桥梁工程概述

高铁桥梁工程施工课程的地位——铁道工程最主要的专业课之一主要内容——铁路和高铁桥梁工程概论、高铁桥梁分部工程施工技术、高铁桥梁上部结构施工方法前言1HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁工程概述2HaiboLiuPhD.SWJTU主要内容1桥梁基本概念2桥梁构成3桥梁类型3HaiboLiuPhD.SWJTU基本概念桥梁供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程结构线路跨越障碍的延伸部分或连接部分桥梁工程桥梁建筑的实体建造桥梁所需的技术4HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁起源树桥：梁桥的雏形5HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁起源原始木梁桥天然石梁桥早期石梁桥6HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁起源世界上最长的天然石拱桥，跨度119.5米，位于美国犹他州国家公园中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于重庆涪陵小溪法国阿尔代什峡谷天然石拱桥7HaiboLiuPhD.SWJTU

桥梁构成上部结构，包括桥跨结构，也叫承重结构桥面构造下部结构，也叫支承结构，包括桥墩与桥台墩台基础支座附属结构物8HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁工程专业部分术语

主桥：桥梁跨越主要障碍物（如通航河道）的结构部分。引桥：从桥台至正桥的结构部分，连接主桥和两端道路。跨度/径：表示桥梁的跨越能力，对于多跨桥，最大跨度称为主跨。计算跨径：桥跨结构相邻两支点间的距离；净跨径：设计洪水位线上相邻两桥墩（台）间的水平净距，各孔净跨径之和称为总跨径。标准跨径的目的：有利于桥梁制造和施工的机械化，也有利于桥梁养护维修和战备需要。

9HaiboLiuPhD.SWJTU1.1桥梁术语及其分类

标准跨径：公路常用10m、16m、20m、40m铁路常用20m、24m、32m、48m桥长：两桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离。桥下净空高度：设计洪水位（通航水位）与桥跨结构最下缘的高差。桥梁建筑高度：桥面与桥跨结构最下缘的高差。10HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁分类11HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁分类（续）12HaiboLiuPhD.SWJTU结构体系详细分类a－悬臂梁桥b－连续梁桥c－拱桥d－悬索桥e－刚架桥f－T型刚构g－斜腿刚构h－连续刚构i－斜拉桥j－系杆拱13HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁受力14HaiboLiuPhD.SWJTU桥梁按跨径的分类桥梁分类公路桥梁铁路桥梁多孔跨径总长L1(m)单孔跨径l(m)桥长L1(m)特大桥L1≥1000l≥150L1＞500大桥100≤L1＜100040≤l＜100100＜L1≤500中桥30＜L1＜10020≤l＜4020＜L1≤1000小桥8≤L1≤305≤l＜20L1≤2015HaiboLiuPhD.SWJTU梁桥简支梁桥悬臂梁桥等截面连续梁桥变截面连续梁桥连续刚构梁为承重结构，主要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；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高16HaiboLiuPhD.SWJTU刚构（架）桥门式刚架T形刚构斜腿刚构V形刚构17HaiboLiuPhD.SWJTU拱桥三铰拱两铰拱无铰拱系杆拱结构特征：主要承重结构具有曲线外形受力特点：在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力静力学分类：单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱常用材料：石材、钢筋混凝土、钢材施工方法：有支架和无支架施工系杆吊杆主拱圈立柱行车道系18HaiboLiuPhD.SWJTU悬索桥组成：主要由缆、塔、锚碇、加劲梁等组成受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力材料：缆通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢材跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅

缆塔锚锭加劲梁19HaiboLiuPhD.SWJTU斜拉桥形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁斜拉索索塔主梁20HaiboLiuPhD.SWJTU梁式越桥21Ha盐ib采o帐Li锁u洞Ph烂D.按S抬WJ太TU拱桥22Ha魂ib荒o芦Li轧u安Ph翅D.当S蹈WJ闷TU缆索松承重斜桥梁23Ha核ib目o钓Li璃u旅Ph据D.坝S姐WJ罚TU组合体化系桥梁24Ha遥ib肯o浆Li哪u蚀Ph梅D.造S准WJ南TU人行桥上：德吹国的两壳座人行圾桥；左疲下：伦议敦的一茂座人行马桥；右骂下：美华国的一网座人行符桥造型滑轻盈犯别致渠、线轨条流休畅、骄与环障境协渗调，灭是其顷特点25Hai夫bo死Liu形Ph探D.置SWJ刷TU开启舌桥（熟活动规桥）左：伊典拉克的祖一座平买转开启处桥；中恶：巴西朵的一座皆提升开槽启桥；吃右：竖民转开启雷桥右下覆：天站津塘茫沽海宴门开银启桥（64女m）目的和扎特点：他节省总握造价，抗可保证赢水上交赌通；陆掏地交通哪受限制磁，维修娇管理费酷用较高26Ha脆ib通o墨Li晶u做Ph臣D.阴S挖WJ轻TU新型页的组番合式系杆钢湾拱桥中承式霞钢桁系边杆拱桥独塔自央锚式悬观索桥斜拉拱遮桥组合火体系其他的拉花式桥组合桥27Hai夫bo那Liu循Ph乖D.宅SWJ爆TU新型率的组弄合式系杆钢米拱桥重庆竹菜园闷坝大络桥，盘主跨42锯0m，20抢07广州新夜光大桥看，主跨428灶m，在秆建美国Als市ea海湾钢朵拱桥，主跨13鸦7.个16棍m，199鉴128Ha语ib灶o河Li居u蔑Ph指D.蜓S惠WJ胖TU新型尊的组炼合式众系杆俩钢拱勉桥重庆勤菜园驳坝大卡桥，把主跨42怕0m，200驴7广州新押光大桥乡丰，主跨428松m，20挤0629Hai暮bo迎Liu舅Ph性D.垫SWJ绑TU重庆洋朝天氏门大挽桥，200爬8，55圣2m宜万铁宏路万州海长江大齿桥，主槽跨36砖0m的单森拱连丢续钢根桁梁滥，02年12月开苍工，200呜5年6月合龙190米+55鞠2米+1能90米，三歇跨连续尘中承式按钢桁系坐杆拱桥30Ha蠢ib某o痕Li秋u甜Ph林D.扎S只WJ悄TU西东193励6年建成198唱9年地震号中损伤独塔自眨锚式悬辨索桥，赴替代东季侧的桁烘架桥，20景02年动邪工，固由于称经济弄原因飞，工泉程延厅误，剩预计201平2年完候工si颤gn持at熔ur妖e箭sp露an广珠城姻际铁路银小榄水数道特大毒桥31Hai恐bo睬Liu恩Ph脱D.海SWJ烧TU旧金批山－家奥克眉兰海眯湾桥西东193录6年建船成19影89年地震杠中损伤独塔馅自锚柄式悬住索桥让，替键代东栋侧的日桁架命桥，20胞02年动工si霉gn播at经ur隔e芳sp改an32Ha趋ib醋o汤Li火u防Ph渐D.新S航WJ刚TU韩国Ye南ong内jo朝ng大桥空间缆唇自锚式砍悬索桥赌，分跨125伟-30沸0-1凑25m，20纯0033Hai街bo塞Liu这Ph烟D.件SWJ接TU独缆闷自锚飞式悬跑索桥环，分桑跨12曲0-玻30刻0-贸12骨0m，19答87日本柳大阪此花大桥34Hai示bo裕Liu深Ph截D.层SWJ敞TU马来西思亚Ser您iSa被uj逼an存a桥斜拉拱娇桥组合很体系，带主跨300坊m，20朝0235Ha址ib尝o鞠Li天u嗓Ph房诚D.底S琴WJ竖TU马来虑西亚Se央riWa判wa殖sa哑n桥主跨168鹅.5m，200他336Ha先ib仓o油Li扭u竿Ph勾D.度S刊WJ满TU37Hai温bo炉Liu项Ph愚D.概SWJ肺TUAl朱am服ed健a桥，主鸭跨13患0m，19锁95西班牙倍的两座楼城市道中路钢拱救桥Bac泛hd列eRo每da-Fe膊lip眼eI释I桥，主跨130违m，19干9538Ha被ib宝o狐Li巴u野Ph滤D.笑S桌WJ倡TUJus仿cel圈ino老Ku坊bit贪sch锡ek咽Bri额dge旧in啦Br页azi证l200翼2年3×2云40m39Ha替ib欠o药Li渐u基Ph小D.衣S邻WJ枯TU桥梁山发展桥跨荡结构碗继续存向大革跨发稍展结构衬型式命和构载造呈足多样苹化发吨展桥梁设驶计理论亏更趋完装善和合凶理桥梁CAD技术应半用更趋反广泛建桥材殿料向高如强、轻朗质、新厦功能方幅向发展40Hai摆bo馅Liu昌Ph拥D.船SWJ给TU桥梁察建设宏的基赚本目庆标基本爽目标不是适用谜、安谈全、街经济京、美辛观。围绕这肚一基本犹目标，湿桥梁技宇术的发鬼展应表两现在：桥梁具笨有较大蜡的跨越微能力和笋承载能盘力；车辆颠能安振全运绑行于怕桥上蔬并使控旅客面有舒查适感及；讲求经顿济效益所，力图构降低造俩价；考虑结腊构与环价境的协沉调。41Hai句bo奔Liu脑Ph滋D.抹SWJ冬TU桥梁学凡科的研蝇究及发银展墩台形和基饰础：总的铲说来识，在受桥梁标墩台府和基杂础技宣术水圈平方本面，号我国逮仅次盈于日删本。爷日本愧因修乳建了亏较多志的海泽湾、视海峡速桥及种大跨点悬索乓桥、间斜拉陷桥，提使其葬在施惜工机粘械、家大体资积混首凝土蜡施工做、无摩人沉奴箱、强设置腿沉井勤和地砍下连盼续墙蛛等技准术方变面处刺于世兴界领纷先地漆位。到了90年代梢，我崭国深头基础晶的施快工和努技术星水平点仅次住于日涝本，冷己进吨入世扒界先寸进水阿平。42Ha盾ib叉o狂Li掉u摸Ph赵D.贪S涝WJ顺TU材料意：桥梁你的发昼展进扣程表父明，趋新材翁料对屿其发岗展具天有关挽键性纺作用评。没歪有材痕料科忽学的巩发展细，就粪不会赖有长左大跨易及新内桥型正的演慰进。森从另务一方短面看躲，正写是由厕于材谢料科糟学的扶发展两还不录满足载桥梁拆科技盟进步议的需杨要，群一些何目前统己经高可以侨构思践、设盗计的桐大跨犬桥梁道工程期，但身因没怖有理橡想的篮材料叛而难熟以实瓜现。批由此覆可见图，新鹿材料尿确实父是桥匀梁的垄物质戏基础串和重剪要依五托。胀桥梁压所用棚材料策主要欲有两传类，逼一为势钢材凳，另剂一为糊混凝专土，轧目前所它们忙都是尺向高袖强、近轻质慌、新荣功能神方向男发展复。下磁面简冰介其坚发展攀动态斜。43Ha驱ib古o略Li堵u泪Ph傲D.惠S沉WJ兄TU高性佩能钢桥梁用陆钢的历吨史，表现悠出一条稠低碳钢讨－低合怜金钢－拆高强度农钢－高药性能钢导的发展方轨迹。高强度功钢（Hig箩hS雹tre拌ngt效hS景tee响l,挡HSS）在材帮料韧性饰和可焊嫌性等方鸡面往往熔不尽人盯意高性能蓬钢（Hi翅gh卡P贺er共fo冬rm答an睛ce渐S蚊te魂el斜,禽HP猪S）是一工种综合腔优化了讲材料力倦学性能课、便于纸加工制挺造、适垮于低温丘和腐蚀若环境、蹦具备较委高性价来比的桥邻梁结构此用钢。进展：美、设日、欧挑洲从20世纪90年代起仙，开始典研究和闭应用HPS。97年日危本“庄超级环钢材与”项义目，98年中国土“新一何代钢铁饥材料重匆大基础坚研究诊”HPS材料斩特征：化学坦成分－碳、浅磷、硫洞含量有啄显著的柱减少，琴增加有宁利于防赛腐蚀和侦耐候稀半有元素菌；力学贺性能－对疫合金导元素凉进行艘优化昂组合久，并炮采用Q&拾T或热降力控井制处宵理（TMC挺P）技术饲，生产揭出同时菠保持高屑强度、镰高韧性渴和可焊娃性好的务细晶粒貌结构钢暖；抗腐蚀捎和耐候猾性能－通常虎无需油弃漆；疲劳衫性能－有世待更构多试习验44Hai撇bo束Liu有Ph矛D.都SWJ腔TU混凝土:高强混抛凝土高强惧混凝教土是仁相对鲜普通潜强度悠混凝球土而萄言，雷其定释义的至确定榴并无震统一萝的标午准。肠我国迷一般社把强霜度等狡级大捆于C60级的赢混凝计土称逗为高吴强混稻凝土茄，大纱于Cl躲00级的混晋凝土称参为超高棒强混凝裤土；美坊国ACI韵363委员业会把宵强度就超过4lM在Pa的混凝提土定义于为高强公混凝土谅；而前该苏联则枪把50生0号(相当于48驻MP原a)以上爽的混拘凝土什称为亭高强液混凝冈土。设高强振混凝谅土具轮有抗轰压强彼度高储、抗牲冲击竞性能追好、通耐久痒性强竭等优薪点。痒因用阶高强肆混凝议土建桥造桥颗梁，史不仅俘可减总小梁猎高、按又能骗减轻绪梁自菠重，吩从而掩使其撇跨度碰增大甩。据革国外罗资料成统计芳，预许应力胸混凝述土桥艳采用顺高强章混凝陵土，籍结构疼截面毯尺寸赶可减镰小近夺一半鲁，而陆构件裕自重渗与钢庙构件爸相当霸，可难提高批经济亲效益30%40%。日督本歧伍关大旬桥为748平m后张T梁，采桑用60剥MP的高强屑混凝土乳后，T梁高度证降低12.爆5%，截面宽积减小13.胀5%。45Ha幻玉ib散o碑Li济u择Ph汪D.纵S萍WJ尘TU混凝乒土:高强混动凝土目前，尖在实验盾室条件不下，我晋国己能彩制成C10充0级凝秧土，油罗马均尼亚皇可制芝成C1骂70级混凝杂土，美唉国己制新成C2男00级混孟凝土肯。在惯铁路质桥工烧程中堡，我坐国现街浇混自凝土饰等级凑已达C60C7姻0级，预税制的达C8更0级，如血衡广复剥线江村桐桥混凝趟土设计险强度达80枕MP否a。在结构赞工程领兰域已达C10畅0。46Hai盾bo绳Liu覆Ph许D.攀SWJ加TU轻质续混凝眨土凡用轻莫质骨料犬配制的牢混凝土够，容重宗在1620芳kN勿/m3(普通混挑凝土容胡重为2324k变N/m3)，强度唐等级逗在C30C50者称为贼轻质混繁凝土。谦轻质混容凝土的絮骨料主久要是以柴页岩锻赚烧膨胀驶而得，逼其有陶弯粒型(破碎成浴粉后制贪成球锻加烧)和非陶建粒型(页岩破捉碎后原北状锻烧)。196挪5年起伍，日虽本开竭始将套轻质昏混凝缎土用仁于铁杜路桥汗梁制烈造，服如东董北本脚线金华山架乳道桥耻和总球武本束线荒运川桥嗽，其悄容重辉为1620态kN洋/m3，强度闸等级楼为40级。47Ha肝ib剪o医Li探u疯Ph柄D.乖S似WJ晋TU轻质混秋凝土我国僵在南时京长想江大纪桥等灿一些践铁路跑桥中红，也荷采用妨过轻信质混版凝土咬，但更使用浸并不捞普遍稿。这于主要时是轻唉质混竭凝土炊在使悔用中检还存梁在着蹦一些朝难以砖处理萌的问候题。洋如轻却质混敞凝土楼自重隙虽可明减轻扶，但全其弹轮性模着量为含同等吵级普还通混呢凝土枪的5060%、且徐萝变大，晴造成应墓力损失诊也大。机所以也翁有人认灾为将混哲凝土等吨级提高顿来减小祥断面，裕其效果舞比轻质原混凝土列好。这州样就出女现一种星趋向，忠认为轻映质混凝昏土对中钉小跨径妻铁路桥掌减轻自另重、提斧高抗震核效能是吗有一定轧效果；籍但在大兰跨径铁演路桥梁去上要成胖为理想扔材料，唱还需作姥更多的窃研究。48Ha别ib流o高Li颤u垮Ph料D.万S宴WJ低TU絮凝助混凝氏土水下絮睁凝混凝师土可在笛水中缓谅慢地自资行流平恒和密实炊，能进狸行钢筋多密集区汇、狭窄语断面、孙水下大法面积薄仅板及小道体积结颤构等过钳去无法砌施工的防水下混菠凝土工莲程的施屑工。其棍工艺简软单，不毕受水位雁、季节渠等的限泪制。19拆74年德国睁首次研填制成功弱专用外流加剂，姥其主要瞒成分是示纤维素维醚类有赞机水溶申性高分复子聚合轻物的抗匠分散外许加剂。荒用它拌姻制的水险下絮凝烈混凝土羊，在水球中浇注右时不易游因周围句水流冲久洗而分陡离，混甜凝土始斩终能粘航成一体元，从而湾达到不卧离析的填目的。198名1年日本极三井石统油化学渡工业公善司引进促德国的泥技术，跳并开发步了自己轨的水下训不离析完混凝土宝。目前面，日本尸已有十恭余种抗查分散外什加剂投格放市场皱，美国洋、法国紧等国也兰都在开肿发。49Ha凡ib摸o差Li笋u蔑Ph甩D.准S诵WJ竟TU碳纤维施强化复示合材料193蛋0年代瓶，美甘国旧宏金山冒金门持大桥匪建成踢时，攻创下朝了桥革梁史栽上跨兵长128寺0m的世界今记录。石几经改挠写，到20世纪末鹿，日本糊明石海烤峡桥才鲁将这一绢记录改疏成19事90折m。其中司，结牛构理齐论的腾发展碰和材担料强驼度的芬提高端起了箭决定炊性作死用。招根据趋目前革理论郊计算巡寿，钢眉悬索塘桥的螺极限忍跨长(指桥跨烧结构能骄支承自藏重的跨傲度)可达400旱0m，而到20世纪次末，设实际位所建彩最大侨跨长料只有部其一洪半。谷分析割表明栋，若译改用但碳纤挺维强冰化复始合材败料，止悬索柏桥的拨极限秆跨长菌可比常钢悬炊索桥症提高功一倍贯以上。50Ha颤ib寸o田Li夸u约Ph秤D.驾S确WJ煌TU碳纤维赏强化复吴合材料可以星预言补，纤维强钳化复合愉材料是21世纪璃桥梁葡新材暗料的僵发展佛方向写。正董因如逮此，基许多巨发达骨国家毛都在炒争相姓研究掀、开尸发。贴目前术，因义其成怠本太徐高，膝主要涌还只剂用于臭航天卡工业误，桥泼梁工肥程中店只是货极少浪量使归用。剧国内套现已蔑开展乡丰非金分属纤毙维加床劲塑止料预炮应力杀筋的嫩研究村。其赞可作鸡为我驴国桥号梁工疗程中念开展眼碳纤框维强极化复毛合材恩料研鸦究的赏起步掀。纤置维加郑劲材阳料的差研究涛是21世纪烈一个弓重要眯的研裳究方师向。51Hai叫bo港Liu救Ph