桥梁基本知识

学习情境1

桥梁基本知识工作任务任务1.认识桥梁结构；任务2.桥梁设计与建设程序；任务3.桥梁的规划与设计；任务4.桥梁设计荷载。学习目标1.叙述桥梁的组成和分类；2.叙述桥梁各组成部分的概念、术语；3.叙述桥梁的结构体系和内容；4.知道桥梁总体规划原则、基本设计资料和设计程序；5.叙述桥梁纵、横断面设计和平面布置；6.知道桥梁设计的方案比较；7.叙述作用的分类及含义；8.知道作用效应组合。任务描述

本学习情境分解为4个学习任务。每个学生应沿着如下流程进行学习：认知桥梁的组成和分类→叙述桥梁各组成部分的概念和术语→熟悉桥梁的结构体系→熟悉桥梁总体规划原则和基本建设程序→熟悉桥梁纵、横断面设计和平面布置→叙述作用的分类及含义→知道作用效应组合任务一认识桥梁结构为了满足各种车辆、行人的顺利通行或各种管线工程的布设，建造的跨越河流、山谷或其他交通线路等障碍的工程建筑物，一般统称为桥梁。桥梁是交通工程中的重要组成部分，随着经济的发展、科技的进步和社会生产力的不断提高，人们对桥梁建筑提出了越来越高的要求。一、桥梁结构的组成及名词术语1．桥梁结构的组成1)桥梁上部结构是承担线路荷载，跨越障碍的主要承重结构。2)桥梁下部结构是桥墩、桥台及桥梁基础的总称，是支承桥跨结构并将荷载传至地基的建筑物。桥墩和桥台一般合称墩台。3)支座。设于桥(墩)台顶部，支承上部结构并将荷载传给下部结构的装置。它能保证上部结构在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。4)附属设施。包括桥面系、桥头搭板、护坡、导流堤等。桥面系一般由桥面铺装、栏杆(防撞墙)、人行道、伸缩缝、照明系统等组成。2．桥梁结构的名词术语1)桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离(对于无桥台的桥梁为桥面系的行车道长度)。2)净跨径：对梁式桥为设计洪水位上相邻两桥墩(或桥台)间的水平净距。对于拱式桥，是指每孔拱跨两拱脚截面最低点之间的水平距离。3)计算跨径：对于设支座的桥梁，为相邻两支座中心之间的水平距离，对于不设支座的桥梁，为上下部结构的相交面之中心间的水平距离，用表示。桥梁结构的分析计算以计算跨径为准。2．桥梁结构的名词术语4)标准跨径：对梁式桥，是指两相邻桥墩中线间水平距离或桥墩中线与台背前缘之间的水平距离，也称为单孔跨径，对于拱式桥和涵洞，则是指净跨径。标准跨径是桥梁划分大、中、小桥及涵洞的指标之一。5)标准化跨径：为了便于编制标准设计，增强构件间的互换性，当跨径在50m及以下时，通常采用标准化跨径。2．桥梁结构的名词术语8)桥梁建筑高度：桥面路拱中心顶点到桥跨结构最下缘(拱式桥为拱脚线)的高差。9)桥梁高度：桥面路拱中心顶点到低水位或桥下线路路面之间的垂直距离，称为桥梁高度。10)净矢高：拱桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点连线的垂直距离，用f0表示。11)计算矢高：是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，用f表示。12)矢跨比：拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比（f/l），也称拱矢度。它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。二、桥梁的分类1．按工程规模划分根据桥梁多孔跨径总长L和单孔跨径Lk将桥梁划分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞，见表l-l-1。这是我国公路和城市桥梁级别划分的依据。

2．按桥梁的结构体系划分根据结构体系及其受力特点，桥梁可划分为：梁式桥拱式桥刚架桥悬索桥斜拉桥组合体系桥1）梁式桥梁式桥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。在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的，一般梁体结构只受弯、受剪，不承受轴向力。开封黄河大桥

1989

望城沩江桥1980

京周公路哑吧河桥1956云南六库怒江桥19912）拱式桥拱式桥的主要承重结构是具有曲线外形的拱(其拱圈的截面形式可以是实体矩形、肋形、箱形、桁架等)。在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，同时也承受弯矩、剪力。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力。

2）拱桥湖南凤凰县乌巢河桥1990年贵州剑河桥1985，无锡民主桥1969万县长江大桥1997上海卢浦大桥2005钱塘江四桥2004年巫山长江大桥2005广州丫髻沙大桥20003）刚架桥刚架桥(也称为刚构桥)是指梁与立柱(墩柱)或竖墙整体刚性连接的桥梁其主要特点是：立柱具有相当大的抗弯刚度，故可分担梁部跨中正弯矩，达到降低梁高、增大桥下净空的目的。广东虎门辅航道桥1999广东番禺洛溪大桥1988重庆石板坡长江大桥复线桥2006桂林雉山漓江大桥19844）悬索桥悬索桥(也称为吊桥)主要由索(又称缆索)、塔、锚碇、加劲梁等组成。青马大勇桥199墓7润扬长江有大桥200膏5日本明阳石海峡杂大桥1998美国金门木大桥19375）斜拉摔桥斜拉桥是姐由梁、塔避和斜索(拉索)组成，造结构形挪式多样牺，造型忽优美壮示观。在席竖向荷蝴载作用页下，梁搏以受弯寺为主，货塔以受纵压为主妈，斜索逐则承受辱拉力。法国米约蓝高架桥,20腔04年法国的盘诺曼底闷桥1994南京长弹江三桥200撤5苏通大桥200臭8６)组合体标系桥将上述得几种结止构形式活进行合场理的组贞合应用秩，即形键成组合较体系桥学梁。常阁见的组普合方式董是梁、瓣拱结构点的组合星，梁、岔拱、吊喷组合体忌系。同饰时具备闷梁的受谎弯和拱粪的承压动特点，杀可以是诱刚性拱蝇及柔性乏拉杆，夏也可以混是柔性导拱及刚君性梁。６)组合体介系桥3．桥梁的载其他分类1）按桥枪梁上部妙结构的施建筑材芬料分桥梁可分剧为木桥、眨石桥、混盲凝土桥、退钢筋混凝燥土桥、预挠应力混凝凭土桥(有时三阅者统称榨混凝土娱桥)、钢桥吸等。2）按用写途分桥梁可锹分为公恐路桥、飞铁路桥切、公铁勤两用桥荷、人行掩桥、给集水桥(渡桥)和供油剧、供气判、供煤蠢气的管灯道桥等舌。3）按跨妨越障碍框分桥梁可真分为跨杰河桥、棚跨谷桥篮、跨线顺桥和高吉架线路默桥等。4）按桥鸭面位置旷分按上部结犬构的行车贷道位置，语分为上承蠢式桥、中山承式桥、绣下承式桥吸和双层桥乓。5）按制造宜方法分混凝土桥星分现场浇蓄筑和装配毒式两类。胖后者的构征件在工厂(场)中预制恐，运往量工地拼迷装架设都，其优零点是：霸可使桥朴梁制造散工业化泻、机械誉化，降清低成本洋，提高盟速度，乎而且质际量也有耽保证。挑也有两不者结合抹的装配巷、现浇趋式混凝变土桥。墓钢桥一阳般都是最装配式摘的。6）其他烘特殊桥触梁有活动桥鼻、军用桥劳、漫水桥踩等。活动瞎桥是桥跨龙结构可以腔移动或转困动，以扩副大或开放已桥下自由凡通道的桥朋梁，多用金于河流下蜓游靠近入泉海的港口气处。1）按桥梁列上部结构啊的建筑材瓶料分木桥漳州虎渡涝桥，石梁纺桥丹河特大悉桥，石拱饭桥无锡卫趋东桥，协双曲拱侮桥1）按桥屠梁上部唱结构的匙建筑材光料分厦门钟宅添湾桥，钢国拱桥巫山长己江大桥，钢管国拱昭化嘉故陵江大辫桥，钢筋混民凝土拱城桥重庆长江尾大桥，预馒应力混凝肥土1）按桥下梁上部郑结构的室建筑材氧料分南京长碌江三桥珍，钢箱酷梁，钢味塔柱九江长江抚大桥南京长江股大桥钢梁猴施工日本大阪窄港大桥2）按用贱途分公路桥铁路桥公铁两重用桥2）按用配途分人行桥渡槽（在水桥）管桥3）按跨越予障碍分立交桥跨河桥跨谷桥跨线桥4）按桥易面位置柄分4）按桥殖面位置监分双层桥5）按制鼓造方法明分现场浇弟筑5）按制造遮方法分装配式霉梁桥6）其他特桃殊桥梁开启桥6）其他特逗殊桥梁三、桥疑梁的建晴设与发饰展概况桥梁是劳道路的悔组成部狭分。从工程技短术的角度焦来看，桥装梁发展可杰分为古代欧、近代和钉现代三个迷时期。20世纪30年代之后19世纪之前现代桥梁近代桥梁古代桥梁19世纪到20世纪30年代木桥、石桥钢桥预应力混凝土桥梁任务2桥梁设满计与建岗设程序桥梁的规折划设计需告考虑的因纪素很多，苏涉及工程魂地区的政蛮治、经济种、文化以断及人文环躬境，特别材是对于工舅程比较复菊杂的大、龙中桥梁，血是一个综策合性的系忠统工程。哥因此必须碌建立一套四严格的管境理体制和皂有序的工浆作程序。基本建设薯程序分为映前期工作恶和正式设炎计图1-2-反1设计阶辜段与建厅设程序祖关系图任务3桥梁的规容划与设计一、桥梁牛设计的基间本原则1．安全2．适用3．经济4．美观5．技术先嫌进6．环境保葵护和可持宪续发展二、桥梁献布置及净迁空要求1．桥梁畅平面布傅置。桥屿梁设计扭首先要昼确定桥牧位，按笑照《公路工程踩技术标准》(JT放GB0轨1-20依03)的规定款，小桥描和涵洞国的位置三与线形筑一般应多符合路扒线的总吃走向。2．桥跨叹和孔径吓。桥梁东纵断面碌设计包披括确定湾桥梁的棋总跨径踩、桥梁挺的分孔拒、桥面泪的标高昌、桥上食和桥头纷引道的波纵坡以牵及基础乡丰的埋置刘深度等都。二、桥揉梁布置骨及净空斑要求3．桥下扔净空。要合理的像桥面标都高必须灾根据设蚊计洪水棕水位、腊桥下通令航(通车)净空的需线要，并结评合桥型、是跨径等一平起考虑。二、桥粘梁布置半及净空渴要求4．桥涵辛净空公路桥套梁横断朵面的设粒计，主锈要取决邀于桥面棕的宽度勉和不同察桥跨结坟构横断仿面的形茶式。桥饲面宽度帮取决于药行车和肌行人的夸交通需忧要。三、桥梁足设计方案童的比选作出一这个经济勒、适用肿和美观粉的桥梁竞设计方些案，设羊计者必值须根据杠当地的集需要和灭技术条倾件，因改地制宜钳，掌握倦国内外避新技术攻、新材宾料、新俘工艺，誓才能科后学地得阅出最优壳的设计顺方案。蹲桥梁设殿计方案克的比选控和确定论可按下两列步骤齐进行：1)明确各种脆标高的要扰求2)桥梁分孔踢和初拟桥缎型方案草发图3)方案初绿步比选4)详绘桥独型方案铁图6)方案选定碗和文件汇添总5)编制估算宗或概算任务4桥梁设船计荷载桥梁结构柜设计的主旷要内容之掉一就是荷矩载的选定柿和计算。盈根据它们挠作用的性摘质和影响论程度的不铃同，将桥惜梁作用归太纳为永久作用安、可变作搅用和偶然作用三类自。一、永叙久作用永久作用筑亦称恒载领，它是在牺设计使用士期内，其渣作用位置终和大小、专方向不随无时间变化姨或其变化侮与平均值进相比可忽茂略不计。永久作用惜包括结构录物自重、姨桥面铺装哭和附属设榆备的重量贪、作用于宪结构上的纵土重及土竞侧压力、砍基础变位喘作用、水君浮力、长润期作用于省结构上的寻预应力以伴及混凝土舒收缩和徐命变作用。结构自信重、桥垦面铺装槽及附属扣设备等显附加重艺力均属许结构重量力，结变构重力吼标准值梨可按常范用材料步的重度裂计算。扒对于公薄路桥梁承，结构无物的自皆重往往咱占全部详设计荷蛋载的很前大部分述，例如赔当跨径程为20～150济m时，结萌构自重湖约占30％～60％以上闷，跨径干愈大所娃占比例娘愈高。请因此，社采用轻贱质、高抱强材料双来减小飘桥梁结丘构的自昌重，应机是桥梁使建设研萍发的方匪向。二、可变艺作用可变作滥用是在凶设计使谨用期内北，其作积用位置鸟和大小浴、方向谜随时间野变化，傍且其变壶化与平小均值相涉比不可防忽略的窄作用。制如各种万车辆荷搁载等。桥梁设押计中考刷虑的可变作用抵有汽车荷敞载和人群奥荷载。同时，骡对于汽车反荷载应计辨及其冲击抚力、制动弓力和离心狮力。对于犁所有车辆鸦荷载，尚亩应计算其献所引起的雕土侧压力王。此外，粒可变作侵用还包迎括支座拴摩阻力除、温度(均匀温仪度和梯旬度温度)作用、风毒荷载、流薄水压力和沉冰压力等拼。1．汽车甚荷载公路桥涵酬设计时，纪汽车荷载恼的计算图雨式、荷载德等级及其梦标准值、觉加载方法北和纵横向奋折减等应横符合下列舰规定：1)汽车荷载循分为公路-I级和公怀路-Ⅱ级两个方等级。2)汽车荷载麦由车道荷吹载和车辆爽荷载组成稻。车道荷挡载由均布梳荷载和集附中荷载组邮成。桥梁楚结构的整并体计算采足用车道荷锄载，桥梁亿结构的局逝部加载、部涵洞、桥铺台和挡土惰墙土压力君等的计算碰采用车辆班荷载。车置辆荷载与骆车道荷载玻的作用不蔬得叠加。3)各级公路文桥涵设计姜的汽车荷曾载等级应赢符合表中时的规定。4)车道荷盏载的计饼算图式候如图所栽示。1．汽车遇荷载5)公路-I级和公畏路-Ⅱ汽车荷侄载采用尚相同的液车辆荷姜载标准遵值1．汽车荷它载主要技术芦指标。车辆荷赠载的立扰面、平化面布置6)车道荷抚载横向早分布系价数应按姜设计车恐道数如恐图所示洞布置车乒辆荷载绪进行计素算。1．汽车输荷载7)桥涵设冶计车道捞数应符号合表的虫规定聚。多车似道桥梁站上的汽第车荷载惜应考虑身多车道渴横向折沸减。1．汽车荷弹载8)大跨径奥桥梁应僻考虑车阴道荷载活纵向折郑减。当蜘桥梁计匹算跨径漆大于150饺m时，应按写表1-4驼-6规定的纵棕向折减系封数进行折兴减。当桥待梁为多跨渠连续结构遇时，整个劣结构应按寻其最大计鸡算跨径的励纵向折减而系数进行掌折减。1．汽车殿荷载2．汽车诞荷载冲弦击力车辆行间驶过程耻中，由张于桥面贺不平整舞、车轮窝不圆及爽发动机架振动等酷原因，贱会使桥文梁结构汁引起振石动，从乏而使桥储梁结构极承受比辫静荷载胜要大的草竖向荷唱载作用筛，这种冻动力效阻应称为足车辆荷油载冲击疑力。3．汽车富离心力车辆在钓弯道桥驻梁上行黄驶时会矮产生离罪心力，有曲线半债径越小巩，离心邀力越大徐，当弯糊桥的曲旧线半径督小于或孤等于250克m时，应计请算汽车荷卵载引起的枝离心力。晋离心力标睬准值为车蛇辆荷载(不计冲草击力)标准值南乘以离童心力系究数C。离心力喊系数按下旁式计算4．汽车窝引起的谢土侧压挪力汽车荷载斩作用在桥旱台或挡土乞墙后填土壶上，将引庄起填土的即破坏棱体彻对桥台或小挡土墙的占土侧压力厅，土侧压敞力可按下芒式换算成垂等代均布锯土层厚度(m)计算，公颤式如下：5．人群货荷载设计有溜人行道钟的桥梁喇结构，勾人群荷煌载的取西值规定归如下：当桥梁那计算跨纪径L≤5叨0m时，人刘群荷载深标准值算取3.0k激N／；当桥梁计佛算跨径L≥1漂50m时，人群拘荷载标准宝值取2.5k害N／；当桥梁计璃算跨径在50及150m之间时苍，人群出荷载标讲准值可燥由线性键内插法伙求得。6．汽车制暖动力桥上汽骄车制动错力是车岩辆在刹出车时为士克服车洁辆的惯讲性力而术在路面据与车辆拐之间发珠生的滑昼动摩阻湖力。制摊动力大此小与车换辆和路招面间的精摩阻系投数及汽投车荷载抓大小有哗关，考吧虑到刹沈车常常毫只出现炒在一部槽分车辆民上，且渣制动力担只有同怎向行驶格的汽车摇才能叠寇加，《桥规》规定：一丑个设计车国道的制动受力标准值姿按布置在知加载长度口内车道荷煤载的10％计，用但公路-I级汽车淋荷载的砖制动力贡不得小抱于165呜kN，公路-Ⅱ级汽车鼠荷载的赏制动力热不得小泼于90k垫N。制动力显的着力鹿点在桥踏面以上1.2m处，计