桥梁结构工程

桥梁结构工程第1页/共81页2

(2)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、浮桥、石拱。项目九桥梁结构工程第2页/共81页3独木桥项目九桥梁结构工程第3页/共81页4石拱桥

世界上现存最古老的石桥，在希腊的伯罗奔尼撒半岛，是一座用石块干垒的单孔石拱桥，距今3500年左右。项目九桥梁结构工程第4页/共81页5嘎尔输水桥

该桥又称尼姆水槽或嘎尔渡槽，位于法国，跨嘎尔河，用于供水。桥长275m，高48.8m，由上下三层石灰石拱卷组成。下层6个拱，中层11个拱，上层36个拱支承着输水槽。下层是人行桥，上层小拱平均跨径4.8m，水槽宽1.22m，顶面覆盖石板。建于公元前19世纪。项目九桥梁结构工程第5页/共81页6浮桥项目九桥梁结构工程第6页/共81页7

(3)现代桥梁的组成其材料多用钢筋混凝土、预应力混凝土和钢材建造。

1)桥跨结构(桥孔或上部结构)

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。项目九桥梁结构工程第7页/共81页8

2)桥墩、桥台(下部结构)

是支承桥跨结构的承重构件。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。项目九桥梁结构工程第8页/共81页9

3)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。项目九桥梁结构工程第9页/共81页10项目九桥梁结构工程第10页/共81页11

桥墩。墩台基础在其下，常要水中作业，是桥梁施工的困难部分。我国某特大斜拉桥正在施工的情况项目九桥梁结构工程第11页/共81页12墩基础施工情况。该基础施工采用钢板桩围堰。项目九桥梁结构工程第12页/共81页13

武汉长江二桥水中H型桥塔施工情况项目九桥梁结构工程第13页/共81页14

桥梁涵洞按长度的分类根据《公路工程技术标准》规定:涵洞：L＜8m，l＜5m小桥：8m≤L≤30m，5m≤l＜20m中桥：30m＜L＜100m，20m≤l＜40m大桥：100m≤L＜500m，40m≤l＜100m特殊大桥：L≥500m，l≥100m项目九桥梁结构工程第14页/共81页15

铁路桥梁规定:

特大桥(桥长大于500m)；大桥(桥长100～500m)

中桥(桥长20～100m)；小桥(桥长20m及以下者)

涵洞孔径一般为0.75～6.0m

到2007年止，营业线路桥梁46888座、3355620延长米。其中，全长500米以上的特大桥826座，100～500米的大桥5459座，20米～100米的中桥13872座，＜20米的小桥26731座。项目九桥梁结构工程第15页/共81页16

③

按桥跨结构分有梁式桥(含简支梁、连续梁、伸臂梁式)、桁架桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等。梁式桥项目九桥梁结构工程第16页/共81页17

龙脑桥位于四川省泸州，建于明代洪武年间(公元1378～1398年)。桥高5米、长54米，宽1.9米，共13孔，由30块长3.6米的青石板组成。中间８个桥墩上分别雕有龙、象和麒麟的头像，石雕艺术精湛，造型别致，布局奇特。因石雕中有4个龙头故名龙脑桥。项目九桥梁结构工程第17页/共81页18

汉江桥位于陕西紫阳县，主跨为45＋2×50＋45米预应力混凝土Ｔ形简支梁，边跨为4×30米预应力混凝土Ｔ形简支梁，全桥390米，薄壁空心墩高58米，于1987年建成。现代化的梁式桥项目九桥梁结构工程第18页/共81页19

该桥为预应力混凝土Ｔ形简支梁桥。跨径布置为67×50米，全长3429米，基础钻孔桩直径1.4米和2.1米，桩长32.5~37米是黄河上第一座特大型桥梁，1977年建成。洛阳黄河桥项目九桥梁结构工程第19页/共81页20拱桥赵州桥项目九桥梁结构工程第20页/共81页21

乌龙江桥位于福建省福州市乌龙江下游峡口处，是中国较早建成的一座大跨度预应力混凝土Ｔ型钢构桥。总长552m，分跨为58＋3×144＋58m，各刚构间采用33m简支挂梁连接。桥宽12m。刚架桥项目九桥梁结构工程第21页/共81页22

丰城赣江桥位于江西省丰城市，总长1207m，分跨为12×40＋55＋4×70＋55＋8×40m；桥宽2×1.0m＋11m。正桥为Ｙ型墩6孔预应力混凝土连续－刚构桥.Y型墩连续刚架桥项目九桥梁结构工程第22页/共81页23

来宾红水河桥位于广西红水河湘桂铁路Ⅱ线，是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉桥，建于1981年。全长398m，主跨48＋96＋48m，采用双塔竖琴型、塔梁固结、塔墩分离的结构形式。主梁截面为单箱双室，梁高3.2m，箱宽4.8m。索塔高29m，由两个塔柱组成。斜拉桥项目九桥梁结构工程第23页/共81页24

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100m，桥宽2.8米，上铺木板，底索9根，每根索长约128m，两侧各有两根栏杆索，由四川善于制作铁索桥的全天州修建。两岸石砌桥台，用台身自重来平衡铁索的拉力。悬索桥项目九桥梁结构工程第24页/共81页25现代化大跨径悬索桥

江阴长江大桥位于江苏省江阴市与靖江市之间。大桥主跨1385米，为中国第一、世界第四大跨径悬索桥梁。桥面宽33.8米，按6车道高速公路标准建造，设计时速100公里。项目九桥梁结构工程第25页/共81页26活动桥

还有特殊用途的桥如浮桥、活动桥等。项目九桥梁结构工程第26页/共81页27桥梁结构施工方法总结

基础施工

墩台施工上部结构施工

简支梁桥逐孔法悬臂法顶推法现浇拱桥缆索吊装法转体法

船水中支架

自然筑岛\围堰

干地施工

水域施工就地浇筑拼装预制件桥梁结构施工第27页/共81页28一、明挖扩大基础施工施工内容：定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理、基础砌筑（浇注）、基坑回填。

1.基坑开挖定位放样开挖平面尺寸=基础尺寸+（0.5~1.0）米+放坡宽度

9.1桥梁基础施工第28页/共81页299-1明挖扩大基础施工2.、旱地（陆地）基坑开挖1）坑壁不加支撑的基坑适用于垂直坑壁开挖、放坡开挖。机械与人工配合开挖。底部30cm人工开挖。第29页/共81页30

基坑施工注意事项：

（1）基坑四周设截水沟，防止水沟渗水，避免冲刷坑壁，影响坑壁稳定性。（2）坑壁边缘留护道，静荷载距坑壁边缘0.5m，动荷载距坑壁1.0m。（3）观察坑壁边缘是否开裂、松散塌落，保证安全。（4）连续施工（5）机械开挖至坑底，预留30cm人工开挖。（6）避免雨季施工。（7）基坑减少暴露时间，避免影响地基承载力。（8）及时回填夯实。第30页/共81页31安全事故案例第31页/共81页322）坑壁设支撑的基坑开挖

A.挡板支撑

分直衬板式、横衬板式、框架式、锚桩式、锚杆式、斜撑式等。根据土质情况，一次或分次开挖，每次开挖深度小于2m。

第32页/共81页33第33页/共81页34B.混凝土护壁支撑：

喷射混凝土和浇注混凝土

混凝土护壁适用于除流砂及呈流塑状态的粘土外的各类土的开挖防护，特别适用于较大直径、较深基坑的圆形或椭圆形基坑。混凝土坑壁厚度：d=EaD/2σ第34页/共81页35第35页/共81页36

喷射混凝土护壁厚度5~8cm，深度＜10m。渗水地段处理措施：（1）每层开挖深度不大于0.5m，汇水坑设在基坑中心；（2）开挖含水层时，一般扩挖0.4m，石料码砌，表面喷射厚度5~8cm混凝土；（3）流砂、淤泥等夹层，可采用打设木桩，表面张挂铁丝网、竹筋后喷射混凝土。第36页/共81页37现浇混凝土护壁

（1）每次施工深度1~1.8m；（2）上下层预留0.2m浇注口堵塞；（3）混凝土壁厚8~15cm。第37页/共81页383.水中基础的基坑开挖围堰施工

围堰的一般要求：（1）围堰顶宜高出施工期间最高水位70cm（最低50cm），用于防御地下水时宜高出水位或地面20~40cm。（2）围堰外形应适应水流排泄，尽量减少压缩河床断面，以免造成雍水危及围堰安全和影响通航、导流。（3）围堰要防水严密，减少渗漏。围堰外边坡采取防冲刷措施。（4）围堰一般安排在枯水季节施工。第38页/共81页39（一）土石围堰适用范围：水浅、流速小、河床土层为不透水层。当流速大于0.7m/s时，可采用草袋围堰。草袋围堰应交错码砌，自上游开始，下游合拢。（二）木笼围堰或竹笼围堰适用范围：深层裸露河床不宜打桩或流速较大水深在1.5~4.0m情况。构造：用方木、圆木或竹材叠成框架，内填土石要求：稳定性，一般宽度大于0.6倍水深。第39页/共81页40土石围堰筑岛施工第40页/共81页41

筑岛施工第41页/共81页42第42页/共81页43第43页/共81页44A.钢板桩围堰

适用范围：适用于水深10~30m的土层、砾石、卵石层、软岩等。钢板桩锁口形式：阴阳锁口、环形锁口、套形锁口。施工注意事项：（1）具有可靠导向设备，保证垂直沉入；（2）逐根插打到稳定深度后再依次打入设计深度；（3）插打顺序：自上游分头向下游插打，在下游合拢；（4）注意锁口及时用黄油和棉花捻缝，防止渗水；（5）当水深较深时，采用围囤作为定位和支撑。封底混凝土浇注第44页/共81页45钢板桩围堰第45页/共81页46钢板桩围堰第46页/共81页47第47页/共81页48B.钢筋混凝土板桩围堰适用范围：埋置不深的水中基础或承台。材料：木板、钢板、钢丝网水泥板制成。施工顺序：施工准备→制作→就位→下沉→清基→浇注水下混凝土。注意事项：（1）就位准确；（2）可靠承受水压力；（3）垂直就位；（4）基底检验合格后浇注水下封底混凝土。第48页/共81页49C.套箱围堰适用范围：埋置不深的水中基础或承台。材料：木板、钢板、钢丝网水泥板制成。施工顺序：施工准备→制作→就位→下沉→清基→浇注水下混凝土。注意事项：（1）就位准确；（2）可靠承受水压力；（3）垂直就位；（4）基底检验合格后浇注水下封底混凝土。第49页/共81页50套箱围堰第50页/共81页51

套箱围堰第51页/共81页525.基底检验与处理

《施工技术规范》规定：基坑开挖并处理完毕后，应首先由技术人员自检并报请检验，确认合格后填写地基检验表。经检验签证的地基检验表由施工单位保存作为竣工交验资料；未经签认，不得砌筑基础。检验目的：确定地基容许承载力、基坑位置与标高是否与设计文件相符，以确保基础的强度和稳定性，不致发生滑移、倾覆等病害。检验内容：平面位置、尺寸大小、基底标高、土质均匀性、地基稳定性、承载力；基底处理和排水情况；施工日志，试验资料等。第52页/共81页53

地基承载力检测方法：（1）标准贯入试验（2）静载试验（3）规范法（室内试验，查承载力指标）（4）理论计算法（5）参照法地基处理方法：地基加固方法：换填、砂砾垫层、砂井、排水塑料板、石灰桩、真空预压、粉体深层搅拌加固（旋喷桩、粉喷桩）等。第53页/共81页546.基础圬工浇（砌）注分无水砌筑、排水砌筑和水下灌注。

1、无水砌筑：无水状态下砌筑。

2、排水砌筑：边排水、边砌筑，要求水流不能冲刷混凝土，避免将砂浆带走。待混凝土或砂浆凝固后方能允许浸水。

3、水下灌注：直升导管法浇注混凝土。分为水下封底和水下浇注混凝土两种方式。水下封底混凝土起到封闭渗水的作用，不作为混凝土的一部分；水下浇注混凝土为结构实体。第54页/共81页55导管法浇注水下混凝土注意事项：（1）导管使用前进行试拼并进行水密性试验，防止渗水。（2）混凝土具有良好的流动性，按照水下混凝土配比进行设计。（3）浇注连续性，保证正常埋置深度＞0.5米。（4）混凝土流动半径选择：3~4米（5）水下浇注混凝土基础注意预留锚固钢筋。第55页/共81页5610桥梁结构工程9.1桥梁基础施工

二、沉井基础沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构。是桥梁工程中广泛采用的一种基础结构物。沉井在施工时作为基础开挖的围堰，依靠自身重量，克服井壁摩阻力逐渐下沉，直至到达设计位置。同时，沉井经过混凝土封底，并填充井孔后成为墩台的基础。第56页/共81页5710桥梁结构工程江阴长江公路大桥北锚沉井第57页/共81页5810桥梁结构工程第58页/共81页5910桥梁结构工程(1)沉井的构造包括：井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底、盖板。沉井构造1–人孔；2–取土井；3–顶盖；4–凹槽；

5–井壁；6–内隔墙；7–刃脚；8–封底井壁：足够的强度、足够的重量，厚度0.4~1.2m。刃脚：减少下沉阻力，宽10～20cm，高约1.5m，内侧倾角45°～60°。隔墙：厚约0.5m，增加沉井刚度，多个施工井孔(取土井)，挖土均衡。凹槽：底板与井壁有更好联结，底距刃脚踏面2.5m，槽高约1.0m，凹入深度约150~250mm。封底：防止地下水渗入井内,浇注的混凝土底板。顶盖：钢筋混凝土，顶盖达设计强度后方可砌筑墩、台及其它结构。第59页/共81页6010桥梁结构工程(2)沉井的分类

1)按形状分圆形圆端形矩形柱形阶梯形2)按建筑材科分混凝土沉井、钢筋混凝士沉井、钢壳沉井第60页/共81页6110桥梁结构工程3)按下沉方法分筑岛沉井(就地制作)、浮式沉井、泥浆润滑套沉井、空气幕沉井。适应场合：地表地基土的承载力不足，而持力层埋置较深；河流冲刷大，或河中有较大卵石不宜于桩基施工；岩层表面较平坦，覆盖层不厚，但河水较深。特点：埋置深度大、整体性强、稳定性好、刚度大、承载力大、工艺简单、施工简单；下沉时如果遇到障碍物，会影响施工，不适用于岩层面倾泻过大的地方，工期长。第61页/共81页6210桥梁结构工程(3)施工工序第62页/共81页6310桥梁结构工程第63页/共81页6410桥梁结构工程

1)整平场地要求场地平整，地面与岛面有一定承载力，否则换填。

一般情况下，应在平整的场地上铺设不小于0.5m厚的砂或砂砾层。

2)第一节沉井的制造

工序：场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及撑、绑扎钢筋、浇注混凝土、拆模等。第64页/共81页6510桥梁结构工程①铺设垫木与刃脚周边垂直第65页/共81页6610桥梁结构工程②土内模制造沉井刃脚第66页/共81页6710桥梁结构工程

测量放样定出沉井轮廓线；用粘土、亚粘土按照刃脚及隔墙的形式和尺寸分层填筑夯实，最后修整土模表面，使与设计尺寸相符；在土模表面及刃脚底面的地面上铺筑一层3cm厚的水泥砂浆，砂浆表面涂隔离剂。安放钢刃脚、立井孔模板、安放钢筋、立外模；灌筑混凝土：应对称均匀地进行灌筑。沉井刃脚模板1–内模；2–外模；3–立柱；4–角钢；5–垫木；6–砂垫层第67页/共81页6810桥梁结构工程②立模板绑钢筋有较好的刚度③浇注混凝土、养生四边均匀浇注；底节强度100%，其余70%可下沉。3）拆模及抽垫木混凝土强度达2.5MPa以上拆模混凝土强度达设计要求抽垫。

拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙下支撑及模板、刃脚斜面下支撑及模板。第68页/共81页6910桥梁结构工程

抽垫木顺序：内壁下、短边下、长边下对称同步。长边下是隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。

4)挖土下沉沉井的挖土方法有水挖法和干挖法两种常用方法。

水挖法即不排水开挖法。这种方法和特点是沉井内外的水位基本一致，所以地下水位以下的开挖是水中挖掘。该法适于渗水量大的砂砾层和流砂层等不稳定地层第69页/共81页7010桥梁结构工程(可避免排水造成的涌砂等不良现象的发生)，或者施工现场环境条件限制不允许排水时(如大量排水影响周围构造物安全或排水污染水源等等)。

干挖法即排水开挖法。为了确保干挖法的施工安全，发挥其工期短、成本低等成点，控制好地下水位是其关键。必须依据施工地点以往的土质资料和现行调查的结果，邻近构筑物、水井的状况及施工条件，制定出切合实际的排水措施。不过在考虑排水措施时，必须严禁抽取地下水带来的周围地层的沉降、井水干枯等现象的发生。第70页/共81页7110桥梁结构工程下沉施工第71页/共81页7210桥梁结构工程第7