37.02m，矢高7.23m，宽9m

福建泉州万安桥（洛阳桥）

1053-59年800多米，47孔，石梁、牡蛎胶固基础

广东潮州湘子桥（广济桥）

始建1169年517.95Mm，19孔，石梁、木梁石拱多种形式，18条浮船组成的97.3m的开合式浮桥为世界之最。

2、钢桥我国钢桥发展的四个里程碑

1957年武汉长江公铁两用桥

1969年南京长江公铁两用桥

1993年九江长江公铁两用桥

2000年芜湖长江公铁两用桥目前武汉天兴洲大桥武汉长江大桥正桥全长1156m，三联3×128m铆接连续钢桁梁。进口碳钢，铆接，手工操作，引进了前苏联的机器样板钻孔，使钢梁制造做到了工厂化、标准化。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,使用国产高强钢材的现代大型桥梁，正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁梁外，其余为9孔3联，每联为3xl60m的连续钢桁粱。

上层是公路桥面，下层为双线铁路，包括引桥在内，铁路部分全长6772m，公路部分为4589m

桥址处水深流急，河床地质极为复杂，桥墩基础的施工非常困难。

南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事业已达到了世界先进水平，也是我国桥梁史又一个重要标志。南京大桥于1958年底开始筹备施工,1960年1月正桥主体工程正式开工。正桥钢梁全长1806m，主跨216m的连续刚性桁梁柔性拱。该桥创新点为：钢材为我国自己研制15MnVN60级桥梁用钢，可焊性好、韧性好、屈服点高，施工悬拼、吊杆制振等都有创造。九江长江大桥芜湖长江公铁两用大桥主跨为312m的钢桁梁斜拉桥，钢材为14锰钒铌，为性研制的高性能钢。

杭州钱塘江二桥位于浙江省杭州市，为公路、铁路并行分离的公路铁路两用桥。铁路桥双线，桥宽11.4m，全长2861.4m；公路桥按高速公路标准设计，桥宽20m，4车道，全长1792.8m。公路、铁路正桥均为18孔一联预应力混凝土箱型连续梁，分跨为45+65+14x80+65+45(m)，连续长度达1340m，为目前国内之冠。4、拱桥

丹河新桥石拱桥—主跨146m（世界之最）卢浦大桥是上海市黄浦江鲁班路越江工程的一座特大跨径城市桥梁，是目前世界上第一大跨拱桥，该桥已成为上海市的标志性建筑之一。主桥为三跨连续钢箱梁拱桥，主桥跨径为100m+550m+100m=750m，采用全钢结构的拱、梁组合体系中承式系杆拱桥。

5、国内著名的斜拉桥、悬索桥斜拉桥：南浦大桥、杨浦大桥、南京长江二桥、红水河斜拉桥等；悬索桥：虎门大桥、青马大桥、西陵长江大桥、江阴长江大桥

6、桥梁基础工程

管柱基础

沉井—混凝土沉井、钢沉井、沉井加管柱

钻孔桩挖孔桩

双壁钢围堰钻孔桩7、桥梁设计与科研1940年11月7日上午11：0刚开通几个月的塔科玛大桥（悬索桥）由于风致振动而倒塌！！！1中跨扭转2扭转的严重程度：右侧人行道比左侧高8.5m3该开始破坏时，有一块混凝土桥面掉入水中4第一轮破坏后的样子5中跨破坏后，边跨的松弛、下垂现象6桥刚倒塌后的照片二、国外桥梁概况（一）18世纪以前的桥梁。世界各国人民都用天然材料，如石材、木材、砖等造桥。（二）19世纪的桥梁。自从1760年的英国工业革命造就了现代科学技术，炼出钢材，就造就了19世纪铁路和钢桥的时代。1、1850年，英国第一座主跨141m的钢箱梁桥梁Britannia桥问世。2、1857年，德国工程师Gerber建造了第一座L=131m的钢桁架梁桥。3、1883年，美国第一座L=486m的公路钢悬索桥建成。代表了当时索桥的最高成就。4、1890年，苏格兰位于福恩湾的第一座L=520m的铁路钢悬臂桁架桥建成问世。代表了当时钢桥的最高成就。它标志着桥梁的跨度从1801年的183m（英泰晤士河铁拱桥），到本世纪末的钢桥已突破500m的跨度。#特别强调：这一时期，桥梁事故的发生，使桥梁稳定理论得一建立并取得重要成果。例如：1875年俄罗斯克达夫敞开式桥的上弦侧向失稳；1907年加拿大Quebec钢桁架桥在悬臂拼装施工时因压杆失稳导致桥梁倒塌等。（三）20世纪的国外桥梁1、1905年建成了第一座RC桥梁；2、1920年后，美欧开始大量兴建高速公路和城市交通基础设施，修建了许多中小跨径的RC公路和城市桥梁。3、1931年美国建成的华盛顿大桥，为悬索桥，L=1006m，首次突破千m；1937年美国建成的金门大桥，L=1280m。

※这一时期的RC结构设计理论、钢桁梁空间分析理论、悬索桥的挠度理论，桥梁的稳定和振动理论都相继建立，使桥梁设计有了理论指导。4、悬索桥风毁事故。1940年美国塔科玛海桥，L=853m，被19m/s的风速吹毁。由此开创了大跨索桥风振理论的研究和风洞试验；5、1931年美国Bayonne钢拱桥建成，L=503.6m；

1932年，澳大利亚悉尼钢拱桥建成，L=503m，代表着拱桥的最高成就。6、1950年后，德国开始建造PC梁桥，首创挂篮悬浇新工艺，建成了L=114.2m的Worms桥梁；7、1956年，德国人Dinhinger建造了第一座现代斜拉桥，在瑞典建成了L=182.6m的Stromsund桥梁；8、1956年，德国人Leonhardt设计了竖琴形斜拉桥，L=260m，首创了倒退分析法的施工控制技术。9、1960年瑞典Tjom桥，为L=288m的钢管拱桥。10、1962年，意大利人设计的委内瑞拉马拉开波桥，L=235m的第一座混凝土斜拉桥；11、1966年，英国Severn桥，首创流线型钢箱梁和混凝土第一座英式现代悬索桥，L=988m；12、1973年，日本第一座现代悬索桥，L=712m的关门大桥；13、1995年，L=856m的混合桥面斜拉桥，法国诺曼底大桥；14、1998年，著名的悬索桥L=1991m，日本明石海峡大桥，为全世界最大跨悬索桥。美国金门大桥－主跨1280m(最著名的悬索桥)三、桥梁工程发展方向

混凝土材料向高强轻质发展，预应力筋向高强度、耐腐蚀、强粘结和便于拼接方向发展。设计理论为以数理统计和可靠度理论为基础

的极限状态设计方法。

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世界大跨度拱桥排名

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汕头大桥世界大跨径斜拉桥排名顺序世界大跨径悬索桥排名

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]日本明石海峡大桥主跨1991米1998，StorebaeltDenmark，5328丹麦大贝尔特大桥主跨1624米1981，HumberEngland，4626[7281]英国亨比尔大桥主跨1410米1999，JiangyinYangtzeChina，4544中国江阴长江大桥主跨1385米1997，TsingMaChina，4518中国香港青马大桥主跨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第三节桥梁设计概述

一、桥梁设计原则

1适用性

2舒适与安全性

3经济性

4先进性

5美观二、桥梁设计内容

1选择桥位：进行多个桥位的对比分析，并结合线路；2确定桥梁长度和桥面标高；3选择桥式：进行多个桥型方案的比选；4对桥跨、墩台、基础等进行结构设计：拟定细部尺寸，进行计算，结合施工方案，并进行各项检验。使所设计的桥梁满足强度、刚度、稳定性、耐久性等要求。三、桥梁的设计规划

1、规划设计阶段（含预可行性研究、工程可行性研究）

城市及公路桥梁根据交通流量及其增长率、所需要的车道数、车道宽、人行道等，再综合考虑社会效益、投资的经济效益等进行可行性研究。———做投资估算；对干线铁路、公路而言，是线路决定桥梁，还是桥梁决定线路？一般原则：中小桥服从线路走向，可修弯、坡、斜桥；而大桥和特大桥，先选桥位，跨河桥与河流正交，线路服从桥梁。2、初步设计—做工程概算；3、施工图设计—做工程预算。桥梁规划设计的主要工作（一）野外勘测及调查研究工作1调研桥梁的任务2选择桥位3桥位的详细勘测和调查4调查与建桥相关的情况如当地的材料、水质、公路运输等

（二）桥梁横断面设计

铁路：单线、双线、线间距；大跨桥满足横向刚度要求，B/L〉1/20

公路：车道数、车道宽度、分隔设施、防撞栏杆等（三）平面布置对大桥、特大桥的大跨度梁一般在直线上；当受地形限制布置在曲线上时，曲线的各项指标应符合设计规范的要求。四、桥梁净空桥梁净空包括桥面净空和桥下净空。桥面净空

是保证车辆、行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限，在净空界限范围内不得有桥跨结构的构件或其他建筑物侵入。铁路：

“标准轨距铁路限界国标GB146-59”；双线铁路线间距（线路中心间距离）≥4m，高速铁路≥5m曲线上受外轨超高等的影响桥上净空限界应加宽。2、公路：

按《公路桥规JTJ021-85》，高速、汽车专用、一、二级公路净高为5米；三、四级公路净高为4.5米。

桥下净空包括立交桥下净空和跨河桥下净空。指为通航、流冰、流木等所需的净跨和净高。1跨河桥下净空：通航、排筏、流水、漂流物等所需的净跨和净高。(1)对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包括壅水和浪高）50cm；高出最高流冰水位75cm；支座底面应高出设计水位25cm，高出最高流冰水位50cm。(2)对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应有大于100cm的净空高度。

第四节混凝土梁桥面构造混凝土梁桥面包括：道床（或桥面铺装）、防排水系统、人行道、栏杆、伸缩逢、防撞栏等。一、

铁路桥面（一）道床枕木及周围的道碴层道床作用:减弱对桥的冲击；缓和列车的振动；防止枕木移位；将车轮荷载分布到梁顶；调整轨面标高挡碴墙：不参与主梁的受力；隔3-4m设断缝（包括其纵向钢筋）。道碴槽宽不小于3.9m，枕木高于挡碴墙顶面

道碴槽宽

单线铁路桥道碴槽宽不得小于3.9m，枕木应高出挡碴墙顶面。枕木底下厚度一般不得小于25cm，以适应机械化养护操作。

（二）防排水系统

包括：横向排水坡、防水层及泄水管横向排水坡：1.5%三角形垫层或桥面板做成倾斜面

防水层：弹韧性强、与圬工粘结牢固热沥青防水层和冷作防水层，多采用后者。

保护层：防水层之上铺设保护层，为3cm水泥砂浆。秦沈箱梁桥面防水

防水层为TQF-I型，基层涂一层≮1.5mm厚的聚氨脂防水涂料，其上铺设氯化聚乙烯防水卷材。保护层是在防水卷材上原位现浇400号玻纤或钢纤混凝土，防水层保护层总厚度为40mm。

（三）梁缝处理

横向伸缩缝、纵向构造缝设铁盖板、或钢筋混凝土盖板

（四）人行道与栏杆人行道：养护人员工作及翻修道床时堆放道碴枕木钢轨等。预制支架与预埋U形螺栓连接，预制步板铺设在支架上。二、公路桥面

（一）铺装层铺装层作用:防止行车道板磨耗；保护主梁免受雨水侵蚀；减弱对桥的冲击；；将车轮荷载分布到梁顶。应具有一定强度，耐磨。铺装层型式:水泥混凝土和沥青混凝土或二者联合用

水泥混凝土：耐磨,养生期长，维修麻烦，可加钢纤维提高抗拉强度和耐磨性

沥青混凝土:重量轻、维修方便铺设几小时后可通车，高温稳定性差、易老化铺装层厚度7-13cm

（二）防排水系统横向排水坡、防水层、桥面纵坡及泄水管桥上纵坡：适应地形横向排水坡：

曲线上设单坡，直线上设1.5%-3%的双向坡梁上三角形垫