桥梁工程知识点总结

桥梁的基本组成部分有哪些？各组成部分的作用如何?有五大件和五小件组成。具体有桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础、桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。桥跨结构是线路遇到障碍时，跨越这类障碍的主要承载结构。支座系统式支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应满足上部结构在荷载、温度或其他因素所预计的位移功能。桥墩是支承两侧桥跨上部结构并传递荷载与基础。桥台位于河道两岸，一端与路堤相接防止路堤滑塌，承受土压力，另一端支承桥跨上部结构。基础保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明与桥梁的服务功能有关。名词解释1） 建筑高度：指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。2） 桥下净空高度：指设计洪水位或通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。3） 桥梁高度：指桥面与低水位之间的高差或为桥面与桥下线路路面之间的高差。4） 设计洪水频率：是由有关技术标准规定作为桥梁设计依据的洪水频率。5） 净跨径：对于梁桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩或桥墩与桥台之间的净距离;对于拱桥是指两拱脚截面最低点之间的水平距离。6） 计算跨径：对于有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心的距离，用表示;对于拱桥，是指相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离7） 标准跨径：对于梁桥，是指两相邻桥墩中心线之间的距离，或桥墩中心线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径，用lb表示。8） 桥梁全长：指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长.9） 设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位10） 刚架桥：桥跨结构（梁或板）和墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。桥梁按照结构体系分类，各种类型的受力特点是什么？答:有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥。梁式桥：梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。拱桥：主要承重结构是拱肋或拱圈，以承压为主。刚架桥：由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯构件，也是有推力的结构。斜拉桥：外荷载从梁传递到索，再到索塔。悬索桥：外荷载从梁经过细杆传到主缆，再到两端锚定。12）桥梁按施工方法分类:整体施工桥梁，节段施工桥梁2）纵断面设计:内容：总跨径、分孔、高度、基础埋深、桥面标高、桥头引道纵坡等。1） 公路桥梁设计汽车荷载分为公路-I级 、公路-II级 两个等级，它包括车道荷载和车辆荷载，（1）车道荷载:均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载。（2）车辆荷载:桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用。规定：车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。2） 公路一I级车道荷载集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，PK=180kN；桥梁计算跨径等于或大于50m时，PK=360kN；桥梁计算跨径在5m~50m之间时，PK值采用直线内插求得。4）公路一II级车道荷载的均布荷载标准值qK和集中荷载标准值PK按公路一I级车道荷载的0.75倍采用。5） 荷载折减系数：计算结构受力时，考虑活荷载标准值不可能全部布满和各构件受载后的传递效果不同，对荷载进行折减的系数。分为横向折减系数和纵向折减系数。6） 制动力是当汽车在桥上刹车时，车轮和路面之间将产生一种水平的滑动摩擦力，称车辆制动力。制动力大小：非全部重力乘以摩擦系数，规定1、一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值为车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。但公路一I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN；公路一II级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN；同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。2、汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算，并应按表-13的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵向力的加载长度进行纵向折减。制动力方向：行车方向。着力点:在桥面以上1.2m处，可移但不计弯矩。7） 水的浮力：规定：（1）基础位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力，（2） 基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力，（3） 作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力；在计算承台浮力时应扣除桩的截面面积；（4） 当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。8） 冲击系数P可按下式计算：当f〈1.5HZ时， u=0.05当1.5HZWfW14HZ时，u=0.1767lnf—0.0157当f>14HZ时 u=0.45式中：f一一结构基频（HZ）。结构基频宜采用有限元方法计算对于简支梁桥式中l—结构的计算跨径（m）；E—结构材料的弹性模量（N/m2）；Ic—结构跨中截面的截面惯矩（m4）；mc—结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算为重力计算时，其单位应为（N・s/m2）；G—结构跨中处延结构重力（N/m）；g—重力加速度g=9.81（m/s21） 桥面铺装作用是保护桥梁主体结构，承受车轮的直接磨损，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并能对车辆集中荷载起一定的分布作用。2） 桥面排水系统如何设计？为使雨水迅速排除，桥面上一般应设置纵横坡，以防止或减少雨水对铺装层的渗透，还要设置排水设施将雨水迅速排除。3） 公路桥面构造包括桥面铺装 、 防水和排水系统 、 桥面伸缩装置、人行道、路缘石、安全护栏等。4） 伸缩缝：作用：为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图示自由变形，要求1.能保证结构温度变化所引起的伸缩变形2.车辆驶过时应能平顺、不打滑、无突跳、过大的噪声与振动3.具有安全排水防水的构造防止雨水侵蚀、垃圾及泥土的阻塞对伸缩缝本身以及对桥面以下支座和其他结构的损坏、对功能正常发挥作用。类型：锌铁皮伸缩缝，TST弹塑体伸缩缝，钢板伸缩缝，橡胶伸缩缝，模数支伸缩缝5） 何谓桥面连续？对于多跨简支梁（板）桥，在施工中采用的连续措施，减少桥墩处桥面的断缝道数，使桥面连续为一体的结构处理措施。实质：将简支梁上部在其伸缩缝处施行铰接，使桥面连续6） 简支板桥的构造特点1、整体式简支板特点：整体性好；横向刚度大；形状任意跨径：W8m 适用范围：常用在4~8米跨径；不规则桥梁 截面形式：实心板、矮肋板、空心板、城市桥单波施工方法：整体现浇8） 整体式简支T梁桥1、特点：整体性好，刚度大形状任意2、施工：现浇一一多；整体预制，整孔架设一一个别9） 装配式钢筋混凝土简支T梁桥1、特点：制造简单，整体性好，接头方便2、马蹄作用：布束、承压3、腹板加厚：（1）作用一一满足抗剪弯起、布锚具、放支座和千斤顶（2）范围一一距锚端一倍梁高4、横隔梁：挖空 5、横向联接：预制全宽，干接；与主梁一道湿接。6、组成（1）主梁作用：主要承重构件（2）横隔梁作用：保证各根主梁相互连成整体（3）桥面板（主梁翼板）作用：承受车（人）作用10） 横隔梁布置作用：横向整体性、横向刚度；要求：刚度；缺点：施工麻烦端横隔梁的作用：有利于制造、运输、安装时的稳定能显著增强全桥的整体性…必须设中横隔梁的作用：荷载横向分布均匀减少翼缘板接缝开裂一跨径＞13m，宜设，1〜3道，即5〜8m一道横1）车轮荷载在桥面板上分布:⑴车轮与铺装层的接触面为一矩形⑵车轮压力面按45度角经铺装面传到桥面板⑶桥面铺装的厚度为平均厚H。4） 钗接板的定义：三边弹性固支于主横梁上，另一边为“铰接”的桥面板。5） 桥面板的有效工作宽度:我们把车轮荷载产生的跨中总弯矩与荷载中心处的最大单宽弯矩值的比值；桥面板的有效工作宽度确定:对板而言，板在局部分布荷载的作用下，不仅直接承压部分的板带参与工作，而且与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作，荷载的有效分布宽度就是板的有效工作宽度。6） 荷载横向分布影响线：如果将竖向荷载看作是单位荷载横向作用在不同位置时对某梁所分配的荷载比值变化曲线，称作对于某梁的。荷载横向分布系数：指表径桥路上车辆、人群荷载沿横桥上对主梁分配的荷载程度的系数。系数大小与横向刚度，不同荷载类型，荷载沿梁纵向位置，与梁有关。杠杆法原理：把横向结构（桥面板和横隔梁）看做在主梁上断开而简支在其上的简支梁和悬臂梁适用条件：荷载靠近主梁支点，集中荷载作用的端横隔梁；横向联系很弱的无中间横隔梁；双主梁桥；无横隔梁的装配式箱梁桥10）荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化：对于无横隔梁或者仅有一根横隔梁的情况，跨中部分可采用不变的横向分布系数，在离支点1/4起至支点的区段内按线性关系过度，对于有横多根横隔梁的情况，在第一更横隔梁起至支点的区段内按线性关系过度。在实际应用中，当计算简支梁的跨中弯矩时，一般可不考虑荷载横向分布系数的变化，均按不变化的来处理。1） T形刚构桥：荷载弯矩类似于悬臂梁；适合于悬臂施工、节省支座，静定体系，对地基要求不高，跨中的牛腿、伸缩缝易损坏行车条件不好；适合于中等以上跨径桥梁2） 收缩徐变的影响：（1）结构在受压区的徐变和收缩会增大挠度；（2）徐变会增大偏压柱的弯曲，由此增大初始偏心，降低其承载能力；（3）预应力混凝土构件中，徐变和收缩会导致预应力的损失；（4）徐变将导致截面上应力重分布。（5）对于超静定结构，混凝土徐变将导致结构内力重分布，即引起结构的徐变次内力。6）混凝土收缩会使较厚构件的表面开裂。3） 温度变化对结构的影响：1、产生的原因：常年温差、日照、砼水化热2、常年温差：构件的伸长、缩短。 连续梁（无水平约束）一一设伸缩缝拱桥、刚构桥（有水平约束）一一结构次内力 日照温差或局部温差（忽略）：构件弯曲一一结构次内力；温度场：三维 一维：线性温度场 一一次内力非线性温度场一一次内力、自应4） 温度梯度：当桥梁结构受到太阳照射后，结构的温度沿截面的高度时各不相同的，反映温度沿截面高度变化的规律称为温度梯度。5） 年平均温度：表示悬臂梁（静定结构）和连续梁（超静定结构）在年温差时，只产生纵向水平位移；而不产生次内力。但连续钢构桥在同样条件下由于受固结桥墩的约束，故不但使主梁产生水平位移，而且使墩和梁均产生弯曲变化和支点反力，从而导致截面内产生次内力6） 温度自应力：温差作用的温度梯度呈非线性变化，但梁截面变形服从平面假定，致使梁截面的温差变形在纵向纤维之间约束，在截面上产生自平衡的纵向约束应力。7） 连续梁恒载：满堂支架P214；简支转连续P216；顶推P2168） 论述：大跨度桥用连续体系比简支体系优势在哪？拱桥的受力特点承重结构：主拱优点1）跨越能力较大；2） 能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；3） 耐久性能好，维修、养护费用少；4） 外型美观；5） 构造较简单，施工容易。6） 车辆通过时震动和噪音小。主要缺点1）自重较大，水平推力大，下部工程量大，当采用无铰拱时，对地基条件要求高；2） 拱桥（尤其是圬工拱桥）采用有支架施工，随着跨径和桥高的增大，支架或其它辅助设备的费用大大增加，增加了总造价；3） 拱桥水平推力大，在连拱中，设置单向推力墩，增加造价；4） 与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，桥面标高提高，两岸接线增长，桥面纵坡增大，增加了造价，对行车不利。使用受限。5） 拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：200〜600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手。1、 拱圈最高处称为拱顶。2、 拱圈和墩台连接处称为拱脚（或起拱面）。3、 拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线称为拱轴线。4、 拱圈的上曲面称为拱背，下曲面称为拱腹。起拱面与拱腹相交的直线称为起拱线。3、 净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离；4、 计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离；5、 矢跨比：拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比，即一般将矢跨比大于或等于1/5的拱称为陡拱，失跨比小于1/5的拱称为坦拱。6、 按建桥材料分：圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥7、 分类：按有无推力分：无推力拱桥，有推力拱桥分为：简单体系拱桥，组合体系拱桥，板拱桥；简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱按主拱圈截面形式分：板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥拱上建筑的形式分为：实腹式拱桥和空腹式拱桥钢管混凝土特点：具有刚度大、承载能力大、质量轻等优点，这些优点与桥梁转体施工工艺相结合，可以解决转体质量大和转体结构的强度、刚度的矛盾。9、 实腹式拱桥组成：拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成。适用：小跨径的拱桥。空腹式拱桥组成：拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系、腹孔和腹孔墩 腹孔墩分为：1）横墙式适用条件：基础较好，河流有漂浮物。（2）排架式10、 伸缩缝与变形缝作用：在活载作用、温度变化、混凝土收缩等影响下，主拱圈变形，拱上建筑也谁之变形，而且主拱圈的变形又起约束作用，在主拱圈和拱上建筑内均产生附加内力，为使结构计算图式与实际受力相符，避免不规则开裂。规定：在相对变形（位移或转角）较大的位置设置伸缩缝，缝宽20〜30mm。材料：锯木屑与沥青1：1预制为板。在相对变形较小处设置变形缝，缝宽为0。材料：为干砌或油毛毡隔开。11、 拱铰按作用：（1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈；一永久性（2）按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；一永久性（3）需设置铰的矮小腹孔墩；一永久性4）当在施工过程中为消除或减小主拱圈的部分附加内力时需设置临时的拱铰。拱铰的类型主要有：弧形铰、铅垫铰、平铰、不完全铰及钢铰等。12、 拱桥的标高主要有四个。基础底面标高：满足承载力要求；起拱线标高：尽量降低；拱顶底面标高：桥面标高：13、 不等跨连续拱桥的处理方法：特点：墩台基础增加恒载不平衡推力。减少措施:（1）采用不同的矢跨比：大跨径用陡拱，小跨径用坦拱。2）采用不同的拱脚标高：大跨径拱脚下降，小跨径拱脚抬高。（3）调整拱上建筑的恒载重量：大跨径用轻质或空腹，小跨径重质或实腹。（4）采用不同类型的拱跨结构：大跨径用分离式肋拱，小跨径用板拱。（5）加大墩身和基础尺寸或桥墩不对称形式。（6）大跨径用中承式，小跨径用上承式。14、 拱轴线的选择与确定1、形状影响：拱圈内力分布及截面应力大小；结构耐久性；经济合理性；施工安全性。2、理想的拱轴线：在各种荷载作用下拱圈截面只受轴向压力，而无弯矩作用，这就能充分利用圬工材料的抗压性能。分为：圆弧线，抛物线拱，悬链线桥：最合理3、选择拱轴线的原则要求:（1）要求尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、温升温降、混凝土收缩徐变等影响后，各主要截面的应力较为均匀，且最大限度减小截面拉应力，最好是不出现拉应力；（2）对于无支架施工的拱桥，尚应满足各施工阶段的要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施，以便于施工。15、 拱桥的联合作用：定义：多次超静定空间结构，当活载作用桥跨结构时，拱上建筑共同承受的现象。影响因素：1、形式：拱式：作用大梁式：作用小2、EI：大：例如腹拱圈腹拱对主拱圈相对刚度大，作用大。3、位置：拱脚1/4内，作用大。拱顶1/4外，作用小。4、轻型梁板式结构：忽略不计。16、 拱的横向分布：定义：在横桥方向，不论活载作用是否在桥面中心，诲横向都会出现应力不均匀现象。影响因素：石拱、箱拱及拱上建筑为立墙式双曲拱，横向分布不明显。计算时按全宽均摊。同时不计联合作用。结构横向联结刚度愈大，横向发布作用愈明显，各梁分担愈均匀。拱顶活载横向发布系数大，联合作用小，不安全。拱脚和l/4截面横向发布系数均匀，联合作用大，安全。总结：一般不计联合作用和横向分布。但桁架、刚架要计入。17、 其它内力:温度变化产生的附加内力；混凝土收缩、徐变产生的附加内力；拱脚变位产生的附加内力等.混凝土收缩引起的内力规定：（1）混凝土收缩引起的变形，其对拱桥的作用与温度下降相似。通常将混凝土收缩影响折算为温度降低。（2）整体浇筑的混凝土收缩影响，一般相当于降低温度20摄氏度，干操地区为30摄氏度。（3）整体浇筑的钢筋混凝土收缩影响，相当于降低温度15摄氏度20摄氏度。（4）分段浇筑的混凝土或钢筋混凝土收缩影响，相当于降低温度10摄氏度15摄氏度。（5）装配式钢筋混凝土收缩影响，相当于降低温度5摄氏度10摄氏度。特殊：混凝土徐变的影响可根据实际资料考虑，如缺乏资料，其产生内力可按下列要求考虑：温度变化影响力：0.7；混凝土收缩影响：0.45，、拱脚变位引起的内力计算条件：软土；桥墩较柔的多孔拱桥。1）拱脚相对水平位移引起的内力2）拱脚相对垂直位移引起的内力3）拱脚相对角变位引起的内力18、 假载法：假载法主要是通过调整拱轴系数m，从而改变拱轴线达到改变主拱圈受力性能。1、刚板桥连接方式：焊接，栓接，铆接1、支座的作用：传递上部结构的各种荷载；适应温度、收缩徐变等因素产生的位移种类：简易支座；弧形钢支座；橡胶支座（板式橡胶支座；四氟滑板式橡胶支座）支座的布置原则：以有利于墩台传递纵向水平力、有利于梁体的自由变形为原则。具体方案：1、简支梁桥，每跨宜布置一个固定支座，一个活动支座；2、采用桥面连续构造时，通常在每一联的两端设置聚四氟乙烯板式橡胶支座即活动支座，在中间各墩上设置不分固定与活动的板式橡胶支座。3、对于坡桥，宜将固定支座布置在标高低的墩台上。同时，为了避免整个桥跨下滑，影响车辆的行驶，通常在设置支座的梁底面，增设局部的楔形构造。4、 对于悬臂梁桥，锚固孔一侧布置固定支座，一侧布置活动支座；挂孔支座布置与简支梁相同。5、对于连续梁桥，一般在每一联设置一个固定支座，并宜将固定支座设置在靠近温度中心处，以使全梁的纵向变形分散在梁的两端，其余墩台上均设置活动支座。在设置固定支座的桥墩（台）上，一般采用一个固定支座，其余为横桥向的单向活动支座；在设置活动支座的所有桥墩台（台）上，一般沿设置固定支座的一侧，均布置顺桥向的单向活动支座，其余均双向活动支座。特殊支座：1.大吨位的球星支座，2.拉力支座，3.抗震支座1、斜拉桥由梁、索、塔三类构件组成的一种桥面体系以加劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主，支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥梁。主梁一一混凝土、钢、钢一混凝土组合、混合；索塔一一钢筋混凝土；斜拉索一一高强材料（高强钢丝或钢绞线）分类：1.混凝土斜拉桥：主梁为钢筋混凝土和预应力混凝土。2.钢斜拉桥：主梁及桥面系均为钢结构。3.钢一混凝土结合梁（叠合梁）斜拉桥：主梁为钢结构，桥面系为混凝土结构。4.钢一混凝土混合梁斜拉桥：主跨用钢主梁，两侧边跨采用混凝土梁斜拉桥的结构体系:飘浮体系（又称：悬浮体系，有塔墩固结、塔梁分离）、支承体系（又称：半悬浮体系，有墩固结、塔梁分离，主梁在塔墩上设置竖向支承）、塔梁固结体系、刚构体系5、 斜拉索立面形式：①辐射形一一集于塔顶一点。索与水平面的平均交角较大一一支承效果也大塔顶锚固点构造过于复杂②竖琴形一一索成平行排列塔上锚固点分散，对索塔的受力有利倾角较小钢索用量较多。③扇形一一广泛应用。④星形6、 横向布置方式:1）单面索一一桥梁纵轴上，不增加桥面宽度，最小的桥墩尺寸、最佳的视线2）双面索一一应用最广平行/倾斜一一良好的抗风稳定性，特大跨度7、 索塔的横向布置：独柱型、双柱型、门型、H型、A型、宝石型、倒Y形8、 增加风动力稳定性的措施：1）梁的宽高比B/h要大于6,最好在6〜10之间；2）迎风面做成流线形；3）可用横向放置的形人行道板之类来形成导流器，以减少桥面局部真空；4）尽可能使两索面拉开，以增加抗扭刚度，用三角形索面效果最好；5）结构体系选用密索体系的连续梁；6）减小索距；7）为了防止以上所述的拉索振动，可采取的措施有：用夹板将几根拉索夹在一起，或在拉索下端支三角架等。9、 斜拉桥特